制丝线电子皮带秤电控系统设计与实现.doc

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1、制丝线电子皮带秤电控系统设计与实现　　摘要：电子皮带秤是卷烟厂制丝线上重要的计量控制设备，其性能好坏直接影响烟丝的各项工艺指标。文章介绍了采用西门子S7-300型PLC构造电子皮带秤电控系统的实现方法。　　关键词：电子皮带秤；PLC；触摸屏；电控系统设计　　中图分类号：TH715　文献标识码：A　文章编号：1009-2374(2011)28-0021-02　　卷烟厂制丝线上的电子皮带秤是一种连续称重装置。在整个制丝工序中，既作为各工序的计量工具，又作为定量投料的主要手段，为实现卷烟厂制丝线自动控制

2、创造条件。目前，卷烟厂制丝线自动化水平高，实现工业网络化控制。为此，电子皮带秤电控系统需要与全线设备控制系统兼容匹配，进行全新设计。　　一、电子皮带秤结构组成及其工作原理　　(一)电子皮带秤结构组成　　电子皮带秤主要由皮带输送机、秤台和电控系统组成。皮带输送机驱动电机尾部带光电编码器，能检测皮带的运行速度。秤台安装在皮带输送机上，将皮带划分为计量区和非计量区，当物料在计量区经过时，重量传感器就能检测它的重量。电控系统包括各个传感器采样输入模块、变频器、触摸显示屏和控制器。　　(二)电子皮带秤工作原

3、理　　1.计量原理。　　　　图1电子皮带秤系统示意图　　如图1所示，当皮带输送机上有物料流过时，在秤重装置上的秤重传感器就受到正比于烟草负荷重量的力Pg，经放大器信号放大，输出电压信号P，因此P就代表了烟草负荷，再经A/D转换成重量P的数码Mp，送入PLC运算；同时装于皮带输送机交流电动机尾部的光电编码器发送出代表皮带速度的脉冲信号，经计数器变为速度脉冲Mv。Mp和Mv信号经运算得实时流量Qn=Km×Mp×Mv(其中Km为常系数)，此流量一路送显示器显示，另一路经积分运算得到累计产量w=，Qndt

4、，并送显示器显示。　　2.控制原理。控制秤实质上是计量功能和皮带调速功能的结合，在计量原理这一基础上，我们可以通过调节带速V改变Mv值，就可以调节流量。当设定有给定流量Qp时，比较器将和实时流量Qn作比较得出误差E=Qp―Qn，经PID运算后输出一个增量控制信号到变频器改变电机转速，达到定量给料目的。　　二、电控系统设计　　(一)技术指标　　首先，按照卷烟工艺规范，制丝线各个工位的电子皮带秤计量精度等级应达到GB/T77122007规定的0.5级要求，且控制精度和流量波动均小于1％。其次，具有应急

5、手动运行功能，设备出现故障时保证生产线能启动。再次，能自动记录生产工艺参数、皮重值、校秤系数和故障报警信息。最后，电控系统平均无故障时问大于50000小时。　　(二)系统主要功能及实现　　1.计量功能：计量功能是电子皮带秤工作的基本功能，它包括传感器采样、数字滤波、信号解算等功能。　　2.流量控制功能：通过设定流量与当前流量的偏差，进行PID调节变频器频率输出，使得物料流量跟踪设定流量。　　3.调零和校准功能：按照GB/T77122007规定，在日常使用中，需要对电子皮带秤进行调零工作，调零在皮带

6、输送机上无物料时进行，保证电子皮带秤零位准确。按计量器具管理规定，应定期对电子皮带秤进行校准，可通过砝码或实物校准，保证秤的计量精度。　　4.报警和故障诊断功能：本系统能对各类故障进行报警，如果该故障短期对系统正常工作影响不大，则采用画面提示处理，如果该故障对系统各项精度指标造成影响，则采用停机处理。针对各种故障，在触摸屏上显示故障源，并提示维护人员如何排除该故障。　　5.人机交互功能：本系统是采用西门子MP270作为人机交互界面，通过MPI接口与PLC进行数据交互，主要完成各项操作任务和设备状态

7、、数据的显示功能。　　6.网络通讯功能。本系统通过以太网在硬件组态时分配IP地址，建立连接。利用s7通信与上位机进行数据交换，上位机PLC采用STEP7白带的功能块FBl4读取本系统数据，采用FBl5功能块向本系统写入数据。　　(三)电控系统硬件设计　　电子皮带秤的硬件选型主要遵循以下原则：　　1.优先采用我厂生产线上器件品牌型号，便于我厂备件采购与管理；　　2.所选器件必须具备高性能、高可靠等特性，保证系统长时间稳定运行。由于我厂制丝线底层控制器采用西门子s7-300系列PLC控制，显示器均采用

8、西门子触摸屏显示，各个控制器之问通过ProfiNetTJk网络进行通讯。　　基于上述要求，对电子皮带秤电控系统主要器件进行如下选型：(1)选用西门子s7-300系列PLC，中央处理单元为CPU315-2PN/DP，具有中等规模程序存储容量和程序框架，带ProfiNet网络接口；(2)模拟量采样模块选用西门子16位积分式模拟量输入模块6ES7331-7NF00OABO，积分时间10ms；(3)高速计数模块选用西门子FM350-1，最大计数频率达500KHz，保证电机尾部光电编码器脉冲