基于 S7-200PLC 的稱重儀表設(shè)計

我公司有5臺立磨礦渣微粉生產(chǎn)線和2臺球磨水泥生產(chǎn)線,測量成品庫底稱重倉倉重的一次儀表為4只均勻布置的稱重傳感器,二次儀表為XK3101型稱重顯示控制器,其使用溫度應(yīng)低于40℃,一次儀表和二次儀表之間的有效傳輸距離20 m。在生產(chǎn)中,由于現(xiàn)場灰塵較多,環(huán)境溫度較高,稱重顯示控制器經(jīng)常出現(xiàn)倉重不準(zhǔn)、數(shù)據(jù)跳變或者控制器損壞的現(xiàn)象,影響到放料系統(tǒng)的正常運(yùn)行。我們曾嘗試將二次儀表轉(zhuǎn)移到庫外側(cè),但由于傳輸距離的限制,造成信號失真無法使用。2014年1月,通過使用西門子S7-200PLC控制器,利用EM235模擬量輸入輸出模塊的設(shè)計改造,實現(xiàn)了對稱重倉倉重的精確計量。

1改造方案

1)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。使用PLC和觸摸屏代替XK3101型稱重顯示控制器,將稱重傳感器測量信號通過PLC在現(xiàn)場觸摸屏上進(jìn)行顯示,同時,PLC將稱重信號遠(yuǎn)傳至中控室。

2)在觸摸屏上,實現(xiàn)對倉重的標(biāo)定功能,通過PLC程序的數(shù)據(jù)運(yùn)算,確定標(biāo)定系數(shù)。3)實現(xiàn)倉重的精準(zhǔn)計量。實際倉重值=(測量倉重值-零點標(biāo)定值)×標(biāo)定系數(shù)。

2改造實施1)稱重系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)見圖1。

圖1稱重系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

標(biāo)定(以1號成品庫稱重倉為例，倉重量程 0~30 t，對應(yīng)倉重傳感器信號 0~6.0 mV）。①點擊觸摸屏“標(biāo)定”按鈕，輸入正確的口令，標(biāo)定區(qū)各按鈕和數(shù)據(jù)文本框為使能狀態(tài)，同時“返回”按鈕為可見狀態(tài)。②將倉內(nèi)物料排空，實際倉重值為 0 t，倉重傳感器測量信號=0.36 mV，按下觸摸屏 “零點標(biāo)定 ”按鈕，PLC 將倉重測量 mV 值轉(zhuǎn)換為實際值賦予變量 W0，則零點標(biāo)定值 W0=1.80 t，即皮重為 1.80 t。③稱重 0.35 t 的物料放入倉中，倉重傳感器測量信號=0.428 mV，在觸摸屏上 “實際倉重 ”文本框中輸入 0.35，按下觸摸屏“實物標(biāo)定”按鈕，PLC 將倉重測量 mV 值轉(zhuǎn)換為實際值賦予變量 W1， 則實物標(biāo)定值W1=2.14 t。 按下“計算新系數(shù)”按鈕，PLC 計算標(biāo)定系數(shù)=0.35/(W1-W0)= 1.029 4，按下“修改新系數(shù)”按鈕，在觸摸屏“新系數(shù)”文本框中顯示標(biāo)定后的新系數(shù)，同時“原系數(shù)”文本框更新為新系數(shù)。④點擊觸摸屏“返回”按鈕，標(biāo)定區(qū)各按鈕和數(shù)據(jù)文本框為禁止?fàn)顟B(tài)，同時“返回”按鈕消失。3）生產(chǎn)中，4 個倉重信號在 PLC 中累計求和后計算平均值以得到更加精確的倉重值， 計算實際倉重值=(倉重平均值-零點標(biāo)定值)×標(biāo)定系數(shù)，如倉重信號分別為 3.59 mV、3.60 mV、3.61 mV 和 3.60 mV， 對應(yīng)倉重平均值=18.0 t， 則實際倉重值=(18.0-1.8)×1.029 4=16.68 t，實際倉重值在計量區(qū)進(jìn)行顯示。

3.結(jié)束語

基于 S7-200PLC 的稱重儀表計量準(zhǔn)確度高，響應(yīng)速度快，穩(wěn)定性好，操作簡單，安裝和調(diào)試方便，降低了故障率，滿足了生產(chǎn)需要。 在成本上，我公司每年采購的 XK3101 型稱重顯示控制器在 20 臺左右，每臺成本約 6 000 元，使用壽命平均僅 6 個月；改造后，每套設(shè)備成本僅 2 000 元，使用壽命可達(dá) 7 年，平均每年節(jié)省成本達(dá) 11.7 萬元。