西门子模块6ES7331-7PF01-0AB0千万库存

西门子模块6ES7331-7PF01-0AB0千万库存

0 引言
1998年，五强溪水电厂对泄洪弧门集中控制系统进行过改造，完成了集中控制系统与现地9个表孔的通信联网，实现了对现地表孔启闭机的集中控制。泄洪弧门集中控制系统原采用西门子S5-135U的PLC控制系统，在设计上通过L2网与9个表孔、控制室OP35操作面板实现联网，以实现对现地表孔的启闭控制。当时由于中、底孔启闭机采用常规继电器控制，并没有对中、底孔的集中控制进行改造。
表孔弧门集中控制系统在改造完毕投入运行不久，程序方面出现故障，造成与现地设备的通信联网中断，无法实现对表孔弧门启闭机的集中控制，至今无法正常投运。

1 项目改造PLC硬件系统概述
为了确保泄洪弧门的正常运行，真正实现“无人值班”（少人值守）的自动化控制体系，五强溪水电厂自2000年始，对泄洪系统进行了集中控制改造的系列工作。

1.1 中孔和底孔闸门系统
2000年将中、底孔启闭机的常规继电器控制模式改造成PLC S7-300+电阻器调速控制，电机转子绕组串电阻四级启动。
PLC控制系统采用CPU 315¬-2DP，48K字节RAM，集成具有用于数据通信的分散式外设PROFIBUS-DP主/从接口和用于编程器上装程序的多点MPI接口，PLC的I/O接口为2通道模拟量输入模块SM331，32点数字量输入模块SM321，8点数字量输出模块SM322。PLC控制系统DI、DO模块实现中、底孔弧门的启门、闭门的自动控制，并对启、闭门过程中出现的故障进行监控。此外通过模拟量输入AI模块SM331处理闸门开度传感器转变的模拟量输入信号，模拟量输入模块采用四线制4-20mA电流输入。

1.2 表孔闸门系统
2003年始，开始对表孔S5-135U的PLC控制系统改造成PLC S7-300控制系统，同时将SL16-01式编码器改造成带SSI接口的型多转输出编码器，编码器可以达到25位（213*212）串行数据输出，即闸门的位置参数对应编码器上固定的某点。
PLC控制系统采用CPU 313C¬-2DP，32K字节RAM，集成具有用于数据通信的分散式外设PROFIBUS-DP主/从接口和用于编程器上装程序的多点MPI接口，PLC的I/O接口为8通道模拟量输入模块SM331，4通道模拟量输出模块SM332，32点数字量输入模块SM321，32点和8点数字量输出模块SM322，3通道位置输入模块SM338（POS-bbbbb）。
PLC控制系统DI、DO模块实现表孔弧门启门、闭门的自动控制，并对启、闭门过程中出现的故障进行监控，同时通过模拟量输入AI模块SM331处理开、关门时液压系统油缸无杆腔和有杆腔的油压模拟量输入信号，以供上位机监控液压系统运行情况。SM338（POS-bbbbb）内集成有闭环控制功能模块PID控制器，通过SSI接口将型多转输出编码器输出的闸门左右侧位置信号进行计算处理，并通过模拟量输出AO模块SM332将闸门实际位置以及闸门左右侧位置偏差传输至闸门位置和闸门偏差的显示仪表，同时AO模块SM332将处理的位置信号输出到VICKERS的P1、P2两块功率放大板，功放板根据闸门左右侧位置信号，输出相应的0-10VDC电压信号，从而到达控制相应油缸的电磁比例阀阀芯位置，用以实现闸门左右油缸的同步运行。VICKERS功放板输出电压值的整定主要是通过调节死区补偿电位器，辅调节增益电位器，微调节阀芯加速/减速电位器。

1.3 计算机功能描述
上位机在此次改造系统中所起的作用主要如下：

（1） 数据采集
接收各现地控制单元发送的有关数据并存入数据库，用于显示器画面新、控制调节、记录检索、操作指导及故障记录分析。故障报警信号传送，并登录故障发生的时间。

（2） 数据处理
• 数据变码、校验传递误差、误码分析及误差控制；
• 生成各种数据库，供显示、刷新、打印、检索使用；
• 事件顺序记录，及时处理生产过程中发生的每一个事件，记录每个事件发生的时间和事件性质，事件包括正常操作和故障；
• 将相关数据送至电站计算机监控系统以及水情自动测报系统。

