一種基于信捷XC系列PLC的稱重包裝機設計

江蘇省如皋中等專業學校 劉 劍

一種基于信捷XC系列PLC的稱重包裝機設計

江蘇省如皋中等專業學校 劉 劍

本文選用了性價比高的國產信捷XC3系列PLC作為控制裝置，設計了一套物料在線測量包裝機械，系統可以實現智能稱重，計算，包裝，實現了一站式自動化檢測打包。

XC32 ；TH765-N ；XC-E2AD

0 引言

稱重技術在人類生產、工藝流程中有著非常重要的作用，廣泛應用于化工、石油、飼料、糧食加工、建筑、食品等行業。隨著科學技術的進步和工業自動化水平不斷提高，小型化、模塊化、智能化、集成化稱重系統孕育而生，信捷稱重系統針對這一市場需求，在技術性能方面做到速度高、準確度高、穩定性高、可靠性高，它是集傳感器技術、微電子技術、計算機控制及測試技術、機械制造自動化技術、是現代稱重計量和控制系統工程的重要技術基礎。整套系統具有廣闊的應用領域和較強的滲透性、同其它高技術產業一樣，電子衡器包裝產業也是國家經濟和科學競爭的重要陣地。

1 系統設計設計

設計0～100kg電子秤，最小分辨率20g,4位數碼管顯示。3按鍵包括“標定”、“∧”、“>”。觸摸屏顯示“設定”、“重量”。

開機自檢（0000～9999）。10秒內按標定鍵，進入標定零點，此時稱重量為零，顯示也為零；再按標定鍵一次，進入標定量程狀態，此時稱重量為一標準值，通過∧,>,改變顯示值使其與標準值相符，標定完成。再按標定鍵一次，進入測量狀態。在測量狀態按設定鍵可進入設定稱重量狀態，用以設定標準秤重量，可通過∧,>,改變標準稱重量,再按設定鍵一次，回到測量狀態。整個系統能實現傳送帶自動流水包裝作業，物料分揀，一站式解決。

系統構成如圖1所示：

圖1 系統框圖

圖2 人機界面圖

承重機構和傳力系統：即電子秤的秤臺，是將被稱物體的重量或力傳遞給稱重傳感器的系統，通常包括:接受被稱重物體的承載器、秤橋結構、吊掛連接部件和限位減震機構等。

稱重傳感器：即將非電量(質量)轉換成電量的轉換元件，它可以將作用于其上的重量或力按一定的函數關系(通常是線性關系)轉換成便于測量的物理量(通常是電量，如電壓、電流或頻率等)輸出。

通用顯示儀表，由PLC和擴展模塊，觸摸屏構成。

電源：即向稱重傳感器測量橋路饋電的、穩定度較高的激勵電源，可以是交流或直流的穩壓電源。

氣動系統：由氣動機械手，雙作用氣缸構成，電磁換向閥，空氣泵站構成。

2 控制系統設計

2.1 觸摸屏人機界面設計

觸摸屏采用信捷公司的TH765作為人機界面顯示。這款觸摸屏耐油型，更適用于油污重的工業場合，7英寸顯示屏幕，6萬色真彩，支持BMP、JPEG格式圖片顯示，豐富的3D圖片素材庫，畫面更生動。提供2個USB接口，實現數據的快速傳輸和備份，雙口獨立通訊，可實現多屏一機。組態軟件采用Touchwin編程工具。設計的界面如圖2所示。

3 稱重控制算法設計

檢測電路的功能是把電阻應變片的電阻變化轉變為電壓輸出。因為惠斯登電橋具有很多優點，如可以抑制溫度變化的影響，可以抑制側向力干擾，可以比較方便的解決稱重傳感器的補償問題等，所以惠斯登電橋在稱重傳感器中得到了廣泛的應用。

因為全橋式等臂電橋的靈敏度最高，各臂參數一致，各種干擾的影響容易相互抵消，所以稱重傳感器均采用全橋式等臂電橋。

當最大負載為100kg時，全橋接傳感器具有2 mV/V的額定滿量程差動輸出電壓。要使傳感器信號能夠實現20 g的精度，總共需要5000次計數，并顯示在LED顯示屏上。如果橋接傳感器獲得7.5 V的激勵電壓，則滿量程輸出電壓為：7.5V x 2 mV/V = 15 mV。也就是說，20 g的重量轉換為電壓形式可等效為：15 mV / 100 kg x 20g = 3μV。為了實現20 g的測量精度，所用ADC的LSB電壓應比上述小四倍，即 3 V / 4 = 0.75μV。

ADC用內置的1.2 V參考電壓工作。AD的參考電壓決定著滿量程差分輸入電壓，即VREF/2。由于數據轉換器為雙極，因此ADC的LSB電壓為：

該LSB值經過最大增益為32的PGA后，電壓值可降至0.57μV。采用更多的 AD輸出位。AD模塊內部數字抽取濾波器能夠提供總共24位的訪問。可將數字濾波器輸出的額外兩位添加給16位轉換結果，并將18位輸出信號進行低通過濾（如進行多結果平均），這樣ADC的LSB電壓就可降至0.143μV。

XC系列PLC讀寫AD擴展模塊程序設計。

圖3 Ad模塊程序圖

4 結語

本文充分利用國產信捷PLC的模塊化組裝的優點，利用擴展模塊實現稱重控制器的設計，系統能夠實現稱重打包全自動操作，給相關控制系統提供了一種良好的系統架構思路，本系統運行穩定，達到設計要求。

[1]XC系列可編程控制器用戶手冊軟件篇.

[2]XC系列可編程控制器用戶手冊硬件篇.

[3]XC系列plc擴展模塊手冊.

[4]郁有文,常健,程繼紅編著.傳感器原理及工程應用[M].西安電子科技大學出版社,2003.

[5]楊清梅,孫建民主編.傳感器與測試技術[M].哈爾濱工程大學出版社,2004.

[6]樊尚春編著.傳感器技術及應用[M].北京航空航天大學出版社,2004.

[7]余道衡,徐承和編.電子電路手冊[M].北京大學出版社,1996.

劉劍，男，現供職于江蘇省如皋中等專業學校，研究方向：工業自動化。