永宏PLC在窯爐配料稱重系統中的改進

2015-06-26 11:33:07 人評論 次瀏覽 分類:永宏應用案例

1. 引言
      在很多的PLC控制系統中,稱重與控制大多數是分開的,因為PLC本身提供稱重單元擴展的比較少見,造成用戶不得不降二者分開,若需要再通過通訊的方式將數據采集過來,現實自動控制。但整體上還是顯得不是很便利,需要做稱重、通訊等配線、通訊數據采集等工作。而且稱重的準確性受儀表以及環境的制約,成本也比較高。本文主要采用永宏PLC提供的稱重模塊FBs-1LC以及顯示模塊FBs-7SG2在接觸到窯爐配料中做稱重系統的改造。

2. 永宏PLC產品的介紹

      2.1 永宏FBs-1LC稱重模塊
      FBs-1LC 是FATEK FBs 系列PLC 的模擬輸入模塊的成員??捎糜诜Q重傳感器 (load Cell)產生的微弱信號。本模塊將量測信號以16位帶正負號數來表示。硬件上提供5V的標準激勵電壓,最大可推動250Ω的負載。支持10、25、 50、100mV信號范圍。
為了能將伴隨于信號的現場噪聲濾除,本模塊內也提供了取樣信號平均(2、4、8次平均)的功能,能更精準的獲取測量值。同時提供5、10、20、25Hz采樣周期。模塊占用8個DO輸出點,主要用來選擇相關的參數,如下表說明:
信號 名稱 功能說明

   

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                                表2.1 FBs-1LC稱重單元設定表格
跟系統的建構來選擇不同的參數,以達到最理想的測量效果。模塊的外部配線方式如下所示: 

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             圖2.1 FBs-1LC稱重模塊配線圖
      轉換結果是以帶正負號的16位數表示。若要得到真實的工程單位值則須在程序中加入LCNV(FCN33)或MLC(FCN34)指令來轉換。由于稱重單元的信號非常微弱,通常應用時須作零點調校的動作以克服電路的零點漂移現象。
稱重模塊主要取代原先系統中的稱重儀表(HT9800)模塊。該儀表直接配合顯示板,由通訊傳輸數據進行稱重的重量的顯示。而稱重的重量顯示我們采取FBs-7SG顯示模塊來替換掉原先的顯示板。

2.2 FBS-7GS1/2顯示模塊
      永宏PLC在LED顯示上除了提供直接驅動I/O做LED顯示驅動外,還提供專門做LED顯示的顯示模塊單元FBs-7SG模塊。用戶在使用時,只要在系統自動分配好的輸出寄存器輸入對應的數值就能顯示所需要的內容(模塊有譯馬與非譯碼之分)。無需過多的程序就能很方便顯示英文(16段LED)或者數字 (7段LED): 

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                       圖2.2FBs-7SG2系統架構圖
在永宏PLC原先的網絡通訊基礎上,只需添加2臺網絡設備即:無線路由器和一個無線訪問接點(支持客戶端模式)就能將原先的有線通訊轉換為無線界面。下面將介紹系統的配置。

2.3 系統的硬件的改造

      2.3.1 原先稱重系統組成
 

       原先的系統方案是客戶采用2套系統:一是單獨的稱重單元,通過人工的方式來測量好物料配比后,在啟動PLC控制系統進行輸送物料進行攪拌等后續工序。各個配料比都存儲在稱重控制器中,任何通過選取,采用無線遙控裝置來進行填料,直到數字顯示與設定值接近時,減少供料,直至數值一致后才停止供料。這樣無論是在精度上或者是操作上都不能更好的自動、精準地實現稱料與配重。 

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                  圖2.3 原稱重系統示意圖

表2.1永宏PLC以太網絡規格
原先控制采用的為OMRON的PLC現在為了節省掉稱重控制器以及將稱重與控制整合到一起,控制PLC也將更換為永宏的FBs-PLC。系統的變換將如下圖: 

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                  圖2.4 改造后的稱重控制系統示意圖
      通過系統的改造,所有的配料比重數據都能存儲大PLC當作。透過PLC的運算,可以實現自動的稱重控制,實現更精確,更穩定的系統改進。成本上也將大大降低,同時操作員的作業也將會更為簡單化。

3. 永宏稱重程序的介紹
        3.1 稱重程序處理
        因為傳感器靈敏度不同則需要通過調整FBs-1LC模塊的量程。以使得滿足當前傳感器的需要。
 
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                       圖3.1 稱重模塊量程設計程序圖
        通過改變R0的值(0~3)來選擇量程。注意Y8~Y11根據模塊擴展的位置不同而不同,系統會知自動分配。若想做采樣頻率和平均值的選擇,則與量程選擇程序一致,不再另行介紹。
        稱重單元里過來的數值為數字量,若想實現工程值直觀的顯示出來 ,這需要做線性轉換操作。 
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                        圖3.2 稱重模塊線性變換設計程序圖
 因為傳感器都會存在零點的飄移,以及根據機械結構要做去皮重的處理。下面程序通過延時來自動整定線性變換參數,來實現稱重單元的自動整定。 
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                    圖3.3 稱重模塊參數自整定設計程序圖
在獲取工程量的重量值R20后,用戶就就可以根據實際的程序來實現各種控制。
3.2 稱重值顯示控制
  為了配合將稱重數值直接顯示出來,系統中使用到FBs-7SG1單元。設定為非譯碼模式。程序的變換很簡單。只需做對應的BCD碼轉換,然后送至OR顯示寄存器內即可。 
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                       圖3.4 顯示模塊小數點控制程序設計圖

根據系統分配的OR寄存器,R3904為控制小數點寄存器。向R3904送2進去,表示點亮第二個小時點。次系統顯示十分位小數值。 
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                   圖3.5 顯示模塊數值顯示程序設計圖
本網絡實現稱重數值的CBD碼轉換并送到顯示寄存器R3905里面。LED將會顯示所稱重獲取的重量值。
4. 結束語
永宏PLC提供完善的擴展接口,能更方便的為用戶提供系統解決方案,得到更好的控制和提供系統的可靠性,同時能大幅度的降低硬件成本和提供系統的可操作性。



參考文獻:
[1] 永宏可編程控制器使用手冊I 和使用手冊II.臺灣永宏電機股份有限公司
[2] 永宏PLC編程軟件使用手冊.臺灣永宏電機股份有限公司
[3] Hengtian稱重顯示控制器手冊. 杭州衡天電子有限公司
[5] KL-S系列接線盒使用說明書.寧波柯力電氣制造有限公司





作者簡介:
孫恒孝(),畢業于合肥工業大學自動化系
主要從事自動化行業的技術支持與行業應用工作
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