（3）运行监视、控制和调节
水工楼集中控制室设置1台21′LCD显示器，用于监视各表孔弧门液压启闭机和中、底孔设备的运行工况。运行操作人员能通过上位机，对闸门开度和启闭机进行控制和监视。主要内容如下：
•闸门启闭控制，可编程设定；
•闸门开度整定值和限值的设定；
•图形、表格、参数限值、报警信息、状态量变化等画面和表格的选择与调用；
•在主控制级进行操作时，在屏幕上可显示整个操作过程中的每一个步骤和执行情况。

（4） 记录、报告、统计制表
对所有监控对象的操作、报警事件及实时参数报表等进行记录，对故障信号进行事件顺序记录，并能在LCD上显示，打印机上按预定表格打印出来。打印记录分为定时打印、事件故障打印、操作及参数修改打印、工作日程修改打印、越限打印、维修报告记录及召唤打印记录等工作方式。

记录、的内容包括：
• 操作事件记录：自动顺序记录所有的操作过程，包括操作对象、操作指令、操作开始时间、执行过程、执行结果及操作完成的时间、操作员的姓名等。
•报警事件记录：自动将各种报警事件按时间顺序记录其发生的时间、内容和项目，生成报警事件汇总表。
• 历史数据记录

（5） 通信控制
与各现地控制单元通信，向各现地控制单元发送指令，并接受现地控制单元上送的各种信息。

（6） 系统自诊断
系统设备硬件故障诊断包括对计算机、外围设备、通信接口、通道等的运行情况进行在线和离线诊断，故障点可诊断到各模板。在系统进行在线诊断时，不应影响计算机系统对各设备的监控功能。

计算机采用闽台研华工控机作为上位机，内插SIEMENS公司CP5611网卡，通过表孔各现地站已有的PROFIBUS总线电缆与9个表孔现地站PLC CPU 313C¬-2DP联网通信，监控和操作控制各表孔弧门运行。并从#1表孔向中孔和底孔敷设一条PROFIBUS电缆，把底孔和中孔的PLC CPU 315¬-2DP通信口与监控计算机连接，加入网络中，用以监控和操作控制中孔和底孔弧门的运行。
同时，电厂中控室与泄洪闸门系统之间，除了通过PROFIBUS-DP总线电缆从表孔#1弧门的RS485-Repeater（中继器）与9个表孔、5个底孔和1个中孔工作站进行通信联网，并能对泄洪闸门系统进行监控和操作。此外，从水工楼上位机到电厂中控室之间，还敷设了通信光缆，建立了工业以太网，用以系统数据资源的共享。

2 项目造软件系统概述

2.1 软件
软件采用西门子公司的人机界面系统SIMATIC WinCC，WinCC 是在 bbbbbbs 操作系统下运行的基于 PC 的人机界面系统。WinCC 提供广泛的特性以用于实现自动化解决方案，比如：通过冗余技术保证过程控制的性与数据完整性；基本系统组态包括满足事件信号发送，测量数据归档，所有过程与组态数据记录，用户管理和可视化等工业需求的功能。
该系统与其他 SIMATIC 元件共同提供附加的功能，如过程诊断与维护。当组态这些功能时，所有的 SIMATIC 工程工具都可以相互作用。WinCC 提供许多其功能允许为相关应用进行单组态的编辑器与接口，如WinCC Explorer用于快速存取所有项目数据和设定值的项目管理；图形编辑器图形系统用于通过像素图形对象的可自由设计可视化与操作，其所有的性能是动态的等。
计算机通过WinCC人机界面系统的图形编辑器，在上位机设计模拟泄洪闸门系统画面，WinCC CS（Configuration Software）和RS（Runtime Software）根据现地工作站PLC I/O地址分配，于上位机模拟系统画面分配相应操作键的对应地址，通过PROFIBUS-DP总线用以实现上位机对现地工作站的监测和控制功能。

