信捷PLC

信捷PLC（共3篇）

信捷PLC 篇1

摘要：使用PLC对配肥机进行控制, 能实现自动上料、自动称重、自动装袋等功能。本文采用大、中、小三级给料方式进行加料称重, 各级给料量自适应调节, 在提高称量速度的同时, 保证了精度。系统运行平稳, 故障率低, 具有实用价值。

关键词：自动称重,自适应,多级给料

近几年, 我国农业部正大力推广测土配方施肥技术, 该方法能够根据测定的土壤养分、计划种植作物、目标产量等因素, 制定个性化的施肥方案, 为每块农田“量身”配肥。配肥机通过自动给料、自动称重、自动搅拌、自动装袋等过程生产出满足要求的掺混肥。配肥机的称重过程属于动态称重, 由于机械振动、空中飞料、随机干扰等因素的影响, 现有配肥机在称量精确度和速度上有待提高。本文选用信捷PLC对智能配肥机进行控制, 采用平滑滤波、多级给料、自适应设定给料参数等方法高了配肥机的称量精度和速度。

1 配肥机的组成及工作原理

1.1 配肥机的组成

配肥机主要由提升机、储料斗、称重斗、输送带、搅拌器、夹袋包装等六部分组成。如图1所示。提升斗将物料提升一定高度后, 倒入储料斗内;称重斗对储料斗落下的物理量进行计量;输送带负责将称量后的物料从称重斗输送到搅拌斗, 物料在搅拌斗充分搅拌后倒入包装袋内。

1.2 工作原理

当工作人员将肥料倒入原料斗后, 如果该提升斗对应的储料斗没有满, 提升斗将向上爬升, 然后自动将物料倒入对应的储料斗内;储料斗下端设有电控的料门, 当料门打开时, 储料斗内的物料在重力作用下落入下端的称重斗内;称重斗通过重力传感器测量料斗内物料的重量, 当斗内物料达到设定重量后, 关闭料门, 完成称重;称重斗下端料门打开后, 物料落入输送带上, 输送带向上爬升, 将物料倒入搅拌斗, 搅拌后通过装袋机构将物料倒入包装袋内。

2 配肥机控制系统硬件选型

2.1 配肥机电控部分结构

系统主要分为控制核心、输入部分、输出部分和上位监控四部分。其中控制核心负责采集输入部分信号, 经分析处理后, 控制输出部分进行动作, 上位监控完成人机交互。

2.2 硬件选型

输入部分包括5个按钮开关、14个接近开关、4个检测物料的阻旋开关和一路称重信号。除称重信号外, 其余信号都是24伏开关量输入, 可以直接进入PLC;系统中选用4个电阻应变式传感器测量称重斗的实时重量, 由于传感器送出的是0到20mv的微弱模拟量信号, 所以对称重信号采用称重模块进行处理, 该模块将模拟量信号变成数字信号, 然后通过RS485串口传送给PLC。系统中称重传感器选用S型, 量程是50公斤, 称重模块选用西泰克公司的多路数字接线盒Hirs-4。

输出部分负责控制16个气缸和3个电机, 输出24伏直流信号控制中间继电器, 然后再通过中间继电器控制气缸和电机。

根据输入、输出点数和信号类型, 控制核心选用信捷公司的XC系列PLC XC2-60RT-E, 该PLC具有36点输入和24点晶体管输出, 2个串口通讯端口, 其中1个是RS485口, 与称重模块连接, 1个是RS232口, 与上位触摸屏通讯。上位触摸屏选用信捷公司的TH765-N, 7寸, 6万色。

2.3 系统软件设计

系统软件控制程序流程图如图2所示。

系统上电之后, 首先进行初始化, 对一些参数、设备状态进行初始设定, 然后进行设备的开机自检, 检测设备的动作部分是否能够正常运行。由于重量数据处于快速变化中, 每秒钟要采集50个数据, 为提高PLC对动态数据的响应速度, 程序采用信捷PLC的顺序功能块, 使CPU对主程序和动态数据采集、处理程序并行、同时执行。

