一种基于信捷XC系列PLC的称重包装机设计

江苏省如皋中等专业学校 刘 剑

一种基于信捷XC系列PLC的称重包装机设计

江苏省如皋中等专业学校 刘 剑

本文选用了性价比高的国产信捷XC3系列PLC作为控制装置，设计了一套物料在线测量包装机械，系统可以实现智能称重，计算，包装，实现了一站式自动化检测打包。

XC32 ；TH765-N ；XC-E2AD

0 引言

称重技术在人类生产、工艺流程中有着非常重要的作用，广泛应用于化工、石油、饲料、粮食加工、建筑、食品等行业。随着科学技术的进步和工业自动化水平不断提高，小型化、模块化、智能化、集成化称重系统孕育而生，信捷称重系统针对这一市场需求，在技术性能方面做到速度高、准确度高、稳定性高、可靠性高，它是集传感器技术、微电子技术、计算机控制及测试技术、机械制造自动化技术、是现代称重计量和控制系统工程的重要技术基础。整套系统具有广阔的应用领域和较强的渗透性、同其它高技术产业一样，电子衡器包装产业也是国家经济和科学竞争的重要阵地。

1 系统设计设计

设计0～100kg电子秤，最小分辨率20g,4位数码管显示。3按键包括“标定”、“∧”、“>”。触摸屏显示“设定”、“重量”。

开机自检（0000～9999）。10秒内按标定键，进入标定零点，此时称重量为零，显示也为零；再按标定键一次，进入标定量程状态，此时称重量为一标准值，通过∧,>,改变显示值使其与标准值相符，标定完成。再按标定键一次，进入测量状态。在测量状态按设定键可进入设定称重量状态，用以设定标准秤重量，可通过∧,>,改变标准称重量,再按设定键一次，回到测量状态。整个系统能实现传送带自动流水包装作业，物料分拣，一站式解决。

系统构成如图1所示：

图1 系统框图

图2 人机界面图

承重机构和传力系统：即电子秤的秤台，是将被称物体的重量或力传递给称重传感器的系统，通常包括:接受被称重物体的承载器、秤桥结构、吊挂连接部件和限位减震机构等。

称重传感器：即将非电量(质量)转换成电量的转换元件，它可以将作用于其上的重量或力按一定的函数关系(通常是线性关系)转换成便于测量的物理量(通常是电量，如电压、电流或频率等)输出。

通用显示仪表，由PLC和扩展模块，触摸屏构成。

电源：即向称重传感器测量桥路馈电的、稳定度较高的激励电源，可以是交流或直流的稳压电源。

气动系统：由气动机械手，双作用气缸构成，电磁换向阀，空气泵站构成。

2 控制系统设计

2.1 触摸屏人机界面设计

触摸屏采用信捷公司的TH765作为人机界面显示。这款触摸屏耐油型，更适用于油污重的工业场合，7英寸显示屏幕，6万色真彩，支持BMP、JPEG格式图片显示，丰富的3D图片素材库，画面更生动。提供2个USB接口，实现数据的快速传输和备份，双口独立通讯，可实现多屏一机。组态软件采用Touchwin编程工具。设计的界面如图2所示。

3 称重控制算法设计

检测电路的功能是把电阻应变片的电阻变化转变为电压输出。因为惠斯登电桥具有很多优点，如可以抑制温度变化的影响，可以抑制侧向力干扰，可以比较方便的解决称重传感器的补偿问题等，所以惠斯登电桥在称重传感器中得到了广泛的应用。

因为全桥式等臂电桥的灵敏度最高，各臂参数一致，各种干扰的影响容易相互抵消，所以称重传感器均采用全桥式等臂电桥。

当最大负载为100kg时，全桥接传感器具有2 mV/V的额定满量程差动输出电压。要使传感器信号能够实现20 g的精度，总共需要5000次计数，并显示在LED显示屏上。如果桥接传感器获得7.5 V的激励电压，则满量程输出电压为：7.5V x 2 mV/V = 15 mV。也就是说，20 g的重量转换为电压形式可等效为：15 mV / 100 kg x 20g = 3μV。为了实现20 g的测量精度，所用ADC的LSB电压应比上述小四倍，即 3 V / 4 = 0.75μV。

ADC用内置的1.2 V参考电压工作。AD的参考电压决定着满量程差分输入电压，即VREF/2。由于数据转换器为双极，因此ADC的LSB电压为：

该LSB值经过最大增益为32的PGA后，电压值可降至0.57μV。采用更多的 AD输出位。AD模块内部数字抽取滤波器能够提供总共24位的访问。可将数字滤波器输出的额外两位添加给16位转换结果，并将18位输出信号进行低通过滤（如进行多结果平均），这样ADC的LSB电压就可降至0.143μV。

XC系列PLC读写AD扩展模块程序设计。

图3 Ad模块程序图

4 结语

本文充分利用国产信捷PLC的模块化组装的优点，利用扩展模块实现称重控制器的设计，系统能够实现称重打包全自动操作，给相关控制系统提供了一种良好的系统架构思路，本系统运行稳定，达到设计要求。

[1]XC系列可编程控制器用户手册软件篇.

[2]XC系列可编程控制器用户手册硬件篇.

[3]XC系列plc扩展模块手册.

[4]郁有文,常健,程继红编著.传感器原理及工程应用[M].西安电子科技大学出版社,2003.

[5]杨清梅,孙建民主编.传感器与测试技术[M].哈尔滨工程大学出版社,2004.

[6]樊尚春编著.传感器技术及应用[M].北京航空航天大学出版社,2004.

[7]余道衡,徐承和编.电子电路手册[M].北京大学出版社,1996.

刘剑，男，现供职于江苏省如皋中等专业学校，研究方向：工业自动化。