2.2 工具软件
PLC标准工具软件是STEP7可编程序控制器标准软件，它的主要功能是：
• 对系统硬件配置进行组态和参数设置。例如，S7-300的I/O模板的地址分配，用STEP 7来进行自由组态的，既不依赖于槽位，板上也没有硬件跳线开关；
• 编程，使用的编程语言有语句表（STL），梯形图（LAD）和功能块图（FBD）。可以离线编程，以及在线修改程序；
• 进行文件和建档处理，生成符号地址表及程序的交叉地址表；在调试程序中实现操作和诊断，进行程序测试和维护功能；对通信进行定义及设置参数。
STEP7是一种模块化编程的软件。它将所有用户编写的程序和程序所需的数据放置在模块中。在一个模块内，在块与块之间，有进行子程序调用的功能，这样使用户程序结构化成为可能。这将显著增加PLC程序的组织透明性、可理解性和易维护性。
五强溪水电厂泄洪闸门PLC控制系统综合STEP7工具软件的梯形图、语句表和功能块图来实现闸门系统的控制功能要求，并建立DB10数据块，用以上位机的远程监测和控制。

3 结束语
2005年五强溪水电厂对泄洪系统进行了的新改造，改造除了将原有PLC S5控制系统改造成PLC S7-300外，还针对表孔弧门开度仪传感器的低分辨率问题进行了技术改进。在集中控制技术上采用透明度及组态功能强大的SIMATIC WinCC人机界面系统，并将此系统接入五凌公司水情梯调自动测报系统，为公司实现梯级调度提供了技术支持。本次系统改造自4月20日投入运行，从2005年汛期系统运行检测分析，运行工况稳定性达到设计要求。计算机采用闽台研华工控机作为上位机，内插SIEMENS公司CP5611网卡，通过表孔各现地站已有的PROFIBUS总线电缆与9个表孔现地站PLC CPU 313C¬-2DP联网通信，监控和操作控制各表孔弧门运行。并从#1表孔向中孔和底孔敷设一条PROFIBUS电缆，把底孔和中孔的PLC CPU 315¬-2DP通信口与监控计算机连接，加入网络中，用以监控和操作控制中孔和底孔弧门的运行。
同时，电厂中控室与泄洪闸门系统之间，除了通过PROFIBUS-DP总线电缆从表孔#1弧门的RS485-Repeater（中继器）与9个表孔、5个底孔和1个中孔工作站进行通信联网，并能对泄洪闸门系统进行监控和操作。此外，从水工楼上位机到电厂中控室之间，还敷设了通信光缆，建立了工业以太网，用以系统数据资源的共享。

2 项目造软件系统概述

2.1 软件
软件采用西门子公司的人机界面系统SIMATIC WinCC，WinCC 是在 bbbbbbs 操作系统下运行的基于 PC 的人机界面系统。WinCC 提供广泛的特性以用于实现自动化解决方案，比如：通过冗余技术保证过程控制的性与数据完整性；基本系统组态包括满足事件信号发送，测量数据归档，所有过程与组态数据记录，用户管理和可视化等工业需求的功能。
该系统与其他 SIMATIC 元件共同提供附加的功能，如过程诊断与维护。当组态这些功能时，所有的 SIMATIC 工程工具都可以相互作用。WinCC 提供许多其功能允许为相关应用进行单组态的编辑器与接口，如WinCC Explorer用于快速存取所有项目数据和设定值的项目管理；图形编辑器图形系统用于通过像素图形对象的可自由设计可视化与操作，其所有的性能是动态的等。
计算机通过WinCC人机界面系统的图形编辑器，在上位机设计模拟泄洪闸门系统画面，WinCC CS（Configuration Software）和RS（Runtime Software）根据现地工作站PLC I/O地址分配，于上位机模拟系统画面分配相应操作键的对应地址，通过PROFIBUS-DP总线用以实现上位机对现地工作站的监测和控制功能。

2.2 工具软件
PLC标准工具软件是STEP7可编程序控制器标准软件，它的主要功能是：
• 对系统硬件配置进行组态和参数设置。例如，S7-300的I/O模板的地址分配，用STEP 7来进行自由组态的，既不依赖于槽位，板上也没有硬件跳线开关；
• 编程，使用的编程语言有语句表（STL），梯形图（LAD）和功能块图（FBD）。可以离线编程，以及在线修改程序；
• 进行文件和建档处理，生成符号地址表及程序的交叉地址表；在调试程序中实现操作和诊断，进行程序测试和维护功能；对通信进行定义及设置参数。
STEP7是一种模块化编程的软件。它将所有用户编写的程序和程序所需的数据放置在模块中。在一个模块内，在块与块之间，有进行子程序调用的功能，这样使用户程序结构化成为可能。这将显著增加PLC程序的组织透明性、可理解性和易维护性。
五强溪水电厂泄洪闸门PLC控制系统综合STEP7工具软件的梯形图、语句表和功能块图来实现闸门系统的控制功能要求，并建立DB10数据块，用以上位机的远程监测和控制。