2.4 动态称重数据的采集和处理

信捷XC2-60RT-E有2个串口通信口, COM1口下载程序、连接人机接口, COM2口与其它设备通信, COM2口有RS232和RS485两种物理接口, 2种物理接口不能同时使用。称重模块也有RS232和RS485这2种物理接口, 考虑到通信的可靠性, 为了避免周围电磁环境对通信信号的干扰, 采用RS485通信方式, 将称重模块采集到的重量信号送入PLC的COM2口。PLC的COM1口与触摸屏连接。

通信协议使用自由口格式, 波特率设定为19200, 停止位1位, 偶效验。为提高COM2口的快速响应性, 在信捷XC2-60RT-E的顺序功能块内编写自由口程序, 实时采集动态重量数据。

顺序功能块内自由口程序主要分为3部分, 参数设定程序、数据接收程序和数据处理程序。参数设定程序实现称重模块内部参数的设定功能, 如传感器的零点标定、称重模块地址号、数据格式等;数据接收程序不断扫描COM2的接收字节数, 当达到4个字节后, 将接收到的4个字节送入预定的内存中。

配肥机在工作过程中, 由于落料的冲击、机械振动、电磁干扰等因素影响, 秤重传感器送出的原始数据波动比较大, 影响了配料的速度和精度。动态称重信号属于非平稳信号, 本文在对重量数据进行处理时, 首先剔出粗大误差, 然后再采用滑动平均滤波法对动态重量数据进行处理。

3 提高称量精度和速度的措施

智能配肥机的关键性能指标是称量速度和精度。在快速称量时, 空中飞料、机械设备振动、给料冲击等因素都会影响计量的精度。为了提高称量的速度和精度, 本文采取了以下措施:

3.1 多极给料控制

采用大给、中给和小给三级给料方式。大给时, 粗给料和细给料2个给料门同时打开, 这时给料速度最快;中给时, 只打开粗给料门, 关闭小给料门;小给时, 关闭大给料门, 只开小给料门。大给提高给料的速度, 小给保证给料的精度。

3.2 给料量的自适应调节

加料的目标量设为m, 大给、中给、小给的给料量设为n1、n2、n3, 小给结束后, 空中的落料量设为n4, 则有如下方程:

加大n1和n2可以提高加料的速度, 但会影响最终的加料精度;加大n3可以提高精度, 但会减小加料的速度。n1、n2和n3的设定是影响称量速度和精度的关键问题。

整个放料过程可分为7个阶段: (Ⅰ) 大给料的过渡段; (Ⅱ) 大给料的稳定段; (Ⅲ) 中给料的过渡段; (Ⅳ) 中给料的稳定段; (Ⅴ) 小给料的过渡段; (Ⅵ) 小给料的稳定段; (Ⅶ) 给料结束过渡段。设定n1、n2和n3时, 要保证各级给料稳定段的存在。稳定段的判定采用如下方程:

式中m (k) 为当前采集到的重量。

各级给料稳定段的存在, 保证了称量的精度;但稳定段时间过长, 影响称量速度, 要提高称量速度, 必须使中给和小给的稳定段尽量短。n1、n2和n3的设定值, 与称量目标、物料特性、配肥机结构有关, 需要在现场多次调节, 才能确定最佳值。根据现场实验情况, 本文将中给料稳定时间设为300ms到400ms, 通过程序自动调节给料设定值。当中给料的稳定时间小于300ms时, 增加中给料n2的值;当稳定时间大于400ms时, 减小中给料n2的值;当稳定时间处于300ms到400ms之间时, 保持n2的不变。将小给料的稳定时间设置到400ms到500ms;

n4为料门关闭后, 空中的落料量, 其统计特性为正态分布, 其值越小, 则称量精度越高。每次给料结束后, 本文采用如下方程对n4进行估计:

其中, m'为实际称量重量。取前3次估计的平价值作为下次称量时落料量的预估值。

4 结束语

使用信捷PLC对自动配肥机进行控制, 系统成本低、稳定可靠, 操作简单。采用多极给料控制, 自适应调节各级给料的设定值, 解决了称量速度和精度的矛盾。

参考文献

[1]曾繁玲.基于施耐德Twido PLC的自动称重包装机的控制[J].制造业自动化, 2012, 34 (05) :147-149.

