基于 S7-200PLC 的称重仪表设计

我公司有5台立磨矿渣微粉生产线和2台球磨水泥生产线,测量成品库底称重仓仓重的一次仪表为4只均匀布置的称重传感器,二次仪表为XK3101型称重显示控制器,其使用温度应低于40℃,一次仪表和二次仪表之间的有效传输距离20 m。在生产中,由于现场灰尘较多,环境温度较高,称重显示控制器经常出现仓重不准、数据跳变或者控制器损坏的现象,影响到放料系统的正常运行。我们曾尝试将二次仪表转移到库外侧,但由于传输距离的限制,造成信号失真无法使用。2014年1月,通过使用西门子S7-200PLC控制器,利用EM235模拟量输入输出模块的设计改造,实现了对称重仓仓重的精确计量。

1改造方案

1)网络架构。使用PLC和触摸屏代替XK3101型称重显示控制器,将称重传感器测量信号通过PLC在现场触摸屏上进行显示,同时,PLC将称重信号远传至中控室。

2)在触摸屏上,实现对仓重的标定功能,通过PLC程序的数据运算,确定标定系数。3)实现仓重的精准计量。实际仓重值=(测量仓重值-零点标定值)×标定系数。

2改造实施1)称重系统网络架构见图1。

图1称重系统网络架构

标定(以1号成品库称重仓为例，仓重量程 0~30 t，对应仓重传感器信号 0~6.0 mV）。①点击触摸屏“标定”按钮，输入正确的口令，标定区各按钮和数据文本框为使能状态，同时“返回”按钮为可见状态。②将仓内物料排空，实际仓重值为 0 t，仓重传感器测量信号=0.36 mV，按下触摸屏 “零点标定 ”按钮，PLC 将仓重测量 mV 值转换为实际值赋予变量 W0，则零点标定值 W0=1.80 t，即皮重为 1.80 t。③称重 0.35 t 的物料放入仓中，仓重传感器测量信号=0.428 mV，在触摸屏上 “实际仓重 ”文本框中输入 0.35，按下触摸屏“实物标定”按钮，PLC 将仓重测量 mV 值转换为实际值赋予变量 W1， 则实物标定值W1=2.14 t。 按下“计算新系数”按钮，PLC 计算标定系数=0.35/(W1-W0)= 1.029 4，按下“修改新系数”按钮，在触摸屏“新系数”文本框中显示标定后的新系数，同时“原系数”文本框更新为新系数。④点击触摸屏“返回”按钮，标定区各按钮和数据文本框为禁止状态，同时“返回”按钮消失。3）生产中，4 个仓重信号在 PLC 中累计求和后计算平均值以得到更加精确的仓重值， 计算实际仓重值=(仓重平均值-零点标定值)×标定系数，如仓重信号分别为 3.59 mV、3.60 mV、3.61 mV 和 3.60 mV， 对应仓重平均值=18.0 t， 则实际仓重值=(18.0-1.8)×1.029 4=16.68 t，实际仓重值在计量区进行显示。

3.结束语

基于 S7-200PLC 的称重仪表计量准确度高，响应速度快，稳定性好，操作简单，安装和调试方便，降低了故障率，满足了生产需要。 在成本上，我公司每年采购的 XK3101 型称重显示控制器在 20 台左右，每台成本约 6 000 元，使用寿命平均仅 6 个月；改造后，每套设备成本仅 2 000 元，使用寿命可达 7 年，平均每年节省成本达 11.7 万元。