MCGSTPC觸摸屏與西門(mén)子plc應(yīng)用于定量包裝機(jī)械

2.2 工作原理

   采用西門(mén)子plc控制的稱重式自動(dòng)定量包裝機(jī)的工作原理：當(dāng)儲(chǔ)料斗中物料足夠，在重力的作用下進(jìn)入重力供料裝置，完全打開(kāi)料門(mén)進(jìn)入大給料狀態(tài)。當(dāng)?shù)竭_(dá)給定大給料重量時(shí)，關(guān)閉給料門(mén)，留一條狹縫，進(jìn)入小給料狀態(tài)。當(dāng)?shù)竭_(dá)給定小給料重量時(shí)，完全關(guān)閉給料門(mén)，經(jīng)過(guò)一定的空中落料，稱量斗穩(wěn)定，并且卡袋機(jī)構(gòu)卡緊時(shí)，卸料門(mén)打開(kāi)，物料進(jìn)入放料斗，再落入袋內(nèi)，完成一個(gè)包裝循環(huán)。
3.控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

   該系統(tǒng)主要為開(kāi)關(guān)量控制，料門(mén)的全部動(dòng)作由氣缸驅(qū)動(dòng)，而氣缸又由相應(yīng)的電磁閥控制。設(shè)備即可以手動(dòng)操作也可以自動(dòng)操作。手動(dòng)操作要求用按鈕對(duì)機(jī)器的每一步運(yùn)動(dòng)單獨(dú)進(jìn)行操作控制。自動(dòng)操作要求按一下自動(dòng)/手動(dòng)選擇開(kāi)關(guān)，機(jī)器自動(dòng)地、連續(xù)不斷地周期性循環(huán)。在工作中若按下停止按鈕，則機(jī)器繼續(xù)完成一個(gè)周期的動(dòng)作，回到初始狀態(tài)后自動(dòng)停止。根據(jù)稱重式自動(dòng)定量包裝機(jī)的操作和控制要求，控制系統(tǒng)選用西門(mén)子公司的SIMATICS7-200系列西門(mén)子PLC，此系列的PLC具有結(jié)構(gòu)緊湊、模塊化、可擴(kuò)展性強(qiáng)、指令集豐富等特點(diǎn)。所選CPU 的型號(hào)為CPU 226 AC／DC／REL，它提供24 個(gè)數(shù)字量輸入和16個(gè)數(shù)字量輸出，輸入／輸出接口電路均采用了光耦合電路，對(duì)外界接口具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。并且2個(gè)RS485 通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。由于要處理傳感器的模擬量輸入信號(hào)，所以擴(kuò)展了一個(gè)EM235西門(mén)子plc模擬量處理模塊，該模塊具有4 路模擬量輸入。監(jiān)控采用TPC1162HI昆侖通態(tài)觸摸屏對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行過(guò)程監(jiān)控顯示以及參數(shù)設(shè)定等功能，可以通過(guò)PPI協(xié)議和s7-200系列西門(mén)子PLC的編程口或擴(kuò)展通訊口直接通訊。

4.控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)為各功能軟件設(shè)計(jì)，包括顯示功能、參數(shù)設(shè)定功能、自動(dòng)修正給料量功能、通訊功能等。

4.1 稱重信號(hào)處理

由于西門(mén)子plc系統(tǒng)中稱量信號(hào)存在干擾，需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波處理，并判斷信號(hào)是否穩(wěn)定，讀數(shù)是否準(zhǔn)確。所謂數(shù)字濾波，就是通過(guò)一定的計(jì)算或判斷程序減少干擾在有用信號(hào)的比重，是一種程序?yàn)V波即軟件濾波。常見(jiàn)的濾波方法有限幅濾波、限速濾波、中值濾波、滑動(dòng)平均濾波等。本系統(tǒng)采用滑動(dòng)平均濾波方法，系統(tǒng)采集的信號(hào)是與重量成正比的電壓信號(hào)。這類信號(hào)的特點(diǎn)是存在一個(gè)平均值，信號(hào)在某一數(shù)值范圍附近作上下波動(dòng)，在這種情況下僅取一個(gè)采樣值作為判斷依據(jù)顯然是不準(zhǔn)確的。采用滑動(dòng)濾波方法可以得到較好的效果。該方法采用最新采集的一個(gè)數(shù)據(jù)替換n 個(gè)暫存數(shù)據(jù)中的最早的一個(gè)數(shù)據(jù)，使得n 個(gè)暫存數(shù)據(jù)始終是最近的數(shù)據(jù)。求平均后所得數(shù)據(jù)既反映了最近的數(shù)據(jù)變化，又克服了隨機(jī)誤差帶來(lái)的響。

所求的平均值為

當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)差σ 小于設(shè)定值時(shí)，則系統(tǒng)穩(wěn)定，當(dāng)前值即為稱量值。根據(jù)系統(tǒng)要求的精度不同，可以設(shè)定不同的值。

4．2 西門(mén)子PLC程序設(shè)計(jì)

根據(jù)稱重式自動(dòng)定量包裝機(jī)的操作要求，確定各動(dòng)作的順序和相互之間的關(guān)系，畫(huà)出程序流程圖，再由西門(mén)子PLC輸入輸出的邏輯關(guān)系編寫(xiě)出梯形圖。本系統(tǒng)輸入端口定義為自動(dòng)手動(dòng)按鈕、卡袋復(fù)位按鈕、單步執(zhí)行按鈕、總復(fù)位按鈕、停止按鈕、卡袋開(kāi)關(guān)等，輸出端口定義為稱量斗穩(wěn)定指示、大給料氣缸動(dòng)作、小給料氣缸動(dòng)作、卸料氣缸動(dòng)作、卡袋氣缸動(dòng)作、系統(tǒng)報(bào)警等。輸出采用西門(mén)子公司STEP7-Micro/WIN32 軟件進(jìn)行編寫(xiě)。
4.3 MCGSTPC昆侖通態(tài)觸摸屏顯示畫(huà)面設(shè)計(jì)

TPC1162HI除LCD顯示窗之外，用來(lái)完成畫(huà)面跳轉(zhuǎn)，開(kāi)關(guān)量、位狀態(tài)設(shè)定等功能。本系統(tǒng)中通過(guò)TPC1162HI來(lái)可以設(shè)定灌裝目標(biāo)重量、大給料量、小給料量，同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控稱量重量，并且查看灌裝數(shù)據(jù)。