物料称重控制仿真系统设计

【摘要】本设计主要介绍了物料称重控制仿真系统设计，下位机由Step7编程软件实现，利用WinCC软件制作上位机监控界面，监控称重仿真系统的PLC控制运行情况。

【关键词】PLC;监控;WinCC;仿真

引言

随着工农业生产的发展和商品流通的扩大，对物料在线传送称重技术的需求也日益增多。本文在详细分析了国内外在线自动称重系统的现状和发展动态的基础上，提出了一种在线物料称重的新方法，本设计只需人员在外监控，通过上位机来控制物料的称重。

1.物料称重系统的控制方案

整个物料称重系统由两个放料罐、总料罐、称重传感器、料位传感器、西门子PLC、西门子变频器、称重仪表和多个控制阀门等装置构成，分为机械和控制两大部分。机械部分是由放料罐、总料斗、传送带、限位传感器等几部分组成，传送带在电机的驱动下向送料斗中送出物料。整个系统就是启动开关，两个放料罐开始放料，称重传感器接受信号，由传感器及变送器产生的代表重量的电信号由PLC采集，当达到规定的重量时，PLC驱动电机放料阀关闭停止放料，物料进入下一工艺环节。控制系统当需要混料工作时，两个放料罐阀门打开，PLC启动电机带动传送带转动，称重传感器开始称重，其重量变化为4-20mA的标准信号，经模拟信号模块进入PLC，送入上位机显示，供操作人员监控。达到设置重量时，PLC控制放料阀关闭停止放料。依次循环放料罐1和2的阀门开关，按照上位机的设置进行两种物料的按比例混合。同时PLC监测物料限位传感器送来的电平信号，从而控制进料罐的上下料位极限高度，以便整个系统安全运行。

2.物料称重PLC控制系统

完成所设定的控制任务所需要的PLC规模主要取决于控制系统对输入/输出点的需求量和控制过程的难易程度。

（1）I/O点的估算：系统的输入点有：IND331仪表模拟量输入1个、启/停按钮数字量输入各1个、料罐上下限位传感器共5个;共计输入点8个。而输出点有：传送带启/停指示灯2个;系统工作指示灯3个;总罐阀门控制数字量输出1个;放料罐阀门控制数字量输出2个;阀门指示灯3个;共计输出点11个。总计I/O点数为8/11。

（2）根据物料称重系统的功能要求及其复杂程度，从经济性、可靠性等方面来考虑，选择西门子S7-300系列PLC作为物料称重系统的主机。由于物料称重系统需要对数据进行高精度的处理，所以选择315-2DP为本设计CPU。

3.称重仿真系统的画面设计

以下是用WinCC设计的物料称重仿真控制系统的画面和动画连接，本设计建立了用户登录界面、系统主菜单画面、报警画面等。当激活WinCC画面时会自动首先激活用户登录画面，用户必须输入正确的用户名和密码方可进入下一工艺环节。如图1所示。

图1 登录界面

图2 主菜单

当正确的输入了用户名和密码后点击“进入”按钮后，会进入“主菜单画面”;“主菜单画面”中包含了一些进入其他工艺画面的按钮，其中有“主控画面”、“登陆画面”、“显示画面”、“退出系统”、“报警画面”、“趋势画面”、等按钮，点击其上面的按钮会进入相应的工艺界面。点击“主控画面”就会进入如图3所示的画面。在主控画面中实现了通过Step7控制的配料称重仿真过程，并配以传送带指示灯分别表示其运行状态。其中不同指示灯分别有两种颜色变化为红绿两种色，红色表明传送带停止，绿色相反。还有放料指示灯也有两种颜色变化，当放料指示灯显示绿色表示放料阀已经打开，放料罐开始放料，当指示灯变红色表示放料罐停止放料。

图3 主控画面

4.结论

随着工农业生产的发展和商品流通的扩大，对物料在线传送称重技术的需求也日益增多。本文在详细分析了国内外在线自动称重系统的现状和发展动态的基础上，提出了一种在线物料称重的新方法，本设计只需人员在外监控，通过上位机来控制物料的称重。根据物料称重的工艺流程，利用Step7软件完成了控制程序的编程;利用WinCC组态软件设计人机界面实现与Step7的通信，完成了配料称重仿真的整体设计。在该系统中，WinCC组态软件充分发挥了其配置灵活、控制可靠、编程方便和可现场调试的优点，使配料系统达到较高的自动化水平，提高了生产效率，保证了该系统稳定运行。

参考文献

[1]西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团.深入浅出西门子S7-300PLC[M].北京：北京航空航天大学出版社，2004.

[2]柳春生.电器控制与PLC（西门子S7-300机型）[M].北京：机械工业出版社，2010.

[3]西门子有限公司自动化与驱动集团编.深入浅出西门子WinCC V6[M].北京：北京航空航天大学出版社，2004.

作者简介：王影（1979―），女，吉林长春人，硕士，副教授，吉林化工学院教师，研究方向：自动控制及仪器仪表。