3 结束语
2005年五强溪水电厂对泄洪系统进行了的新改造，改造除了将原有PLC S5控制系统改造成PLC S7-300外，还针对表孔弧门开度仪传感器的低分辨率问题进行了技术改进。在集中控制技术上采用透明度及组态功能强大的SIMATIC WinCC人机界面系统，并将此系统接入五凌公司水情梯调自动测报系统，为公司实现梯级调度提供了技术支持。本次系统改造自4月20日投入运行，从2005年汛期系统运行检测分析，运行工况稳定性达到设计要求。

我于2005年在港口取料设备上进行了S5 PLC的升级改造，改造方案如下:
1、原系统简介
（1） 取料机有四种工作方式，退避工作方式、机侧工作方式、手动工作方式、自动工作方式。其中只有手动和自动工作方式是在机上PLC控制下运行。
（2） 手动工作方式为司机在司机室内通过控制手柄操纵取料机进行取料作业。
（3） 自动工作方式为司机在司机室内设定取料作业所需参数，PLC内自动作业程序接到取料作业所需参数后，按设定程序完成取料作业。

2、工艺过程
斗轮皮带机、大臂旋转和俯仰、行走、洒水、集中润滑系统组成。

3、当前装置
当前PLC系统采用的是西门子90年代产品S5-150U，大约I/O点为400点以内。
该设备已经陈旧、技术也落后于时代，备品备件供货困难，拟对其进行改造。

4、改造内容
（1） PLC控制系统换为西门子功能强大的SIMATIC S7-400系列的可编程控制器。它具有模块化及无风扇的设计，坚固，容易扩展和广泛的通讯能力，完成S7-400的硬件组态。
（2） S7-400系列程序含有大量标准功能块，我们依据工艺重新编制PLC程序。
（3） 将旋转装置换为编码器。
（4） 人机界面是采用西门子新产品MP370并编程。
（5） 原端子排新为万可端子。
（6） 原大车行走监控系统由增量型编码器和智能型I/O组成，现换为增量型编码器和FM450计数模块所组成。

5、改造原则
保证实现取料机原功能及招标书中新增功能。
在改造过程中，不影响取料机的正常作业。
此项目使用了西门子S7-400的PLC，此工程要求在不连续停机的状态下，将原有的线路接线端子进行换，将S5切换到S7－400。工程难点为利用每天有限的0.5－3个小时的时间，进行端子换和程序调试，要求能随时切换到S5作业，并且原有图纸缺少端子图。技术难点为FM450-1、CP441-2和DATA-LINC SRM6100的通讯。
根据现场实际状况，我利用一周时间根据电气原理图、现场情况，重新画出端子接线图，做出新S7-400的硬件配置，如下图：

根据工艺流程，编制程序：

根据项目状况，编制施工方案，同甲方协商一致后，正式施工。
，做好新端子排，利用有限的时间将线路从旧端子排移到新端子排（保证硬件连接的无误同时），将S7-400 PLC的前连接器做好。
其次，设计一套切换装置，以便能随时进行S5到S7-400的切换。
后进行程序的调试，在调试过程中，技术难点出现在编码器上，现场共有行走和旋转两个编码器，行走编码器调试过程比较顺利。旋转编码器调试时，出现数据负漂、角度相差10º的现象，后在启动门上加上启、停指令解决此问题。
根据技术协议，选用Siemens MP370，在M370上进行设备运行状态显示，进行故障引发点的状态显示，以方便现场维修人员的维修工作

