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P L C在电子皮带秤中的应用
配置却软件设计两方面舟绍拉{ic系统的应用特点，并着重阐迹了PLC如何在计量和茬制琉量中的应用c
关键词：sIM ⅡC s7—3o0；皮带评；计量
0引言
可编程控制器(PLC)在工业控制中的应用越来
越广泛，应归功与PLC性能的不断完善和价格降
低；应用PLC不仅能实现复杂的逻辑控制，而且还
能完成各种闭环控制，其可靠性能高、抗干扰能力
强、维护量小、能方便地与计算机进行联网通讯等
特点得到了用户的广泛的青睐。slMA11c s7是
SIEMENS继s5之后推出的新一代PLC系统．包括
200、300、400三个适应不同性能要求的类型，各个
类型又包括多种性能级别的CPU和种类齐全的通
用模板，使用户根据需要组合成不同的专用系统。
I．传感器 2蝙码嚣
图1系统姑构圈
40·2005车第一期
1系统工作原理
1．1计量通道工作原理
当电子皮带秤运行时，装于棍子上的光电脉冲
编码器发出脉冲，每一个脉冲代表皮带走过一个固
定的间隔△L，该脉冲进入PLC高速计数模板块作
为速度采样。当输送机带上有物料时．秤重模块输
出0～24mA正比于物料的电压信号，送人PLC进行
运算，完成一次重量采样工作；随着输送秤的不断
运转，每隔一长度△L都将产生一个脉冲．进行一次
重量采样，将各次采样值按下式累计即可得到累计
重量W：
w： ． △L
：
式中：i——采样脉冲
Pi——计量段上的物料重量
L——计量长度
△L——采样问隔距离
从式中可以看出P／L即为皮带每米物科的重
量，n为皮带走过△L的段数，P／L x△L即为走过
△L长度的重量，对n段重量求和即得累计重量W。
电子皮带秤的速度V可由下式求得：
V= (m／s)
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机电一-讳帕筱术
图2 PLC开关量接线图
式中： r_—一走过△L长度所需的时间
△I一 采样间隔
1-2流量控制工作原理
PLC装置将采样到的重量信号与速度信号进行
乘积运算，得到瞬时流量Qn瞬时流量与远程流量
设定信号进行比较，得到AQ=Qp-Qn。该信号经
PLC的PI运算产生相应的皮带速度控制信号Un，
经D／A模出模块输出4~20毫安的控制信号给变频
器，对电机转数进行控制，起到调节皮带速度的目
的。
2系统硬件配置
为了实现控制，需要大量的开关量和模拟量的输
入、输出信号。本系统需要考虑的现场信号有：远程
流量设定模拟量信号1路，喂料机模拟量信号1路，
瞬时流量输出模拟量信号1路，及各种按钮开关，脉
冲信号、继电器、接触器、报警装置等开关量信号l7
路。
系统以开关量为主，少量模拟量的控制系统，并
且要与称重终端进行总线通信，经比较选用
SIMA1'IC S7—300 3 14—2DP型PLC。因其稳定性好，
功能强，并提供了多种不同点数的CPU模块和数字
量、模拟量I／O扩展模块供用户选用。系统的人机界
面采用EVIEW公司的人机界面，称重终端采用美
国托利多公司的JAGXTREME并配有总线通讯板
与PLC进行通讯。具体配置如下。
SIMA1'IC S7—300 PLC系统模块配置为：ps307
电源模块、314—2DP CPU模块；中央处理器模块
314—2DP提供64KB RAM和128个模拟量I／O及
1024个数字量I／O通道。集成的MPI通讯口可以方
便地与人机界面和PC通讯，PROFIBUS一2DP主从
接口可构成高速和易处理的分布式自动化配置。本
系统使用DP口与称重终端进行总线通讯。外部接
线图如2所示。
3控制网络
本系统分为三层关系(如图4示)，第一层S7
MPI网络，上位机对下位机进行统一管理用触摸屏
在线监视下位机的各运行状态，下位机对皮带称进
行现场控制；第二层为PROFIBUS—DP网络，PLC对
高精度称重仪表进行现场控制，从高精度称重仪表
取得现场高精度称的称重值，进行自动校秤，并向
高精度称重仪表发出各种控制命令；第三层是现场
检测、测量、执行元件。通过各元器件测量、检测
现场情况，传给下位机，下位机通过计算后将运行
结果传给执行机构，并使其作出相应的动作。
第八卷 ·41．
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升机电一-讳怕筱
A1．O I7S2 一
— —
AI一0 Q752 ——
AI一0 Q753 ——
一
图3 PLC模拟量接线图
图4
4系统软件设计
系统的软件设计包括PLC硬件、软件设计及参
数配置，和人机界面程序设计。PLC部分的软件设计
