极性简单并联按四线制接入接线盒再用六线电缆按六线制方式接入仪表;或将四线制传感器部分电缆线剪掉后接入接线盒再按六线制方式接入仪表。实际上这两种接法都完成破坏了称重传感器的原来的温度补偿效果,使电子衡器在冬夏季节之间因温 度差异产生很大的称量误差。准确的使用方法是,当使用六线制称重传感器时应当将称重传感器的 反馈线直接接入称重仪表的反馈线端口,不允许在接线盒中将同极性的激励与反馈线短接;使用四线制传感器时在接入接线盒前不允许改变传感器电缆线的原始长度,而接线盒到仪表之间必须使用六线制接法。
(3) 六线制接法的称重传感器制造过程中必须注意的问题
电缆线作为传感器的一个重要组成部分,对传感器的计量性能有着重要的影响;由于电缆线的 芯线本身采用铜线制成,而铜的电阻温度系数大约在0.004/℃左右,对于四线制接法的称重传感器 而言,电缆线不仅因自身电阻的存在影响传感器的输出灵敏系数,而且由于电缆线本身的电阻随温度产生变化,因此还将影响传感器的系数温度影响;因此,在称重传感器灵敏系数温度补偿时必须将电缆线放入补偿箱一并考虑。
但对于六线制接法的称重传感器而言,由于反馈线的存在,电缆线 并不影响传感器的输出灵敏系数,因此在称重传感器灵敏系数温度补偿时若采用普通非六线制测量仪表就不能将电缆线放入补偿箱一并考虑,否则传感器将产生严重欠补偿,除非补偿时按六线制进 行测量;例如对一个输入阻抗为380Ω,电缆线长度为10米(若线电阻为2×1.5=3Ω)其欠补偿量大约为0.015%/10℃,这已经远远超出C3级称重传感器的标准要求。由于我国幅原辽阔,大部分 地区冬夏温差在40℃左右,由此环境温差将给电子衡器带来的0.06%的称量误差。因此,传感器制 造企业必须根据不同制式传感器制定不同生产工艺。
称重传感器一般出线:红色为激劢电源+ 黑色为激劢电源— 绿色为输出信号+ 白色为输出信号—激劢电源为DC5 相对于DC10时输出信号要小一倍。如果是同一表,称10KG时 DC10V显示10KG,那么DC5V 就会显示5KG 。
称重传感器输出电阻一般为350、480、700、1000欧姆,输入端一般会进行一些温度、灵敏度的补偿,因此输入端电阻会比输出端高20~100欧姆,因此用万用表量一下电阻值可以判断出来。一般习惯输入和输出颜色为红黑绿白:红白绿兰等分标表示V+、V-、S+、S-。
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第四章 软件设计
4.1 引言
本控制系统,我们采用了软硬件结合的方式来对系统进行控制。前面我们提到,系统是利用软件编程的方式,利用称重仪表接受传感器信号并输出信号给主控制器S7-200 PLC,通过编写PLC程序,判断所需发出指令,并输出信号使相应阀门动作,达到控制的目的。同时当所有目标原料称重结束后,放料至搅拌站,从而完成对原料的称重配比。所称重量通过设定称重仪表的预设值进行控制,利用设置仪表中空中飞料时间和自计算调整系统,对所称重量进行修订,从而达到准确称重的目的。
4.2 顺序控制法
4.2.1 顺序控制
所谓顺序控制,就是按照生产工艺预先规定的流程,在各种输入信号的作用下,使生产过程的各执行机构能够自动而有序地工作。
以本设计为例,基于PLC、称重仪表、触摸屏的工业配料的自动控制系统为例,该生产单桶工作过程为:在初始状态S1下,按下总启动按钮,则生产开始工作(步S2);如果在S7-200给仪表1一个开始信号时,则桶1的称重开始运作,进入下一步S3即快喂阀开关和慢喂阀开关同时打开,同时入料;当PLC接受关闭快喂阀信号,进入步S4,关闭快喂阀;当PLC接受关闭慢喂阀信号,进入步S5,关闭慢喂阀,停止入料。同理,其余三个桶的称重原理及步骤同上。当且仅当快喂阀和慢喂阀都关闭的时候,进入S6步,搅拌机开始工作,完成整个配料过程。如果再一次收到仪表开关输出时,将开始下一周期的工作。
从以上描述可以看出,加工过程由一系列步(S)或功能组成,这些步或功能按顺序由转换条件激活,这样的控制就是顺序控制,即传统方法中采用步进传动装置或定时盘来实现的控制过程。 4.2.2 顺控系统的结构
如图4-1所示,一个完整的顺序控制系统分4个部分:方式选择、顺控器、命令输出、故障信号和运行信号。
(1) 方式选择
在“方式选择”部分主要处理各种运行方式的条件和封锁信号。运行方式在操作台上通过选择开关或按钮进行设置和显示。设置的结果形成使能信号或封锁信号,并影响“顺控器”和“命令输出”部分的工作。基本的运行方式有以下几种。
a) “自动”方式
在该方式下,系统将按照数控器重确定的控制顺序,自动执行各控制环节的功能,一旦系统启动后就不再需要操作人员的干预,但可以响应停止和急停操作。
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b) “单步”方式
在该方式下,系统则依据控制按钮,在操作人员的控制下,一步一步地完成整个系统的功能,但并不是每一步都需要操作人员确认。
c) “键控”方式
在该方式下,个执行机构(输出端)动作需要由手动控制实现,不需要PLC程序。
启动停止“自动”方式“单步”方式“单步”方式应答方式选择控制器使能初始状态顺控器转换条件步序标志手动控制故障信号和运行信号互锁条件命令输出驱动执行机构图4-1顺控系统结构图
(2) 顺控器
顺控器是顺序控制系统的核心,是实现按时间、顺序控制工业生产过程的一个控制装置。这里所讲的顺控器专指用S7 GRAPH语言或LAD语言编写的一段PLC控制程序,使用顺序功能图描述控制系统的控制过程、功能和特性。
(3) 命令输出
“命令输出”部分主要实现控制系统各控制步的具体功能,如钻、铣、终检等。 (4) 故障信号的运行信号
“故障信号和运行信号”部分主要处理控制系统运行过程中的故障及运行信号,如当前系统工作于哪种方式,已经执行到哪一步,工作是否正常等。
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4.2.3 顺控功能图的结构
顺序功能图(Sequential Function Chart,简称SFC)是IEC标准编程语言,用于编制复杂的顺控程序,其编程规律性强,很容易被初学者接受;对于有经验的电气工程师来说,使用SFC也会大大提高工作效率。
1. 顺序功能图
这样的顺序工作过程可用图进行描述,这种图我们成为顺序功能图。顺序功能图由一系列的步(S)、每一步的转移条件及步的动作命令三部分组成。
(1) 步
步(Step)表示与生产流程对应的工艺过程,用S1,S2,S3···表示,可以不按顺序使用。其中S1一般用来表示初始步,用双线框绘制,代表系统处于等待命令的相对静止状态。每一个顺序功能图至少应有一个初始步,系统在开始运行之前,首先应进入规定的初始步(初始状态)。
S1设备总开关S2仪表开关1S3快喂阀开关1S4慢喂阀开关1S5慢喂阀开关2快喂阀开关2仪表开关2S7仪表开关3S8快喂阀开关3S9慢喂阀开关3S10S11仪表开关4S12快喂阀开关4S13慢喂阀开关4S14S15S16S17S18搅拌机S6
图4-2 顺序功能图
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