在控制系统中，使用PLC的模拟量控制多台变频器，由于变频器本身产生强干扰信号的特性和模拟量抗干扰能力不与数字量抗干扰能力强的特性；因此为了的变频器对模拟量的干扰，在布线和接地等方面就需要采取加严密的措施。
一．关于布线
1．信号线与动力线分开走线
使用模拟量信号进行远程控制变频器时，为了减少模拟量受来自变频器和其它设备的干扰，请将控制变频器的信号线与强电回路（主回路及顺控回路）分开走线。距离应在30cm以上。即使在控制柜内，同样要保持这样的接线规范。该信号与变频器之间的控制回路线长不得过50m。
2．信号线与动力线分别放置在不同的金属管道或者金属软管内部
由于水系统的两台富士变频器离控制柜较远分别为30m和20m，因此连接PLC和变频器的信号线如果不放置在金属管道内，易受到变频器和外部设备的干扰；同时由于变频器无内置的电抗器，所以变频器的输入和输出级动力线对外部会产生强的干扰，因此放置信号线的金属管或金属软管一直要延伸到变频器的控制端子处，以保证信号线与动力线的分开。
3．模拟量控制信号线应使用双股绞合屏蔽线，电线规格为0.5～2mm2。在接线时一定
要注意，电缆剥线要尽可能的短（5-7mm左右），同时对剥线以后的屏蔽层要用绝缘胶布包起来，以防止屏蔽线与其它设备接触引入干扰。
4．为了提高接线的简易性和性，信号线上使用压线棒端子。压接端子选择如下图：


5．如无使用压线端子，接线时请注意：



二．关于接地
1．变频器的接地应该与PLC控制回路单接地，在不能够保证单接地的情况下，为了减少变频器对控制器的干扰，控制回路接地可以浮空，但变频器一定要保证接地。在控制系统中建议将模拟量信号线的屏蔽线两端都浮空，同时由于在机组上PLC与变频器共用一个大地，因此建议在可能的情况下，将PLC单接地或者将PLC与机组地绝缘开来。
2．变频器的接地
•400V级：C种接地（接地电阻10Ω以下）。
•接地线切勿与焊机及动力设备共用。
•接地线请按照电气设备技术基准所规定的导线线径规格。
如35KW的变频器接地线线径为22 mm2，87KW的接地线线径为50 mm2。
•接地线在可能范围内尽量短。由于变频器产生漏电流，与接地点距离太远则接地端子的电位不。

2 系统构成和I/O配置
1.) 机座:用来支撑和安装各种印花部件的机架,保证整机运行时的平稳和水平.
2.) 花网架:支撑花网使花网升起清洗.换网或下降准备布釉印花.
3.) 花网:按瓷砖设计图案制作好的丝网,当印花时釉料透过网孔粘附在砖坯上,经过烧制即制成成品砖.
4.) 送砖部分:由送砖皮带、变频和电机构成,用于将砖坯送入印花机和将印过的砖坯送出印花机至下一个工序.
5.) 印砖部分:由印花电机、变频、机头、刮构成，印花电机带动链条驱动机头前后移动，同时刮配合向前、向后、压紧、松开。


6.) 定位汽缸：当砖坯离开进砖检测电眼时延时升起挡住砖坯定位。
7.) 托铁：当定位汽缸上升、送砖皮带停止时托铁上升使砖坯升起缓停到定位处。
8.) 夹板：当砖坯准确停止后夹板夹紧砖坯以便印花时砖坯移位。
9.) 人机界面:显示变频器频率,设定各种动作延时时间,手动控制及实时报警显示.输入20点，输出14点的I/O配置，选用施耐德Twido系列40点PLC TWDLCAA40DRF(24入/16出) ，四行中文图形控制界面TSX08H04M。送砖电机和印花电机选用施耐德ATV31系列1.5KW和0.75KW变频器进行控制。

3.控制要求和程序设计:
1)手动和自动两种工作状态可自由切换.手动方式时各部件均可通过按钮或人机界面直接操作调整,但其中多个点动按纽需在PLC内转为闭锁按纽,如I1.4手动刮,按下刮向前,按二下刮向后,按三下刮松开复位; 默认为自动方式.
0表示手动,1表示自动,2表示半自动


2)自动运行时有三种印花模式,布釉印花,单次印花,重复印花.
A. 布釉印花:
当花网下降到位,印花机头停在,进砖电眼检测到砖坯时,延时T0升起定位汽缸,T1印花反转,T2刮向后到后限位I0.1停,砖坯进入印花机离开进砖电眼时,延时T3停止送砖电机Q0.4,Q0.4停止延时T5升起托铁,托铁下降检测信号下沿延时T6使夹板夹紧,夹板夹紧后延时T7印花电机正转,T8刮向前到前限位停止,定位汽缸下降,延时T9,T10,T11依次使刮松开,夹板松开,托铁下降,复位准备下块砖印花.

