本文簡要介紹了油料散料秤利用可編程序控制器（PLC），來控制自動稱量的過程以及現場總線技術在油脂行業稱重系統中的應用實例。本系統具有自動化程度高、通訊速率高、擴展性好、維護方便等特點。
關鍵詞：油料散料秤；電子稱量；PLC；梯形圖編程；觸摸屏

為了解決長期以來在油脂稱重行業勞動強度大、速度慢、計量準確度低的問題，本設計開發了一種電子散裝液體料的收/發貨計量系統，有效地解決了上述問題。采用微機技術，以人機對話的方式，成功地對大宗散料液體物料進行連續、快速、準確地稱量和全過程自動化控制。本設計的油料散料秤利用PLC[1]的開關邏輯量、數據處理及通訊功能來控制自動稱量的過程，通過PROFIBUS-DP實現觸摸屏和計算機與PLC的通訊，主站（PC和TP）實時采集從站（PLC）的稱重數據，監控從站的工作狀態，并完成對從站稱重控制參數的設定。

一、系統構成及工作原理

系統主要由進/出料泵、進料球閥、稱重單元、用戶自備的下儲料槽（含料位器）以及系統控制柜等部分組成。其中進/出料泵為散裝液體料連續輸送提供動力；進料球閥用來實現物料的自動進料，當接受到進料命令后，氣動進料閥線圈通電，進料閥打開，自動進料開始，當稱斗中物料重量達到設定值時，進料閥線圈斷電，進料閥關閉，進料過程自動結束；稱重單元包括稱重斗（用來盛放被稱物料）、氣動放料蝶閥（用來實現物料的快速自動放料）、稱重傳感器（采用三只FW-10型靜載稱重模塊）；下儲料槽用于已計量過物料的過渡性存儲；系統控制柜，包括儀表、SIEMENS可編程邏輯控制器SIEMENS Corp. SIMATICS7-200 Programmable Controller System Manual.2000.3，DP通訊模塊等，控制著油料計量散料秤的動作。

本系統包含兩組秤，有四種工作方式：1#秤單獨工作；2#秤單獨工作；1#、2#秤交替工作運送同一種油料；1#，2#同時工作，運送兩種油料。下面以第三種工作方式為例來說明本系統的工作流程：

自動工作開始后，首先啟動進料泵，然后自動打開1#進料泵，1#秤自動進料開始，當1#秤量斗中的物料重量達到單秤設定值時，1#秤進料結束。等秤穩定后，系統將穩定的重量值進行自動累計、打印，然后進行自動放料，直至放空，至此，1#秤的一個稱量循環結束，下一循環自動開始。2#的稱量循環與1#秤*一致，只是1#秤的進/放料與2#秤的進/放料動作互鎖，即1#秤進料時2#秤正在放料，而2#秤進料時1#秤正在放料，從而保證兩臺秤的交替工作。當zui后一秤進料結束后，進料泵自動停止；zui后一秤放料結束后，兩臺秤的稱量循環全部結束。

另外，在*秤放料的同時，系統自動啟動出料泵，當zui后一秤放料結束，且下儲料槽中再無物料時，出料泵自動停止。

本系統利用可編程序控制器PLC來進行稱重過程的控制。本設計采用SIMATICS7-200CPU226型PLC及I/O擴展模塊若干：兩個數字量輸入模塊EM221和一個數字量混合模塊EM223。電氣控制系統實際上是一種開關電路，系統中的許多開關（也就是電器的常開、常閉觸點）按照一定的邏輯關系動作，實際是開關量的控制。一般電氣控制系統中都是利用觸點的通或斷來接通或斷開繼電器電源，以實現對輸出量的控制。根據對整個自動稱量過程的分析，確定必須的輸入輸出觸點，進行分配。

設計選用了梯形邏輯編輯器[2]來進行程序的編寫，利用STEP7-Micro/WIN32梯形邏輯（LAD）編輯器可以建立與電氣連接圖等價的類似程序。梯形圖程序讓CPU仿真來自電源的電流通過一系列的輸入邏輯條件，根據結果決定邏輯輸出允許條件。

