永宏PLC在窑炉配料称重系统中的改进

2015-06-26 11:33:07 人评论 次浏览 分类:永宏应用案例

1. 引言
      在很多的PLC控制系统中,称重与控制大多数是分开的,因为PLC本身提供称重单元扩展的比较少见,造成用户不得不降二者分开,若需要再通过通讯的方式将数据采集过来,现实自动控制。但整体上还是显得不是很便利,需要做称重、通讯等配线、通讯数据采集等工作。而且称重的准确性受仪表以及环境的制约,成本也比较高。本文主要采用永宏PLC提供的称重模块FBs-1LC以及显示模块FBs-7SG2在接触到窑炉配料中做称重系统的改造。

2. 永宏PLC产品的介绍

      2.1 永宏FBs-1LC称重模块
      FBs-1LC 是FATEK FBs 系列PLC 的模拟输入模块的成员。可用于称重传感器 (load Cell)产生的微弱信号。本模块将量测信号以16位带正负号数来表示。硬件上提供5V的标准激励电压,最大可推动250Ω的负载。支持10、25、 50、100mV信号范围。
为了能将伴随于信号的现场噪声滤除,本模块内也提供了取样信号平均(2、4、8次平均)的功能,能更精准的获取测量值。同时提供5、10、20、25Hz采样周期。模块占用8个DO输出点,主要用来选择相关的参数,如下表说明:
信号 名称 功能说明

   

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                                表2.1 FBs-1LC称重单元设定表格
跟系统的建构来选择不同的参数,以达到最理想的测量效果。模块的外部配线方式如下所示: 

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             图2.1 FBs-1LC称重模块配线图
      转换结果是以带正负号的16位数表示。若要得到真实的工程单位值则须在程序中加入LCNV(FCN33)或MLC(FCN34)指令来转换。由于称重单元的信号非常微弱,通常应用时须作零点调校的动作以克服电路的零点漂移现象。
称重模块主要取代原先系统中的称重仪表(HT9800)模块。该仪表直接配合显示板,由通讯传输数据进行称重的重量的显示。而称重的重量显示我们采取FBs-7SG显示模块来替换掉原先的显示板。

2.2 FBS-7GS1/2显示模块
      永宏PLC在LED显示上除了提供直接驱动I/O做LED显示驱动外,还提供专门做LED显示的显示模块单元FBs-7SG模块。用户在使用时,只要在系统自动分配好的输出寄存器输入对应的数值就能显示所需要的内容(模块有译马与非译码之分)。无需过多的程序就能很方便显示英文(16段LED)或者数字 (7段LED): 

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                       图2.2FBs-7SG2系统架构图
在永宏PLC原先的网络通讯基础上,只需添加2台网络设备即:无线路由器和一个无线访问接点(支持客户端模式)就能将原先的有线通讯转换为无线界面。下面将介绍系统的配置。

2.3 系统的硬件的改造

      2.3.1 原先称重系统组成
 

       原先的系统方案是客户采用2套系统:一是单独的称重单元,通过人工的方式来测量好物料配比后,在启动PLC控制系统进行输送物料进行搅拌等后续工序。各个配料比都存储在称重控制器中,任何通过选取,采用无线遥控装置来进行填料,直到数字显示与设定值接近时,减少供料,直至数值一致后才停止供料。这样无论是在精度上或者是操作上都不能更好的自动、精准地实现称料与配重。 

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                  图2.3 原称重系统示意图

表2.1永宏PLC以太网络规格
原先控制采用的为OMRON的PLC现在为了节省掉称重控制器以及将称重与控制整合到一起,控制PLC也将更换为永宏的FBs-PLC。系统的变换将如下图: 

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                  图2.4 改造后的称重控制系统示意图
      通过系统的改造,所有的配料比重数据都能存储大PLC当作。透过PLC的运算,可以实现自动的称重控制,实现更精确,更稳定的系统改进。成本上也将大大降低,同时操作员的作业也将会更为简单化。

3. 永宏称重程序的介绍
        3.1 称重程序处理
        因为传感器灵敏度不同则需要通过调整FBs-1LC模块的量程。以使得满足当前传感器的需要。
 
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                       图3.1 称重模块量程设计程序图
        通过改变R0的值(0~3)来选择量程。注意Y8~Y11根据模块扩展的位置不同而不同,系统会知自动分配。若想做采样频率和平均值的选择,则与量程选择程序一致,不再另行介绍。
        称重单元里过来的数值为数字量,若想实现工程值直观的显示出来 ,这需要做线性转换操作。 
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                        图3.2 称重模块线性变换设计程序图
 因为传感器都会存在零点的飘移,以及根据机械结构要做去皮重的处理。下面程序通过延时来自动整定线性变换参数,来实现称重单元的自动整定。 
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                    图3.3 称重模块参数自整定设计程序图
在获取工程量的重量值R20后,用户就就可以根据实际的程序来实现各种控制。
3.2 称重值显示控制
  为了配合将称重数值直接显示出来,系统中使用到FBs-7SG1单元。设定为非译码模式。程序的变换很简单。只需做对应的BCD码转换,然后送至OR显示寄存器内即可。 
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                       图3.4 显示模块小数点控制程序设计图

根据系统分配的OR寄存器,R3904为控制小数点寄存器。向R3904送2进去,表示点亮第二个小时点。次系统显示十分位小数值。 
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                   图3.5 显示模块数值显示程序设计图
本网络实现称重数值的CBD码转换并送到显示寄存器R3905里面。LED将会显示所称重获取的重量值。
4. 结束语
永宏PLC提供完善的扩展接口,能更方便的为用户提供系统解决方案,得到更好的控制和提供系统的可靠性,同时能大幅度的降低硬件成本和提供系统的可操作性。



参考文献:
[1] 永宏可编程控制器使用手册I 和使用手册II.台湾永宏电机股份有限公司
[2] 永宏PLC编程软件使用手册.台湾永宏电机股份有限公司
[3] Hengtian称重显示控制器手册. 杭州衡天电子有限公司
[5] KL-S系列接线盒使用说明书.宁波柯力电气制造有限公司





作者简介:
孙恒孝(),毕业于合肥工业大学自动化系
主要从事自动化行业的技术支持与行业应用工作