B. 单次印花:
单印在花机两边均可印花,当进砖电眼检测到砖坯时,机头不动直到夹板夹紧砖坯机头运转到另一侧限位停止、复位即完成一次印花.

C. 连续印花:
连印只能在花机开始印花, 当进砖电眼检测到砖坯时,机头不动直到夹板夹紧砖坯,机头运转到另一侧限位反转、刮反向到限位停止、复位完成一次印花。

3)在印花过程中,有时会出现断停皮带已停,但后面釉线的砖坯推挤使进砖电眼检测到砖,造成停机,因此在程序中增加了储砖功能,即印花时又检测到砖坯信号,等待印花完成复位再印,储砖记录,保证了印花机连续的运行.

   引言

    B1包装机组，是我国行业在上世纪八十年代至九十年代从德国斯慕门公司引进的高速软包包装机组。该机组目前仍然是我国很多厂的主力机型。但是，由于B1包装机已经使用了10多年的时间，各电子控制部件逐步老化、失效，故障率很高，有效作业率不足65％。近年来，机组电气控制系统缺陷日益凸显：一方面，由于各种电路板及继电器逻辑组件逐步老化，经常造成机组控制系统紊乱、故障后不能自动停机，以及停机状态下自动启动等故障现象，不但严重影响设备有效作业率的发挥，而且存在着较大的隐患；另一方面，该机组的控制线路板技术含量高，一直依赖进口，国内没有生产厂家，造成备件组织困难，且价格较高，造成维修成本上升；同时，机组还存在着控制方式落后、英文显示造成维修不便等问题。改造后的B1机组是以PLC和工控机为的电气控制系统。PLC完成所有的数据采集和实时控制，完成启动、停车、工艺流程控制、检测等整个运行过程。工控机作为上位机，具有良好的人机界面，它的任务是进行工控显示、完成各种操作、运行参数（包括温度参数、时间参数、速度参数等），并显示详细的故障信息，同时增设统计报表功能和预留的网络化管理及远程数据提供技术支持。从而解决B1机组电气系统存在的问题。

    1系统的硬件构成

    1．1系统构成

    B1包装机组分别由NF卸盘机、BE包装机、RC小包透明机、FHZ大条机和NK大条透明机等五个主要部分组成。由于其各部分立性很强，这种方式便于维修与调试，为了体现原机组的控制优点，改造后的电控系统采用BE、RC、NF、FHZ/NK四个立部分单控制和单显示的方式。BE包装机为主机，其它三部分为从机，各部分之间增加了信息交换功能，实现B1机组的整体控制，相位控制采用编码器，从面使B1机组协调工作。B1机（以BE机为例）改造的总体框。

    1．2系统硬件选择

    （1）可编程控制器选用日本OMRON—CS1机型作为控制主机，根据实际需要组态PLC，控制性能和频率响应满足和符合原有逻辑和速度要求。

    （2）用新电控柜替代原电控柜，重新设计布局强电及控制部分。

    （3）温度控制采用温控器和PLC温控模块方式。

    （4）BE、RC主电机选用普通交流电机；其余七种较小交流电机，因受设备位置限制，需与电机生产厂家定制。

    （5）上位机选用液晶显示器。

    （6）取消原增量式编码器，采用编码器，机器位置测量准确。

    2系统的功能

    改造后的电气控制系统，是以PLC和工控机为取代了原机组以计算机为的电气控制系统

    济南正昊化纤新材料有限公司化工三厂有一套年产15万吨聚酯熔体的装置，后面配套装置为年产7万吨短丝，剩余熔体经切粒机切成聚酯切片后包装成一吨袋装外销。包装机选用航天部十二所的一吨袋装自动称量包装系统，共有两套。系统采用可编程控制器进行自动控制，本文将讨论PLC在包装系统中的应用技术。

    2 系统总体

    此包装系统总体运用机电一体化技术。可编程控制器(PLC)和称重指示控制仪F701组成测控系统来完成切片的称量、计量、包装的生产工艺过程。该系统以PLC为控制，配以称重指示控制仪、气动执行机构、电动执行机构、自动控制部件和机械装置，实现切片的在线称重计量和包装工作。系统框图如图1。