[2]罗家佳.电子定量包装称动态称重系统及数据处理方法的研究[D].厦门大学, 2007.

[3]李新春.粉态原料自动称重控制算法应用研究[J].自动化技术与应用, 2008, 27 (03) :127-129.

[4]李宝安, 李行善, 罗先和.动态称重系统计量误差的动态校正[J].仪器仪表学报, 2001, 22 (03) :252-253.

[5]项志宇, 郑路.一种提高中等车速下汽车动态称量精度的方法[J].仪器仪表学报, 2009, 30 (02) :380-383.

信捷PLC 篇2

关键词：PLC控制,细石混凝土泵,电气系统

0 引言

我国混凝土泵车的市场前景与现代化建设的进程密切相关。作为“车、泵、站”为一体的施工机械,对保证工程质量、提高施工速度、增加施工安全等起着十分重要的作用[1]。近年来,我国的拖式混凝土泵车得到了飞速发展,按照各厂家产品生产能力等的不同,大致可以分成以三一重工、中联重科为代表的第一梯队,以鸿得利、佳尔华等为代表的第二梯队,以及其他生产能力都相对较小的第三梯队厂家[2]。

对中小生产企业而言,充分发挥混凝土泵车输送效率高、操作简单、维修方便的优势;研制操性能可靠、价格低廉的产品以及时补充国内市场,然后逐步向高端产品方向发展,是目前企业得以生存的战略方针。

关于混凝土泵车产品性能、质量的提高或生产成本的降低,目前研究主要侧重于其液压系统的改进与检测,或换向管阀及整体结构稳定性的结构设计研究。对于混凝土泵车控制系统的设计研究涉及不多,刘会勇等开发了功能完备的混凝土泵智能监测和控制系统[3];王佩君等采用PLC对混凝土泵的电气系统进行了改造设计[4]。也有厂家尝试采用单片机自行开发微控制器进行控制系统设计,这种方法可降低整个系统成本,但自行开发的微处理器可靠性较低。从市场使用来看,目前细石混凝土泵车的控制系统已大多采用PLC,但所使用PLC大多为价格相对较高的德国西门子系列或日本三菱系列。相对而言,在细石混凝土泵车上采用性价比相对较高的国产信捷PLC,在降低细石混凝土泵成本、提高其使用维修性能等方面具有积极的市场意义。

1 系统构成

1.1 工作原理

细石混凝土泵的基本原理是由电动机带动液压泵产生压力油驱动液压缸,液压缸活塞杆再带动混凝土缸活塞把混凝土推入输送管道,通过混凝土分配阀和液压缸之间的顺序动作,使混凝土不断从混凝土料斗吸入混凝土缸,并通过输送管道输送到浇注地点。

细石混凝土泵车的整机结构如图1所示。

1、油箱2、罩壳部分3、输送管路4、料斗5、搅拌装置6、分配阀7、行走底盘8、液压系统9、动力部分10、电控系统11、泵送部分

1.2 液压系统

细石混凝土泵车液压系统由主油路和分配阀油路两部分组成。其液压系统回路图如图2所示。

1、主液压缸2、分配阀液压缸3、分配阀换向阀4、减压阀5、液压泵6、溢流阀7、主换向阀

电机启动,液压泵5向系统供油。压力油液经主换向阀7驱动两个主液压缸1差动进行泵送工作。不工作时,进入主换向阀7的液压油经中位流回油箱,液压泵处于卸荷状态。液压泵最大工作压力由溢流阀6控制。两个主液压缸的无杆腔相通,形成闭合油路。每当活塞运动到行程终点后,压力油会自动打开油缸的单向阀向闭合油路补油一次,实现自动补油功能。

