1引言

    配料稱重控製係統即將兩種或兩種以上的物料按一定重量配比自動定量加入到混合機內，經過混合達到預定要求後自動山料的過程。該係統廣泛應用於化上，醫藥，飼料，建材，冶金等行業的配料混合過程控製。與傳統繼電器接觸裝置相比，PLC具有體積小抗幹擾能力強和可靠性高等優點；但PLC在數據處理和顯示功能方麵也存在不足，若采用單片機89C51完成數據采集與處理，小但便於提高處理精度和降低成本，而且便於通過硬件接口進行數據輸出和管理；選用SIMATIC OP07操作員麵板代替常規顯示器作人機界麵，將使係統設計成本大為降低，代替TD200文本顯示器將使PLC與顯示器的接口編程變得更加簡單．，並能使顯示功能得到增強。本文將介紹某輕上業機械廠用於發泡包裝材料生產的配料稱重控製係統的硬件組成，功能設計與程序實現。

2係統組成及主要功能

    2.1係統組成原理

    整個配料稱重係統山攪拌倉、儲料罐、稱重傳感器、料位計、西門子PLC226.單片機89C51.西門子OP07和多個控製閥門等裝置構成，分機械和控製兩大部分。山進料倉、秤鬥、攪拌機三部分組成，進料倉在電機的驅動下向秤鬥送出物料，秤鬥支撐在稱重傳感器上，山傳感器及變送器產生的代表重量的電信號經信號放大模塊後再由單片機采集，當達到預定重量時，PLC驅動電機開啟秤鬥門，物料進入攪拌機，同時啟動攪拌電機，攪拌到規定時間後開啟出料口放料，一次配料過程完成。稱重傳感器的信號經信號放大模塊處理後，其重量變化為4-20mA的標準信號，經單片機進行數據處理後以串行通信方式傳給PLC，PLC將接收的數據送入OP07顯示，供操作員監控，另一方麵，單片機也可將數據送入微型打印機打印輸出；當需進行混合配料時，山用戶按自動鍵，PLC啟動加料閥門，將所需物料（本係統中含三種物料）按一定配比依次加入攪拌倉中，同時PLC監測料位計送來的脈衝信號判定物料所處倉中位置，從而控製加料閥門的通斷；加料完成後，根據預置的混和延遲時間，PLC啟動攪拌電機，保證物料在攪拌倉中充分攪拌，完成混料操作：然後進入放料和壓料階段，由PLC控製山料閥門動作，將物料從攪拌倉中輸出，壓入儲料罐中，完成一個周期的自動配料控製工藝流程。其中稱重采用梅特勒一一托利多稱重傳感器，信號放大采用PT350C信號放大模塊。OP07是西門了公司推出的通過密封鍵盤提供操控和過程監視的操作員麵板，它支持文本和圖形顯示，其主要特點如下：（1）靈活的集成界麵，可用多種方法與不同PLC連接；(2)液晶顯示，背光LED.顯示4行，每行20個字符，行高8mm; (3) 22個字位鍵，8個用戶自定義軟鍵，3種聯機語言；(4)體積小且具有堅固的塑料外殼，加膜前而板；(5)使用SIMATICProcool/Lite組態。OP07比傳統的TD200文本顯示器具有更好的顯示功能和更方便的組態聯機方式。在控製過程中，OP07主要用以顯示配方號，配料號及當前料號的理論重量，在手動工作模式時，用戶可通過操作員麵板輸入或修改配方，亦可根據顯示的重量值和配方要求控製電機的啟停。

    2.2主要控製功能設計

(1)具有斷電保護功能：如果在加料過程中出現斷電情況，則應保護現場，一旦來電後先顯示提示畫麵等待按鍵，如果是停止鍵，則清除斷電保護狀態，返回初始工作狀態；如果是暫停鍵，則恢複斷電時的工作狀態繼續工作；(2)設置“白動”和“手動”兩種工作方式：“手動”工作是單獨完成某個控製環節，如單獨“加料”，甲獨“攪拌”和單獨“放料”，它允許用“暫停／繼續”鍵進行暫停，允許在暫停狀態修改參數；“自動”工作是完成一個完整的循環控製周期，它包括加料、攪拌、放料等環節，“自動”操作時隻允許“暫停／繼續”鍵有效，各“手動”鍵無效，且小能修改參數；(3)具有立即停止功能：當“停止”鍵有效時，任何控製過程中將停止並返回到重量顯示狀態；(4)具有置零功能：在稱重狀態下按“置零” 鍵，可使最示值回零，如果超過置零範圍則小能置零並顯示出錯信息；(5)具有去皮功能：在稱重狀態下按“去皮”鍵可將最示重量作為皮重扣除，再按一次“去皮”鍵將恢複原來的顯示重量。