    2.1电控系统

    包装机的控制部件由两部分组成。

    (1)盘装部分：由主控柜、副控柜和两个现场操作盒组成。主控柜内主要有PLC和称重指示控制仪F701以及码盘设定器、袋计数器等。副控柜主要为交流接触器和热继电器，分别控制M1风机电机、M2提升机构电机、M4传送机构电机，其中提升机构由于有升有降，所以用了两个接触器。现场操作盒AR1用于料口升降控制，AR2用于传送控制。

    (2)现场部分：

    3个电机M1、M2、M3；

    4个两位五通电磁阀配合气缸分别控制投料门1(电磁阀YV1)、投料门2(电磁阀YV2、)排料门(电磁阀YV4)和袋口夹松开(电磁阀YV5)；

    6个限位开关，SQ1为投料门关位置，SQ3为排料门关位置，SQ4、SQ5、SQ6、SQ7分别对应装袋提升机构的料口上位、下位、上限、下限；

    3个称重传感器BP1、BP2、BP3；

    1个光电开关SQ11用于料包到传送链板尽头。

    主要的机械装置有称量料斗、板式输送机、装袋机构、控制门、排料门等。由于切片是粒状的均匀颗粒，同粉状物料相比流动性好且不粘附，所以靠自重来落料即可，料斗也不用做特殊操作。其中控制门采用的是双闸门，控制门1和2全开时为快投料，控制门2关闭1开启时为慢投料。    

图1系统总体框图

点击此处查看全部新闻图片

    2.2包装工艺过程

    (1)称量过程：此系统有自动和手动两种操作方式，但手动方式也是由PLC实现的。手动方式主要用于调试、维修和排除故障，所以以自动操作为例介绍。

    PLC向F701发扣除皮重信号后(此时净重立即设置为0)，打开控制门1和2，由料仓向称量料斗投料(快投料速度约23kg/s)，当达到预置值时关闭控制门2，将快投料改为慢投料(速度约为2kg/s)，当料量达到落差值时关闭控制门1，投料结束。稳定后PLC向F701发数据保持信号，F701自动的与设置的不足、过量、上限值比较，若适量则“称好”灯亮，若过量或欠量则“差”灯亮并报警。

    (2)提升机构动作及放料过程：将空袋夹在放料口上加好，按AR1的“料口升”按钮待“称好”灯亮后料口自动升到上位，风机启动充气15s，充气结束后打开排料门开始放料，当F701发出接近零信号后5s关闭排料门，然后自动松开袋口夹，同时袋计数加1，PLC向F701发一个皮重复位命令信号(取消去皮重操作)，装满料的袋脱离料口放置在传送机上。

    (3)传送过程：按AR2的“传送启动”按钮，M4启动自动传送一个袋位停止，由人工扎袋口，料口自动降至下位。以后每称好一袋，按传送启动按钮袋即顺序向前传送一个工位。如此循环往复。用叉车及时将传送机上的袋叉走。

    欠量时允许通过按“慢投”按钮进行补料并自动达到适量;过量时系统除报警外无纠正措施，须按“强制”按钮打开排料门放料。

    3PLC控制系统

    3.1硬件配置

    此包装系统的控制部分即为PLC。PLC选用的是和扩展性较好的欧姆龙的C200HE，其硬件配置如图2所示：   

图2PLC布置图

点击此处查看全部新闻图片

    (1)CPU选用SYSMACC200HE-CPU42-E，程序容量为7.2k字。

    (2)数字量输入卡件(DI)共有4个。型号均为B型ID212的DC输入单元，此卡件支持16点直流电压输入。共使用了32个输入量，包括称重指示控制仪F701的控制输出信号和按钮、旋钮、限位开关的输入。

    (3)数字量输出卡件(DO)共有3个。型号为B型OC222继电器输出单元2个，此卡件支持12点继电器输出;A型OD411晶体管输出单元1个，此卡件支持8点输出。共用了20个输出量，包括电磁阀、电机的控制信号、信号灯指示和送到F701的控制信号。

    (4)电源和底板。电源选用PA204，底板选用8槽底板。

    3.2PLC的程序

    C200HE的程序用易于理解的梯形图来表示，当使用普通编程器时须把梯形图转换为助记符来输入。C200HE的程序结构虽不是模块化的，但在本系统中通过使用联锁和联锁解除指令—IL(02)和ILC(03)以及跳转和跳转终了指令—JMP(04)和JME(05)使的程序结构类似于模块化。此系统的程序共使用了4组IL、ILC指令。组用于检测控制门和排料门的限位开关是否到位，这两个限位开关到位与否是程序步进的关键点，若不到位程序将会停止，影响包装进度，所以及时报警通知操作人员。二组内嵌套了2组JMP、JME指令，分别对应从称量到放料的自动操作过程和手动操作过程。三组用于自动传送过程，四组用于手动传送过程。

