西门子S7-200 CN PLC在复合肥包装秤上中的应用_s7-200_电机

西门子S7-200 CN PLC在复合肥包装秤上中的应用

2008/12/25 0:00:00

摘要复合肥包装秤属于颗粒状物料包装秤，由上料仓、控制门、秤体、中间料斗、夹袋器、输送机、缝包机、控制柜等组成。由控制柜中的称量控制器和PLC完成自动定量包装。根据该秤特点开发新PLC程序替换原程序，提高包装速度和精度，且给维护人员提供改进平台。
关键词 包装秤称重传感器称量控制器 PLC 梯形图
1 包装秤结构与控制规律
1.1 自动定量包装秤的结构，
复合肥包装秤由上料仓、控制门、秤体、中间料斗、夹袋器、输送机、缝包机、控制柜等组成，具体结构如图1。

       控制门是大弧门和小弧门，控制快速进料和慢速进料；称重传感器边上气缸控制料筒门放料；夹袋器气缸用于夹紧包装袋。
       包装秤的技术参数：仪用压缩空气压力范围在0.4-0.6 MPa，流量大于18m3/h。每包50kg，最大允差±100g，包装能力800bag/h－－每4.5秒1包。
1.2 包装秤定料控制，有3种方式，手动、单秤自动、双秤自动。
1.2.1 手动控制过程：
快加→慢加→放料→松袋。由按纽控制。
夹袋↗
1.2.2 单秤自动运行动作过程：
快加→慢加→放料→松袋。自动秤PLC控制,手动秤按纽控制。
夹袋↗
1.2.3 双秤自动运行动作过程：
快加甲→慢加甲→放料甲→松袋甲。
↗
夹袋
       ↘
快加乙→慢加乙→放料乙→松袋乙。由PLC控制，甲乙秤放料互锁。
1.2.4 3种控制方式的特定要求
      手动控制撇开PLC而由按钮操作；手动和单秤自动，放料动作没有互锁要求；双秤自动运行，则放料动作必须实现互锁，即甲秤放料则乙秤不能放料，乙秤放料则不能甲秤放料。放料后中间料斗门复位到位方可加料，放料时间需要根据实际情况调整。

2 硬件构成说明
2.1 PLC系统组成
2.1.1 CPU单元、扩展单元
CPU单元采用CPU222，扩展单元为数字量混合模块EM223，使用TD200C与PLC通讯，并可以修改关键的时间参数。称重控制器采用日本UNIPULSE的F701，该仪表接收称重传感器来的模拟信号，输出开关量信号给PLC，如：快加，慢加，不足，过量，自动等信号。称量不足或过量时，PLC置位面板指示灯报警；其余开关量输出给执行机构――气缸，气缸在手动情况下由按钮通过电磁阀控制，自动情况下由PLC通过电磁阀控制。
2.1.2 硬件连接图
根据PLC的输入输出情况，PLC的硬件连接入图2。

图2
2.1.3 手自动控制原理图
手动控制的设计思想是手动状态下PLC输出断开供电，而供电给控制箱按钮。如图3（仅快慢加）

图3
2.1.4 称重控制器的输入输出媏子，
模拟输入端子，共7个端子，由称重传感器引线接入。端子如图4
数字输出端SP1为PLC的快加参数,快加到设置值时，控制器端子7输出一个开关信号,要求停止快加；设定SP2，在重量达到SP2时，称重控制器端子8输出相应的开关量信号，要求停止慢加。控制器的10、11、23分别为不足、过量和运行信号，端子1、12、13、24为公共端。在称重系统中，使用到的端子为：7――快加，8――慢加，10――不足，11――过量，12――公共端，23――运行。

图4
3 控制系统软件编程思路说明
3.1 PLC输入输出及控制关系
输入：甲自动，甲运行，甲快加，甲慢加，甲不足，甲过量；乙自动，乙运行，乙快加，乙慢加，乙不足，乙过量；夹袋，松袋。共14个开关量输入点。
输出：快加甲，快加甲，放料甲；快加乙，慢加乙，放料乙；夹袋，计数，不足，过量。
自动手动切换的作用：自动时电源通过PLC开关量输出给电磁阀，手动时电源通过按钮输送给电磁阀。
快加慢加：称量控制器来“快加甲”信号接通表示快加量已经完成，此时“甲快加”PLC输出应立即停止，同样，“慢加甲”接通时，“甲慢加”应立即断开慢加电磁阀。
快慢加完成，称量结束，如果称量控制器输出“不足”或“过量”信号，PLC直接置位到面板指示灯，提示需要校秤；称量完成是放料的条件之一，放料还需要一个条件是夹袋，套袋并夹紧后才可以放料。放料时，两个秤要实现互锁，通过中间变量来实现比较可靠。
3.2 中间变量控制关系
双秤自动运行时，有些地方需要实现互锁，有的地方需要设定最佳的定时时间。
放料两秤互锁：甲秤放料，则乙秤不能放料，乙秤放料，则甲秤不能放料。放料到一定低位，称量包装秤慢加和快加会自动复位，这时如果自动打开加料弧门，造成不停地放料加料，因此放料一段时间内不能给料筒加料，直到料筒门关到位方可再加料，料筒门没有关到位就加料，会造成加料过量。

图5
松袋放料互锁，放料时按松袋按钮不起作用,防止放料途中有人误揿按钮而将料撒在地上，松袋动作则不允许放料，因为松袋意味着没有包装袋，没有包装袋不允许放料，放料会撒在地上。套袋动作需要自锁，这样只要夹袋按钮接通一下，包装袋就会夹牢。

      图6
       定时时间需要按照设备的特点来设置，比如夹袋时，最块时间是料落袋口时，刚好加紧，这个时间就是放料时间，放料时间多长要根据实际情况来设置和优化；放料完成一定时间内不得放料，直到料筒门关上才可以放料，这个时间必须加到程序中，并按照实际情况来进行调整。
       对包装次数进行计数，一种是PLC内部计数，一种是PLC按每包一个脉冲输出，由电子计数器来计数。操作人员可以按电子计数器读数记录来计算包数。PLC输出给电子计数器脉冲梯形图如下。

图7
3.3 使用TD200C调整定时器时间
加料时间和放料时间需要变动，为了方便操作人员、维护人员对这两个时间参数进行修改，编程人员应考虑采用通过TD200C来设置。

4 总结
初次编程有一定难度，但是只要我们把工艺过程了解清楚，分析动作顺序，模拟动作过程，就能够较快解决问题。本设计首先判断PLC输入输出，逻辑关系；然后再根据逻辑关系编制梯形图；还有就是PLC程序的现场调试，按照实际情况进行修改，调整定时器时间，提高包装秤的包装效率。
现场调试之前，可以先设计一个模拟装置来进行调试，这样可以解决大部分问题，减少占用操作人员包装作业时间，下图是本程序的模拟装置的照片，以开关模拟仪表输入、按钮、行程开关等，以发光二极管模拟输出。