3控製係統PLC程序設計

根據前麵介紹的控製原理及主要功能設計的要求，可在STEP7 -MICRO/WIN軟件半台上設計山係統的PLC監控程序。圖中“複位處理”是當PLC接收單．片機發來的“複位”信號後所作的一些處理（具體說明見後文），“複位“信號以約定的兩個字節的信息“30H，23H”表示。自動循環控製了程序是係統的工藝流程核心，而該子程序是由單獨加料、單獨攪拌、單獨放料幾個子程序級聯而成，每個子程序的設計思路都是類似的，以加料為例，其詳細了程序流程圖如圖4所示。在程序設計過程中還應考慮單片機與PLC之間的數據通信問題，山於PLC226具有RS485接口，而單片機采用RS232接口標準，通過PC/PPI電纜作為RS232/RS485轉接器可在PLC與單，片機之間建立串行通信方式，山於RS485為半雙工電氣標準硬件電路，在用PC/PPI電纜時，發送和接收之間要有一定的時間間隔，這是山電纜本身的切換時間決定的。PLC與單片機之間的通信協議為：山PLC發送兩個寧節的約定信息“31H，23H”給單片機，單片機接收約定信息後將5個寧節的重量數據傳給PLC。該係統中PLC用於串行通信的發送和接收的中斷了程序如下：

    (1)發送了程序INTO清單：

    LD SMO.O

    M()VB 2.VB800

    MOVB 16#3I.VB801

    MOVB 16#23.VB802

    XMT VB800.0

    (2)接收了程序INTI清單：

    LD SMO.O

    MOVB SMB2．*VD400

    INCD VD400

    INCB VB605

    LDB>=VB605.5

    MOVB 0，VB605

    MOVD &VB600，VD400

4提高係統稱重精度的措施

    係統的精度主要山傳感器和信號放大模塊決定，但山於係統的上作過程是一個動態過程，控製過程中的某些操作將直接影響到係統的精度，因此在軟件上采取了以下措施：(1)在每一配料周期開始時，將此前設定的加料量與實際的加料量求差值，作為本周期設定的加料量的補償值，以消除每一秤加料量的累計誤差；(2)不采用開機自動置零方式，目的是為了便於觀察稱重傳感器的工作情況，在稱重罐無附加重量的情況下開機後所顯示的重量值如果超過標準重量的30%，則應考慮傳感器是否出現故障需要更換；(3)在係統實際工作過程中，由於機械振動設備磨損及秤體積塵等原因還會造成預加壓力的改變而使零點電壓變化，為了確保測量值的準確係統軟件定時對零點電壓進行自動測量，然後在計算中扣除零點值。自動測量的方法如下：在單片機定時中斷周期到時，單片機係統輸出複位信號傳給PLC，由PLC關閉電機，停止加料，然後控製係統運轉一定時間，將料放盡後進行測量，將測量山的零點電壓值存入暫存區；(4)加料過程中，當理論用料量和實際的加料量的差值小於加料提前量時，關閉加料閥門，停止加料，靠慣性和閥門關閉後的物料K8凯发登录入口補足理論料量，若提前量太大，采用點動方式完成（即對送料電機采用脈衝驅動方式，每啟動一次，隻送入少量物料），以保證稱重的準確性。通過采取以上措施後，係統的稱重精度達到了3/1000。

5 結束語

    本文以西門子PLC226為控製核心，以單片機最小係統為數據處理模塊，以OP07操作員麵板作為人機界麵構成控製係統具有硬件結構簡單的特點。單片機89C51比PLC具有更強的數據處理和數據管理功能，比PLC擴展模擬量模塊的成本低廉；PLC用於開關量控製比單片機有更高的可靠性；用操作員麵板代替微機監示器則具有更小的體積和更低的成本，代替TD200文本顯示器則具有顯示功能更強和組態聯機更方便的優勢。三者結合起來使係統的性能價格比大大提高。目前用該係統生產的發泡包裝材料已應用到青島海爾集團的商品包裝上，兩年來的生產實踐證明係統運行正常、可靠性高。

參考文獻

[1]SIMATIC STEP7-Mirro/WIN編程參考手冊，SIMENS公司，2000

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