二、系統通訊

PLC的通訊包括各PLC之間、PLC與上位計算機之間以及其他智能設備間的通信。PLC系統與通用計算機可以直接或通過通信處理單元、通信轉接器相連構成網絡，以實現信息的交換，并可構成“集中管理、分散控制”的分布式控制系統。本設計中的通訊是指PLC與TP（或PC）間的通訊。

PROFIBUS（過程現場總線）有很多安裝基礎的開放式現場總線，廣泛用于各種應用場合。所有自動化設備均可以通過一條統一的總線彼此交換數據和進行通訊，通訊速率可以達12Mbit/s，zui大通訊距離可達90km。在本系統的設計中采用的PROFIBUS-DP通訊協議（DecentraliｚeDPeripｈery分散型外圍設備）是一種優化的通訊模塊，適用于小數據量高速通訊的通訊任務，特別是適合于自動化系統和分布的外圍設備/現場設備之間通訊。通訊速率設定為1.5Mbit/s。PROFIBUS網絡使用RS-485標準雙絞線。協議定義了兩類網絡設備：主站和從站。協議支持一個網絡上的127個地址（0～126），網絡上zui多有32個主站。為了通訊，網絡上的所有設備必須有不同的地址。運行STEP7-Wicro/WIN32的計算機的缺省地址是0，觸摸屏的缺省地址是1，可編程序控制器的缺省地址是2。整個油料散料秤的電氣部分是由兩個稱重儀表，一個PLC，若干I/O擴展模塊，一個DP通訊模塊，TP（觸摸屏）以及PC構成的。油料
散料秤系統結構如圖1所示。

圖1

通過EM277PROFIBUS-DP擴展從站模塊，可以將PLC連接到PROFIBUS-DP網絡。EM277經過串行I/O總線連接到S7-200CPU。PROFIBUS網絡經過其DP通信端口，連接到EM277PROFIBUS-DP模塊。這個端口可運行9600波特到12M波特之間的任何PROFIBUS波特率。作為DP從站，EM277模塊接受從主站來的多種不同的I/O配置，向主站發送和接收不同數量的數據。首先將數據移到S7-200CPU中的變量存儲器，就可以將輸入、計數值、定時器值或其他計算值傳送到主站。類似的，從主站出來的數據存儲在S7-200CPU中的變量存儲器，并可移到其他數據區。系統各部分功能及實現方法描述如下：

1.PLC（從站）

現場的設備主要由PLC來實現控制，根據設定的參數（參數可由TP、PC設定）完成對所屬設備的管理與控制，主要功能如下：（1）讀取稱重儀表的數據；（2）接受TP和PC設定的參數；（3）接受TP的直接控制；（4）接受PC的控制，向PC提供過程數據。

2.觸摸屏TP（主站）

為了方便用戶操作與PC故障時系統的穩定運行，系統中配備了操作方便直觀的觸摸屏TP27SIEMENSCorp.SIMATICTP27和TP37觸摸面板使用手冊，中文顯示界面。用戶可以用手指根據系統的中文提示直接在TP27上操作，實現對系統中的任一PLC實施控制，通過對PLC的控制，能實現的主要功能為：讀取PLC單元的數據，實現對現場設備運轉情況的了解；稱量過程文字與圖形動態顯示；改寫PLC單元的數據，實現對現場設備的控制，控制參數的調整；實現對所有稱重設備的啟動和停止等操作。

3.計算機PC（主站）

計算機主站的主要功能為：（1）通過現場總線進行編程、啟動、測試和診斷整個自動化系統；（2）對通訊從站的實時數據采集，實現對從站的實時監控；（3）對通訊從站的PLC可以寫入控制參數，實現對自動化過程參數的調節；（4）與企業內部的局域網相聯接，實現信息互通與資源共享。

三、結束語

將PLC應用于自動稱重系統，利用PROFIBUS-DP進行系統的通訊，安裝、調試與維護都是極其方便，而且自動化程度和通訊速率高。目前，該稱重系統在實際應用中效果良好，是應用前景的油料稱重系統。