本文簡要介紹了油料散料秤利用可編程序控制器（PLC），來控制自動稱量的過程以及現(xiàn)場總線技術在油脂行業(yè)稱重系統(tǒng)中的應用實例。本系統(tǒng)具有自動化程度高、通訊速率高、擴展性好、維護方便等特點。
關鍵詞：油料散料秤；電子稱量；PLC；梯形圖編程；觸摸屏

為了解決長期以來在油脂稱重行業(yè)勞動強度大、速度慢、計量準確度低的問題，本設計開發(fā)了一種電子散裝液體料的收/發(fā)貨計量系統(tǒng)，有效地解決了上述問題。采用微機技術，以人機對話的方式，成功地對大宗散料液體物料進行連續(xù)、快速、準確地稱量和全過程自動化控制。本設計的油料散料秤利用PLC[1]的開關邏輯量、數(shù)據(jù)處理及通訊功能來控制自動稱量的過程，通過PROFIBUS-DP實現(xiàn)觸摸屏和計算機與PLC的通訊，主站（PC和TP）實時采集從站（PLC）的稱重數(shù)據(jù)，監(jiān)控從站的工作狀態(tài)，并完成對從站稱重控制參數(shù)的設定。

一、系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理

系統(tǒng)主要由進/出料泵、進料球閥、稱重單元、用戶自備的下儲料槽（含料位器）以及系統(tǒng)控制柜等部分組成。其中進/出料泵為散裝液體料連續(xù)輸送提供動力；進料球閥用來實現(xiàn)物料的自動進料，當接受到進料命令后，氣動進料閥線圈通電，進料閥打開，自動進料開始，當稱斗中物料重量達到設定值時，進料閥線圈斷電，進料閥關閉，進料過程自動結(jié)束；稱重單元包括稱重斗（用來盛放被稱物料）、氣動放料蝶閥（用來實現(xiàn)物料的快速自動放料）、稱重傳感器（采用三只FW-10型靜載稱重模塊）；下儲料槽用于已計量過物料的過渡性存儲；系統(tǒng)控制柜，包括儀表、SIEMENS可編程邏輯控制器SIEMENS Corp. SIMATICS7-200 Programmable Controller System Manual.2000.3，DP通訊模塊等，控制著油料計量散料秤的動作。

本系統(tǒng)包含兩組秤，有四種工作方式：1#秤單獨工作；2#秤單獨工作；1#、2#秤交替工作運送同一種油料；1#，2#同時工作，運送兩種油料。下面以第三種工作方式為例來說明本系統(tǒng)的工作流程：

自動工作開始后，首先啟動進料泵，然后自動打開1#進料泵，1#秤自動進料開始，當1#秤量斗中的物料重量達到單秤設定值時，1#秤進料結(jié)束。等秤穩(wěn)定后，系統(tǒng)將穩(wěn)定的重量值進行自動累計、打印，然后進行自動放料，直至放空，至此，1#秤的一個稱量循環(huán)結(jié)束，下一循環(huán)自動開始。2#的稱量循環(huán)與1#秤*一致，只是1#秤的進/放料與2#秤的進/放料動作互鎖，即1#秤進料時2#秤正在放料，而2#秤進料時1#秤正在放料，從而保證兩臺秤的交替工作。當zui后一秤進料結(jié)束后，進料泵自動停止；zui后一秤放料結(jié)束后，兩臺秤的稱量循環(huán)全部結(jié)束。

另外，在*秤放料的同時，系統(tǒng)自動啟動出料泵，當zui后一秤放料結(jié)束，且下儲料槽中再無物料時，出料泵自動停止。

本系統(tǒng)利用可編程序控制器PLC來進行稱重過程的控制。本設計采用SIMATICS7-200CPU226型PLC及I/O擴展模塊若干：兩個數(shù)字量輸入模塊EM221和一個數(shù)字量混合模塊EM223。電氣控制系統(tǒng)實際上是一種開關電路，系統(tǒng)中的許多開關（也就是電器的常開、常閉觸點）按照一定的邏輯關系動作，實際是開關量的控制。一般電氣控制系統(tǒng)中都是利用觸點的通或斷來接通或斷開繼電器電源，以實現(xiàn)對輸出量的控制。根據(jù)對整個自動稱量過程的分析，確定必須的輸入輸出觸點，進行分配。

設計選用了梯形邏輯編輯器[2]來進行程序的編寫，利用STEP7-Micro/WIN32梯形邏輯（LAD）編輯器可以建立與電氣連接圖等價的類似程序。梯形圖程序讓CPU仿真來自電源的電流通過一系列的輸入邏輯條件，根據(jù)結(jié)果決定邏輯輸出允許條件。

