西门子S7—200/F701C/变频器称重单元设计

摘 要：目前在小型化工行业，使用电机输送大比重物料进行称重包装较为普遍。尤尼帕斯F701C称重控制仪表是一款通用型的称重仪表，具有高精度的计量控制功能，S7200作为小型PLC，其功能强大，性价比高。文章描述采用PLC接收称重仪表信号，从而控制变频器动作，达到定量包装。通过实践运行，该系统运行稳定可靠，其称重精度达到万分之二，满足实际生产需要，其方案经济、灵活、程序可移植性强，对类似项目具有一定借鉴意义。

关键词：F701C；S7-200；变频器

引言

氧化铁，化学式Fe2O3，工业上称氧化铁红，用于油漆、油墨、橡胶等工业中，可做催化剂，玻璃、宝石、金属的抛光剂，可用作炼铁原料。其相对密度 5.24，比重大、流动性差，多采用螺旋输送机输送物料。由于其比重大、价格高等因素，其包装精度以及稳定性至关重要。

本定量包装系统，称重部分采用F701-C，F701C为Unipluse公司产品。其紧凑型设计、高达200次/秒高速A/D转换速率；对应给料、排料、自动落差校正等丰富程序功能被广泛应用在称重行业。控制单元采用德国西门子公司的S7-200PLC，S7200系列PLC，以其可靠性高，输入/输出响应快，CPU运算速度达到0.37us/位，性价比高在工控领域中被广泛应用。执行单元的变频器采用施耐德AVT303系列。

1 设计思路

氧化铁由于其物料粘度大，流动性差，采用螺旋电机输送进行包装时，控制要点为电机的转速调节。F701C具有近零、快进、中进、慢进、不足、过量、称完等信号输出，利用PLC接收F701C相应的状态信号，输出到变频器逻辑端子L1、L2、L3、L4。在变频器内部设置预置多段速度参数，PLC输出控制逻辑端子的通断功能，从而达到根据称重状态控制电机速度，实现称重的准确度。

操作人员按下启动按钮后延时1秒，PLC输出清零信号至F701C，对称重控制器执行清零操作，清零结束后延时1秒，小螺旋输送机开始在频率35HZ下高速给料（启动小螺旋输送机给料的同时启动大螺旋输送机补充小螺旋输送机上部小料仓）。在达到设定值时，F701C称重控制器输出CPS值至PLC，此时小螺旋输送机以5HZ低速给料。F701C称重控制器COMPLETE完成后，小螺旋输送机和大螺旋输送机全部停止，完成一次称重。单操作人员再次按下启动按钮，按照上述步骤重新执行。

2 系统的硬件选型、注意事项

2.1 硬件配置情况

2.1.1 PLC信号CPU224CN， 220AC供电，干接点输出；

2.1.2 称重控制器F701C；

2.1.3 称重传感器选用HBM产品，型号IL-250，准确度等级C3，灵敏度1.99979mV/v；

2.1.4 变频器采用施耐德AVT303HU40N4；

2.2 设计电路图要点

F701C的等效电路输出/输入为三极管，控制系统PLC接收F701C的状态信号时，其DI必须为漏型输出。由于S7200PLC的输入为混合型，在选型时不需要考虑其DI特性，但是在配线过程中，需注意其24VDC公共位置。由于控制系统输出为干接点，通过将输入端子与COM端短接和断开来输入外信号。短接的效果可以利用接触达到（例如继电器或者开关），本系统不采用非接触（例如三极管或者开集电极TTL）的方式达到控制输出F701C输出端子和输入端子具有多种输入/输出模式，建议设定形式5输入选择参数设置为0043，分配F701C输入插头B2、B3、B4、B5引脚功能。设定形式5输出选择010，分配F701C输出B9、B10、B11引脚功能。

3 S7-200PLC端程序

核心程序段为信号处理部分，其他部分可以根据需求更改。

4 结束语

基于S7-200 PLC控制系统运行成本低，结构紧凑，占地面积小；安装、维护方便，能高效准确的完成定量包装任务，根据现场实际操作，其包装规格为25kg/bag，其平均误差为5g/bag；实测其包装能力为2000kg/h。该系统运行稳定可靠，产品的包装合格率提高了3倍，节约了大量企业资金。在提高生产效率的同时降低了工作人员的劳动强度。

参考文献

[1]F701C操作手册.

[2]施耐德变频器选型手册.

[3]朱文杰.S7-200PLC编程设计与案例分析[M].北京：机械工业出版社，2010.

[4]西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团.深入浅出西门子S7-200 PLC[M].北京：北京航空航天大学出版社，2003：30-36.

作者简介：任立金（1982，9-），男，河南新乡人，第一学历：郑州轻工业学院，专科，应用电子技术专业；第二学历：华东理工大学，本科，计算机科学与技术应用，工作地点：河南心连心化肥有限公司 技术管理部，职务：助理工程师，对自控仪表有较深的维护、设计经验，研究方向为：工业电气自动化、控制系统等。