基于 S7-200PLC 的稱重儀表設計

我公司有5臺立磨礦渣微粉生產線和2臺球磨水泥生產線,測量成品庫底稱重倉倉重的一次儀表為4只均勻布置的稱重傳感器,二次儀表為XK3101型稱重顯示控制器,其使用溫度應低于40℃,一次儀表和二次儀表之間的有效傳輸距離20 m。在生產中,由于現場灰塵較多,環境溫度較高,稱重顯示控制器經常出現倉重不準、數據跳變或者控制器損壞的現象,影響到放料系統的正常運行。我們曾嘗試將二次儀表轉移到庫外側,但由于傳輸距離的限制,造成信號失真無法使用。2014年1月,通過使用西門子S7-200PLC控制器,利用EM235模擬量輸入輸出模塊的設計改造,實現了對稱重倉倉重的精確計量。

1改造方案

1)網絡架構。使用PLC和觸摸屏代替XK3101型稱重顯示控制器,將稱重傳感器測量信號通過PLC在現場觸摸屏上進行顯示,同時,PLC將稱重信號遠傳至中控室。

2)在觸摸屏上,實現對倉重的標定功能,通過PLC程序的數據運算,確定標定系數。3)實現倉重的精準計量。實際倉重值=(測量倉重值-零點標定值)×標定系數。

2改造實施1)稱重系統網絡架構見圖1。

圖1稱重系統網絡架構

標定(以1號成品庫稱重倉為例，倉重量程 0~30 t，對應倉重傳感器信號 0~6.0 mV）。①點擊觸摸屏“標定”按鈕，輸入正確的口令，標定區各按鈕和數據文本框為使能狀態，同時“返回”按鈕為可見狀態。②將倉內物料排空，實際倉重值為 0 t，倉重傳感器測量信號=0.36 mV，按下觸摸屏 “零點標定 ”按鈕，PLC 將倉重測量 mV 值轉換為實際值賦予變量 W0，則零點標定值 W0=1.80 t，即皮重為 1.80 t。③稱重 0.35 t 的物料放入倉中，倉重傳感器測量信號=0.428 mV，在觸摸屏上 “實際倉重 ”文本框中輸入 0.35，按下觸摸屏“實物標定”按鈕，PLC 將倉重測量 mV 值轉換為實際值賦予變量 W1， 則實物標定值W1=2.14 t。 按下“計算新系數”按鈕，PLC 計算標定系數=0.35/(W1-W0)= 1.029 4，按下“修改新系數”按鈕，在觸摸屏“新系數”文本框中顯示標定后的新系數，同時“原系數”文本框更新為新系數。④點擊觸摸屏“返回”按鈕，標定區各按鈕和數據文本框為禁止狀態，同時“返回”按鈕消失。3）生產中，4 個倉重信號在 PLC 中累計求和后計算平均值以得到更加精確的倉重值， 計算實際倉重值=(倉重平均值-零點標定值)×標定系數，如倉重信號分別為 3.59 mV、3.60 mV、3.61 mV 和 3.60 mV， 對應倉重平均值=18.0 t， 則實際倉重值=(18.0-1.8)×1.029 4=16.68 t，實際倉重值在計量區進行顯示。

3.結束語

基于 S7-200PLC 的稱重儀表計量準確度高，響應速度快，穩定性好，操作簡單，安裝和調試方便，降低了故障率，滿足了生產需要。 在成本上，我公司每年采購的 XK3101 型稱重顯示控制器在 20 臺左右，每臺成本約 6 000 元，使用壽命平均僅 6 個月；改造后，每套設備成本僅 2 000 元，使用壽命可達 7 年，平均每年節省成本達 11.7 萬元。