在SIMATIC STEP 7软件环境下完成，他的用户程
序结构简单，用户可以采用语句表(STL)、梯形图
(LAD)、功能块(FBD)三种方式编程，编制的程序可
以相互转换，使用方便，简单易学。
(1)PLC系统的软件流程图如同5所示。
障报警画面、各种参数设置画面。另外为
了提高整个系统的安全性，提供了登陆机
制，赋予不同操作管理人员不同的访问权
力。
5系统特点
5．1安全性
系统设计符合生产安全要求，具有高
可靠性和易维护性：
(1)本系统采用西门子PLC，保证了
实时性和可靠性。
(2)采用了双电源方案，确保在计算
机故障的情形下，PLC控制程序照常运
行。
(3)采用了设置操作权限的办法，保
证了操作的安全性。
(4)系统具有后备手动系统，即使系
统失灵也能手动完成生产操作。
5．2易操作性
利用EIEVW提供的软件设计界面设
计，采用友好的视窗界面设计规范，中文
环境，简单易用并具有容错能力。
6 结束语
本系统已在云南某烟草集团制丝线上得到应
用。已连续运行半年，取得了良好的效果。计量精度
和控制精度都在千分之5以内，完全达到了设计要
求；同时系统的自动化程度高，维护简单，使用方便。
参考文献：
【1】$7300编程手册．SIEMENS AG，1998．
【2】STEP'／User Manua1．SIEMENS AG，1998．
旦 H鏖堂堡旦 l__1笙堕H 旦 H 篁 堕堕量卜-I垄笪 垩蔓
i 一 再丽
图5
(2)人机界面系统
人机界面采用EVIEW公司的触摸屏为操作管
理人员提供了一系列操作监视画面及报表打印功
能。操作画面包括远程本地、手动自动选择、系统运
行情况画面、时时趋势画面、历史趋势画面、系统故
·
42·2005年第一期
【3】System Software for s7—300 and
s7—400．SOE，EMS AG，1998．
【4】Ladder logic(LAD)for S7—300
AND$7-400 program ming．
SIEMENS AG，1998．
【5】阳宪惠．现场总线技术及应用．清
华大学出版社，1999．6．
【6】郭宗仁，等．可编程控制器应用系统设计及通讯网络技术．
北京：人民邮电出版社，2003．口
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配置却软件设计两方面舟绍拉{ic系统的应用特点，并着重阐迹了PLC如何在计量和茬制琉量中的应用c
关键词：sIM ⅡC s7—3o0；皮带评；计量
0引言
可编程控制器(PLC)在工业控制中的应用越来
越广泛，应归功与PLC性能的不断完善和价格降
低；应用PLC不仅能实现复杂的逻辑控制，而且还
能完成各种闭环控制，其可靠性能高、抗干扰能力
强、维护量小、能方便地与计算机进行联网通讯等
特点得到了用户的广泛的青睐。slMA11c s7是
SIEMENS继s5之后推出的新一代PLC系统．包括
200、300、400三个适应不同性能要求的类型，各个
类型又包括多种性能级别的CPU和种类齐全的通
用模板，使用户根据需要组合成不同的专用系统。
I．传感器 2蝙码嚣
图1系统姑构圈
40·2005车第一期
1系统工作原理
1．1计量通道工作原理
当电子皮带秤运行时，装于棍子上的光电脉冲
编码器发出脉冲，每一个脉冲代表皮带走过一个固
定的间隔△L，该脉冲进入PLC高速计数模板块作
为速度采样。当输送机带上有物料时．秤重模块输
出0～24mA正比于物料的电压信号，送人PLC进行
运算，完成一次重量采样工作；随着输送秤的不断
运转，每隔一长度△L都将产生一个脉冲．进行一次
重量采样，将各次采样值按下式累计即可得到累计
重量W：
w： ． △L
：
式中：i——采样脉冲
Pi——计量段上的物料重量
L——计量长度
△L——采样问隔距离
从式中可以看出P／L即为皮带每米物科的重
量，n为皮带走过△L的段数，P／L x△L即为走过
△L长度的重量，对n段重量求和即得累计重量W。
电子皮带秤的速度V可由下式求得：
V= (m／s)
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机电一-讳帕筱术
图2 PLC开关量接线图
式中： r_—一走过△L长度所需的时间
△I一 采样间隔
1-2流量控制工作原理
PLC装置将采样到的重量信号与速度信号进行
乘积运算，得到瞬时流量Qn瞬时流量与远程流量
设定信号进行比较，得到AQ=Qp-Qn。该信号经
PLC的PI运算产生相应的皮带速度控制信号Un，
经D／A模出模块输出4~20毫安的控制信号给变频
器，对电机转数进行控制，起到调节皮带速度的目
的。
2系统硬件配置