电机启动,压力油液经减压阀4、分配换向阀3驱动两分配阀液压缸2工作。两分配阀液压缸有杆腔与油箱相通。当一个分配阀液压缸活塞杆伸出时,分配阀向另一个液压缸方向摆动,使其活塞杆缩回,同时由油箱向有杆腔补充油液。

1.3 其他辅助系统

加散热器,采用风冷对液压系统散热。用两只电接点温度表控制油温上下限,温度高于60℃时风冷开始工作,当油温冷却至30℃以下时,风冷停止工作。

配备自动润滑系统,润滑泵每隔一段时间注油30秒对相对转动件进行润滑。

振动系统可为设置的料斗筛提供动力,若料斗中物料不足时,可单独启动振动电机向料斗中筛取充足的物料。

2 电气系统设计

2.1 工作过程

接通电源并上电后,按下“启动”按钮,控制电源启动。旋开“电机启动”,主电机工作。旋开“泵送”按钮,电磁阀Y0和Y2先得电,开始正常泵送;主液压缸1的活塞触发限位传感器X0后,电磁阀Y1和Y3得电,继续进行泵送工作;待主液压缸1的活塞再次触发限位传感器X1后,电磁阀Y0和Y2再次得电;如此循环。工作完成后,旋回“泵送”按钮,泵送停止。旋回“电机启动”按钮,主电机停止工作;按下急停按钮,断开控制电源,整机停止工作。

如果在正常工作过程中输送管发生堵管现象,系统压力升高,主油路液压表指示异常,需使系统反泵一段时间。

2.2 硬件系统的设计

由细石混凝土泵车的工作系统组成和工作过程可知,需控制的执行电气元件为:主电机、分配阀换向阀与主换向阀中的电磁铁、散热器、润滑系统中的润滑电机以及振动电机等。

根据设计要求,选择信捷XC2-16R-E型号的PLC即可满足要求。为了尽量减轻PLC的运行负担,采用PLC和外置继电器共同控制换向阀中的电磁阀以及散热器。

根据主电机功率,采用漏电断路器以及两接触器利用“星-三角”接法来进行启动保护和控制。

润滑电机采用接触器和继电器组合使用,利用PLC控制。时间继电器可用于调试润滑间隔所需时间,待时间确定后在PLC中更改,最终完成电机所需要的启动和停止。

振动电机的保护和控制由漏电断路器与接触器的组合使用来实现,其启动和停止由旋转按钮来控制。

所选用漏电断路器、接触器与继电器均为国产德力西品牌。具有较高的性价比优势。

所设计的控制箱内部结构如图3所示。

控制箱所使用按钮及显示根据功能需要设置,如图4所示。

图4控制按钮(参见下页)

其中“启动”按钮用于启动和停止控制电源。“正反泵”按钮表明旋开正泵时料斗内的混凝土料向目的地输送,反泵时将料往料斗内抽回。“泵送”按钮旋开时开始泵送,旋回后停止泵送。“点动1、2”按钮可使按住其中之一按钮时,其一主液压

缸活塞杆向前移动,另一活塞杆后退;按住另一点动按钮,活塞杆移动方向相反。“振动”主要用于控制振动电机的启停。

2.3 软件系统的设计

根据系统功能需要,对PLC上输入、输出点的分配如表1所示。

采用XCPPro利用梯形图编程模块对相关功能情况进行编程,其中正反泵部分的相关程序如图5所示。

3 结论

在满足同样性能要求的情况下,信捷的产品价格要比国外品牌同等产品的价格低40%左右,这对于在保证产品性能的前提下节省产品成本来说是一个有效途径。

采用以信捷XC2-16R-E型号PLC为主的国产电气元件对细石混凝土泵电气系统进行开发设计。所设计电气系统经菏泽永安机械制造有限公司检验使用,反映其在环境恶劣的建筑施工现场运行一年多来,稳定性良好。

参考文献

[1]张启君,张忠海,张宏,等.对混凝土泵现状与市场需求及关键技术的探讨[J].建设机械技术与管理,2003(4):37-39.

