2移重控製係統要求與選型

基於鋁廠的現場生產條件和工藝情況，要求係統稱重範圍量程為8t,分辨率小於10kg,數字顯示實時跟蹤小於Is,工作溫度為0~70差。要求控製係統實現以下功能：離線標定、係統置零、稱重顯示、淨重查詢、功能增減、功能確認與退出以及到限報警等。

依據功能要求與實際工作情況，采用西門子S7-222PLC.TD200文本顯示器和擴展模塊EM231及DDM4A數字顯示表設計。

設計中功能設定和操作可以由TD200文本顯示器來完成，實時重量顯示由DDM4A數字顯示器完成，功能操作麵板輸入有：離線標定、稱重、淨重查詢顯示、按鍵確認、退出、按鍵增減等，輸出有DDM4A所用4個輸出口和蜂鳴器一個輸出口，故可選用SIMATICS7-200係列具有8輸入、6輸出的CPU-222型PLC微控製器。TD200文本顯示器經由RS485通訊口進行功能設定控製，信號采樣經由EM231擴展模塊完成，係統硬件與功能配置如圖2所示。

根據係統配置情況和係統控製功能要求，稱重控製功能軟件采用易操作、易維護的模塊化方法設計。

1. TD200組態

TD200文本顯示器是專為S7-200係列PLC開發的操作員界麵，應用場合廣泛，特別是小型和低成本的應用場合，是S7-200控製係統人機界麵最經濟的一種選擇，具有如下特點：

1. 帶背光的兩行液晶顯示，可顯示40個字符；
2. 無需單獨電源，直接與PLC的CPU的PPI口連接；
3. 可顯示修改和設定控製程序的過程變量值;
4. 可編程的功能鍵。

本文主要用TD200來顯示稱重重量和修改標定參數。為了給操作員提供較好的參數輸入界麵，必須對TD200文本框顯示器進行適當的組態。組態包括：(1)支持語言：中文簡體；實時時鍾：否；強製I/O菜單：否；參數保護：否；掃描CPU時間：盡快；每條信息字符數：40字符；希望組態的信息數:24;參數塊起始地址：VB32。(2)組態每條信息:將一些變量設置成為可編輯的，這樣就可以通過外麵控製麵板或者TD200修改參數。而且，這24條信息，通過分級，設置成為菜單模式，使得人機界麵形象生動，便於操作。

2. DDM4A數字顯示器

DDM4A數字顯示器主要用於PLC、DCS、計算機等控製中采集係統顯示某些數據、參數(如溫度、壓力、K8凯发登录入口、速度、角度、位置、數量、頻率、轉

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速、電壓、電流、功率、時間、故障代碼等)。其主要特點如下：

(1)4線串行BCD碼通訊方式；

(2)4位0.8"LED數碼顯示,0000-9999顯示範圍；

3. 帶正負號及5個擴展特殊符號顯示；
4. 小數點位置可編程控製；
5. 采用晶體管開關輸出驅動，單表僅需要4個開關量輸出點，在多表連接方式下可共用選通輸出點，節約大量的I/O點；
6. 電源極性保護；
7. 顯示值與PLC內部數據完全一致，精確，無誤差、無零漂、無需計量。

由於高溫鋁水不能用一般的泵抽，隻有靠巨大的氣壓吸鋁水，所以采用DDM4A數字顯示器顯示鋁水淨重，使得操作員能及時操作抽鋁水係統。

3. PLC自動稱重係統

用一台小型PLC實現單一的生產過程控製，比如叉車稱重控製過程等，具有相當的優勢，它所需的外圍電路極少，且能夠實現對采樣值的數字濾波、PID運算等，還能夠根據運算結果產生可控矽的觸發脈衝，實現脈衝移相等功能。同時它具有抗幹擾能力強、使用方便靈活、體積小、容易安裝維護等優點，又是普通微機用於生產現場時所欠缺的。本文采用S7-200配合張力傳感器測量鋁水的重量，對重量采樣值進行數字濾波。

數字濾波采樣常用的求算術平均值的方法，設定采樣18次為一個采樣周期，在一個周期內的采樣值舍去最大值和最小值後，餘下的數值求取平均值,作為本次測量值。在進行線性化計算時，將采樣值區分為若幹區段，每一區段內的(采樣值-重量值)關係均視為線性關係，即為標定過程。數字濾波後的測量值經比較，落在哪區段，則取相應區段的值進行計算，其公式為：

W=(W_raax—W_mi„)(S_x—S_mi„)/(Smax-S_mi„)+W_mi„

式中：

w.為區段重量上限值；

w.為區段重量下限值；

為區段重量上限對應的采樣值；

S皿.為區段重量下限對應的采樣值;

Sx為濾波後的當次采樣值；

W為本次重量值。

4軟件設計與程序實現

針對控製稱重係統實際工作情況，程序采用簡單、易操作的模塊化設計實現。整個程序軟件分為:初始化模塊、稱重計算模塊、重量顯示模塊和操作設定查詢模塊4部分。

主程序完成上電複位、初始化和顯示程序調用、功能選擇、蜂鳴器報警等功能；初始化模塊完成設定變量初值、DDM4A顯示程序控製等功能；稱重計算模塊完成數據采樣、重量計算、信號轉換等功能;重量顯示模塊顯示實時重量；操作設定查詢模塊完成標定、重量累加查詢、清零等功能。主程序框圖如圖3所示。

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