    此包装系统的重量并未使用模拟量输入卡件，而是通过使用三个并联的称重传感器和称重指示控制仪F701共同出来。F701是专门用于单一物料重量称量和控制的仪表，重量这一模拟量信号由F701来处理，而PLC与F701全部是数字量的交接信号。这样使此系统的PLC处理的全是数字量信号，在使控制精度大大提高的同时也使的编程相对简单，使用复杂的命令，而且由于重量在掉电再送电后，及运行中发生故障停止运行至排除故障恢复运行后不发生变化，所以不用考虑数据保持功能，即不需使用PLC内的特殊存储器和相应的命令。自动操作程序流程图如图3所示。

    下面结合投放料程序梯形图PLC语句来说明一下此包装系统的自动投料过程及PLC与称重指示仪F701的交接信号的关系。用到的DI信号有00000(接近0)、00001(预置值)、00002(落差值)、00003(量不足)、00004(量过量)，以上信号均是从F701送到PLC，还有00009(自动方式的旋钮开关)、00301(限位开关SQ1，投料门关闭时闭合)、00303(限位开关SQ3，排料门关闭时闭合);DO信号有00700(去皮重信号)、00701(皮重复位信号)、00701(数据保持信号)，以上信号均从PLC送到F701，00600(投料门1开)、00601(投料门2开)、00602(排料门开)、00603(袋口夹松开)。在PLC程序中落差值这一信号有时也当作终值信号使用，因为重量到落差值时关闭控制门结束投料，时间上只存在阀门关闭用时的间隔，落差值的大小就是关闭控制门后还没有落到料斗内的切片重量。程序梯型图如图4所示。

    投料条件：1、2句是系统次开机或每班次开始自动包装时的启动条件，此时投料门关闭着将进行投料了。3句是是二包开始包装的启动条件，此时上一包已投料完毕，袋口夹已松开投料门也关闭着。4句是在上两个条件任意一个满足且排料门关闭着时具备了投料条件。

    投料过程：5句是在投料前PLC向F701发一个0.12秒的脉冲进行去皮重操作，此时F701将净重立即设置为0。6、7、10、11句，内部I/O位09010是重量未到预置值，这之前00600、00601均动作打开投料门1、2，此时为大投料；预置值00001到时09010为0，此时00601失料门2关闭改为小投料。03009是重量未到终值(落差值)，这之前00600动作打开投料门1，即预置值已到而终值未到时投料门1开着，此时为小投料，终值到时03009为0，00600失电关闭投料门1，结束投料。

    放料过程：8、9句是称量斗终值已到4.5s后，PLC向F701发数据保持指令，此时进行重量比较。12、13句，03006是充气结束标志，排料控制09012为重量未差且充气结束后为1，此时00602得电打开排料门放料，放料到接近0后5s09012为0，00602失电关闭排料门可保证料已排尽。14句是排料结束后PLC向F701发一个0.12s的脉冲进行皮重复位操作，即取消投料前的去皮重操作。这样循环返回后再进行去皮重操作，保证每次称量的都是净重量。  

图3自动操作程序流程图

点击此处查看全部新闻图片    

图4投放料程序梯形图

点击此处查看全部新闻图片

    4 结束语

    包装是产品进入流通领域的必要条件，而实现包装的主要手段是使用包装机械。称量包装的准确与否将直接影响到企业的信誉和经济效益。C200HE虽是比较早期的产品，但由于包装机的操作人员就在现场，并不需要连接工控机、操作面板等显示操作设备，配以信号灯和报警音响即可，而且处理的信号全部是数字量的，所以C200HE在此包装系统中也是性价比很高的配置。此包装系统大包装能力为32袋/H，操作人员只需2至3人，操作简单方便。控制系统采用PLC控制，可确保系统的性和控制度。称量精度设计为1000kg±0.8k，该系统自使用以来，经过计量部门两次测试，整个系统的动态计量精度0.2‰。自装置开车产品外销以来也没有客户反映产品有重量问题，很好的维护了公司信誉。