[2]柏红专,罗亮平.我国拖式混凝土泵发展趋势探讨[J].建筑机械化,2007(11):33-37.

[3]刘会勇,李伟,彭秀英,等.基于PLC的混凝土泵智能监测和控制系统[J].机械设计与制造,2011(5):260-262.

信捷PLC 篇3

关键词：MODBUS,信捷PLC,VB

引言

目前石化公司引进的芳烃联合装置, 其中的化工吸附分离过程是一个比较复杂的过程, 一旦过程发生故障, 会引起产品质量问题。为保证生产过程的安全稳定、必须实现生产过程的实时监控。本控制系统底层系统下位机采用信捷XD3 PLC, 上位机采用工控机, 上下位机通过MODBUS协议实现通信[1], 在PC端能在用户界面上采集数据、数据处理及控制信号的产生与传输。

1 控制装置构成

化工吸附分离底层控制装置中的下位机采用XD3-60RT-E, 其任务是对化工吸附分离设备的进料出料进行控制, 对过程进行监督, 发生故障时上位机可以观察到, 并且及时的进行报警工作。上位机采用PC, 利用VB开发的界面与PLC实时通信, 对对化工吸附分离设备进行实时监控。XD3 通过编程电缆与工业PC进行通信。

2 通信协议

PC与XD3 PLC的MODBUS通信, 采用主从应答方式, PC为主机, PLC为从机[2]。PC根据化工过程中的需要向PLC发出读写命令, PLC在接收到PC的指令后, 回应PC的指令。在PC中, 必须根据MODBUS协议编写通信程序。

2.1 RTU模式

通信格式采用MODBUS-RTU通信数据格式, 当设备使用RTU模式在MODBUS串行链路通信, 报文中每个8 位字节含有两个4位十六进制字符。这种模式的主要优点是较高的数据密度, 在相同的波特率下比ASCII模式有更高的吞吐率。每个报文必须以连续的字符流传送。RTU模式帧检验域采用循环冗余校验 (CRC) [3]。

RTU模式帧如表1 所示。

2.2 通信地址

00H:所有信捷XC系列PLC广播 (broadcast) ———广播时候下位机不回复数据。

01H:对01地址PLC通讯。

0FH:对15地址PLC通讯。

10H:对16地址PLC通讯。以此类推, 最大可到254 (FEH) 。

2.3通信功能码

通信功能码如表3所示

2.4通信的信息格式

3 PC的软件设计

3.1 MSComm的配置

微软公司的MSComm控件可以容易地完成对串口的读写。在进行编写通信程序时候, 首先对MSComm控件属性进行设置, 对通信端口进行初始化, 将通信口的初始化程序放在窗口装入事件Form_Load () 中[5]。

3.2 通信口发出设置命令

在化工吸附分离系统中, 我们需要对温度进行控制, 可以通过上位机设定所需要控制的温度。以上位机对PLC的D2 写数据为例, 点击监控界面的复选框, 触发Check1_Click () 事件, 将所需要控制的温度写入1 号站PLC中。

4 结束语

通过PC与XD3 PLC的MODBUS通信程序的设计方法, 一台PC可以和很多台PLC进行通信, 采集到不同PLC的数据, 监控到不同PLC的运行情况。使用该方法可以降低控制设备的成本, 在实际的应用中, 该通信稳定可靠、经济实用, 可以很方便的对化工吸附分离进行监控和管理。

参考文献

[1]汪正果.MODBUS协议在S7-200PLC与PC机通信中的应用[J].煤矿机械, 2010.

[2]陈铭.基于MODBUS协议的设备和PLC实现通信的研究[J].湖南科技学院学报, 2009.

[3]潘洪跃.基于MODBUS协议通信的设计与实现[J].计量技术, 2002.

[4]信捷电气股份有限公司.XD系列可编程控制器用户手册[指令篇] (XD/XDM) [Z].信捷电气股份有限公司, 2013.