二、系統(tǒng)通訊

PLC的通訊包括各PLC之間、PLC與上位計算機之間以及其他智能設備間的通信。PLC系統(tǒng)與通用計算機可以直接或通過通信處理單元、通信轉(zhuǎn)接器相連構(gòu)成網(wǎng)絡，以實現(xiàn)信息的交換，并可構(gòu)成“集中管理、分散控制”的分布式控制系統(tǒng)。本設計中的通訊是指PLC與TP（或PC）間的通訊。

PROFIBUS（過程現(xiàn)場總線）有很多安裝基礎的開放式現(xiàn)場總線，廣泛用于各種應用場合。所有自動化設備均可以通過一條統(tǒng)一的總線彼此交換數(shù)據(jù)和進行通訊，通訊速率可以達12Mbit/s，zui大通訊距離可達90km。在本系統(tǒng)的設計中采用的PROFIBUS-DP通訊協(xié)議（DecentraliｚeDPeripｈery分散型外圍設備）是一種優(yōu)化的通訊模塊，適用于小數(shù)據(jù)量高速通訊的通訊任務，特別是適合于自動化系統(tǒng)和分布的外圍設備/現(xiàn)場設備之間通訊。通訊速率設定為1.5Mbit/s。PROFIBUS網(wǎng)絡使用RS-485標準雙絞線。協(xié)議定義了兩類網(wǎng)絡設備：主站和從站。協(xié)議支持一個網(wǎng)絡上的127個地址（0～126），網(wǎng)絡上zui多有32個主站。為了通訊，網(wǎng)絡上的所有設備必須有不同的地址。運行STEP7-Wicro/WIN32的計算機的缺省地址是0，觸摸屏的缺省地址是1，可編程序控制器的缺省地址是2。整個油料散料秤的電氣部分是由兩個稱重儀表，一個PLC，若干I/O擴展模塊，一個DP通訊模塊，TP（觸摸屏）以及PC構(gòu)成的。油料
散料秤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1

通過EM277PROFIBUS-DP擴展從站模塊，可以將PLC連接到PROFIBUS-DP網(wǎng)絡。EM277經(jīng)過串行I/O總線連接到S7-200CPU。PROFIBUS網(wǎng)絡經(jīng)過其DP通信端口，連接到EM277PROFIBUS-DP模塊。這個端口可運行9600波特到12M波特之間的任何PROFIBUS波特率。作為DP從站，EM277模塊接受從主站來的多種不同的I/O配置，向主站發(fā)送和接收不同數(shù)量的數(shù)據(jù)。首先將數(shù)據(jù)移到S7-200CPU中的變量存儲器，就可以將輸入、計數(shù)值、定時器值或其他計算值傳送到主站。類似的，從主站出來的數(shù)據(jù)存儲在S7-200CPU中的變量存儲器，并可移到其他數(shù)據(jù)區(qū)。系統(tǒng)各部分功能及實現(xiàn)方法描述如下：

1.PLC（從站）

現(xiàn)場的設備主要由PLC來實現(xiàn)控制，根據(jù)設定的參數(shù)（參數(shù)可由TP、PC設定）完成對所屬設備的管理與控制，主要功能如下：（1）讀取稱重儀表的數(shù)據(jù)；（2）接受TP和PC設定的參數(shù)；（3）接受TP的直接控制；（4）接受PC的控制，向PC提供過程數(shù)據(jù)。

2.觸摸屏TP（主站）

為了方便用戶操作與PC故障時系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，系統(tǒng)中配備了操作方便直觀的觸摸屏TP27SIEMENSCorp.SIMATICTP27和TP37觸摸面板使用手冊，中文顯示界面。用戶可以用手指根據(jù)系統(tǒng)的中文提示直接在TP27上操作，實現(xiàn)對系統(tǒng)中的任一PLC實施控制，通過對PLC的控制，能實現(xiàn)的主要功能為：讀取PLC單元的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對現(xiàn)場設備運轉(zhuǎn)情況的了解；稱量過程文字與圖形動態(tài)顯示；改寫PLC單元的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對現(xiàn)場設備的控制，控制參數(shù)的調(diào)整；實現(xiàn)對所有稱重設備的啟動和停止等操作。

3.計算機PC（主站）

計算機主站的主要功能為：（1）通過現(xiàn)場總線進行編程、啟動、測試和診斷整個自動化系統(tǒng)；（2）對通訊從站的實時數(shù)據(jù)采集，實現(xiàn)對從站的實時監(jiān)控；（3）對通訊從站的PLC可以寫入控制參數(shù)，實現(xiàn)對自動化過程參數(shù)的調(diào)節(jié)；（4）與企業(yè)內(nèi)部的局域網(wǎng)相聯(lián)接，實現(xiàn)信息互通與資源共享。

三、結(jié)束語

將PLC應用于自動稱重系統(tǒng)，利用PROFIBUS-DP進行系統(tǒng)的通訊，安裝、調(diào)試與維護都是極其方便，而且自動化程度和通訊速率高。目前，該稱重系統(tǒng)在實際應用中效果良好，是應用前景的油料稱重系統(tǒng)。