为了实现控制，需要大量的开关量和模拟量的输
入、输出信号。本系统需要考虑的现场信号有：远程
流量设定模拟量信号1路，喂料机模拟量信号1路，
瞬时流量输出模拟量信号1路，及各种按钮开关，脉
冲信号、继电器、接触器、报警装置等开关量信号l7
路。
系统以开关量为主，少量模拟量的控制系统，并
且要与称重终端进行总线通信，经比较选用
SIMA1'IC S7—300 3 14—2DP型PLC。因其稳定性好，
功能强，并提供了多种不同点数的CPU模块和数字
量、模拟量I／O扩展模块供用户选用。系统的人机界
面采用EVIEW公司的人机界面，称重终端采用美
国托利多公司的JAGXTREME并配有总线通讯板
与PLC进行通讯。具体配置如下。
SIMA1'IC S7—300 PLC系统模块配置为：ps307
电源模块、314—2DP CPU模块；中央处理器模块
314—2DP提供64KB RAM和128个模拟量I／O及
1024个数字量I／O通道。集成的MPI通讯口可以方
便地与人机界面和PC通讯，PROFIBUS一2DP主从
接口可构成高速和易处理的分布式自动化配置。本
系统使用DP口与称重终端进行总线通讯。外部接
线图如2所示。
3控制网络
本系统分为三层关系(如图4示)，第一层S7
MPI网络，上位机对下位机进行统一管理用触摸屏
在线监视下位机的各运行状态，下位机对皮带称进
行现场控制；第二层为PROFIBUS—DP网络，PLC对
高精度称重仪表进行现场控制，从高精度称重仪表
取得现场高精度称的称重值，进行自动校秤，并向
高精度称重仪表发出各种控制命令；第三层是现场
检测、测量、执行元件。通过各元器件测量、检测
现场情况，传给下位机，下位机通过计算后将运行
结果传给执行机构，并使其作出相应的动作。
第八卷 ·41．
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A1．O I7S2 一
— —
AI一0 Q752 ——
AI一0 Q753 ——
一
图3 PLC模拟量接线图
图4
4系统软件设计
系统的软件设计包括PLC硬件、软件设计及参
数配置，和人机界面程序设计。PLC部分的软件设计
在SIMATIC STEP 7软件环境下完成，他的用户程
序结构简单，用户可以采用语句表(STL)、梯形图
(LAD)、功能块(FBD)三种方式编程，编制的程序可
以相互转换，使用方便，简单易学。
(1)PLC系统的软件流程图如同5所示。
障报警画面、各种参数设置画面。另外为
了提高整个系统的安全性，提供了登陆机
制，赋予不同操作管理人员不同的访问权
力。
5系统特点
5．1安全性
系统设计符合生产安全要求，具有高
可靠性和易维护性：
(1)本系统采用西门子PLC，保证了
实时性和可靠性。
(2)采用了双电源方案，确保在计算
机故障的情形下，PLC控制程序照常运
行。
(3)采用了设置操作权限的办法，保
证了操作的安全性。
(4)系统具有后备手动系统，即使系
统失灵也能手动完成生产操作。
5．2易操作性
利用EIEVW提供的软件设计界面设
计，采用友好的视窗界面设计规范，中文
环境，简单易用并具有容错能力。
6 结束语
本系统已在云南某烟草集团制丝线上得到应
用。已连续运行半年，取得了良好的效果。计量精度
和控制精度都在千分之5以内，完全达到了设计要
求；同时系统的自动化程度高，维护简单，使用方便。
参考文献：
【1】$7300编程手册．SIEMENS AG，1998．
【2】STEP'／User Manua1．SIEMENS AG，1998．
旦 H鏖堂堡旦 l__1笙堕H 旦 H 篁 堕堕量卜-I垄笪 垩蔓
i 一 再丽
图5
(2)人机界面系统
人机界面采用EVIEW公司的触摸屏为操作管
理人员提供了一系列操作监视画面及报表打印功
能。操作画面包括远程本地、手动自动选择、系统运
行情况画面、时时趋势画面、历史趋势画面、系统故
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42·2005年第一期
【3】System Software for s7—300 and
s7—400．SOE，EMS AG，1998．
【4】Ladder logic(LAD)for S7—300
AND$7-400 program ming．
SIEMENS AG，1998．
【5】阳宪惠．现场总线技术及应用．清
华大学出版社，1999．6．
【6】郭宗仁，等．可编程控制器应用系统设计及通讯网络技术．
北京：人民邮电出版社，2003．口
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