基于冲板式流量计的PLC散装水泥自动定量灌装系统设计.docx

基于冲板式流量计的PLC散装水泥自动定量灌装系统设计罗鑫（唐山盾石电气有限责任公司，唐山 201183）中图分类号：TQ172.68 文献标识码：B文章编号：1007-6344（2012）02-0074-03摘 要：以实现水泥厂自动定量灌装及数据管理为目的，运用了西门子S7-30 基于冲板式流量计的PLC散装水泥 自动定量灌装系统设计 罗 鑫 （唐山盾石电气有限责任公司，唐山 201183） 中图分类号：TQ172.68 文献标识码：B 文章编号：1007-6344（2012）02-0074-03 摘 要：以实现水泥厂自动定量灌装及数据 管理为目的，运用了西门子S7-300 PLC 及粉状 物料用冲板式流量计。实现了水泥自动定量灌 装、数据记录、记录数据管理等功能，并且通过 以太网将本系统与水泥厂的ERP 系统完美的结 合。 关键词：散装水泥 自动 灌装系统 0 前 言 目前大部分水泥厂散装水泥出厂，都采用传 统的手动灌装方式。由于传统方式没有计量功能， 操作人员大都凭经验判断灌装情况，致使无法实现 散装水泥一次灌装到位，需要反复灌装，工作效率 低、成本高；同时由于传统方式不具备料位检测功 能，经常出现散装水泥满溢，造成水泥严重浪费 和环境污染。针对上述现象，本文提出了基于冲板 式流量计的PLC散装水泥自动定量灌装系统，本系 统的应用改善了工人的工作环境，节省了人力、物 力，提高了工作效率和经济效益。 1 系统构成和功能 1.1 硬件组成 （1）西门子S7-300 PLC+IO，AI，AO 扩展模 块； （2）哈斯勒FLOW40 粉状物料用冲板式流量计 +SCM2处理单元； （3）研华工控机； （4）相应的低压电气。 本系统以西门子S7-300 PLC和哈斯勒FLOW40 粉状物料用冲板式流量计作为核心部件。哈斯勒 FLOW40 粉状物料用冲板式流量计对灌装水泥进行 动态计量，并通过SCM2处理单元将计量数据转换 成PLC能接受的RS485信号。西门子S7-300 PLC采 用PROFIBUS-DP通讯方式读取SCM2处理单元提供 的计量数据，对动态灌装过程进行监控，并通过接 收上位机的命令来控制现场所有设备的启动、停止 等动作。上位机通过以太网与西门子S7-300 PLC 通 讯。总体配置图如图1所示。 本系统采用简单的硬件和网络配置，实现了水 泥散装系统的全部功能。下面来详细描述。 74 2012.2 图1 总体配置图Cost成本刻停止灌装过程，从而避免物料溢流的情况发生，同时S7-300 PLC通过采集到的灌装计量数据，动态 调整电动挡板的开度，以达到下料稳定、灌装速度 快的要求。当灌装值接近预定灌装量时PLC将控制 逐步关小电动挡板，转入慢灌装，在预定提前关闭 量时关闭电动挡板和气动挡板，用尾流达到预定灌 图1 总体配置图 Cost成本 刻停止灌装过程，从而避免物料溢流的情况发生， 同时S7-300 PLC通过采集到的灌装计量数据，动态 调整电动挡板的开度，以达到下料稳定、灌装速度 快的要求。当灌装值接近预定灌装量时PLC将控制 逐步关小电动挡板，转入慢灌装，在预定提前关闭 量时关闭电动挡板和气动挡板，用尾流达到预定灌 装量。 S7-300 PLC与SCM2处理单元之间采用Profibus- DP方式通讯。 Profibus-DP是一种高速低成本，用于设备级 控制系统与分散式I/O的通信，其传输技术基于 RS-485，传输速率为96～12kbps，最大传输距离 9.6~187.5kbps时为1000m，500kbps时为400m， 1500kbps时为200m，3000~12000kbps时为100m，可 用中继器延长至10km。其传输介质可以是双绞线， 也可以是光缆，最多可挂接127个站点。 在本系统中，S7-300 PLC作为主站，冲板式流 量计的处理单元作为从站。主站周期读取从站输入 信息并周期向从站发送输出信息，通过Profibus-DP 的诊断功能对从站故障进行快速定位。 1.4 上位机通讯及其与西门子S7300 PLC通讯 考虑到工厂企业内部局域网络体系，以及实现 远程监控，系统采用当今最成熟、应用最广泛TCP/ IP协议实现上位机和西门子S7300 PLC之间的数据通 讯和数据交换。 硬件上，上位机使用一块普通网卡，在PLC处 使用带PN接口的西门子315-2PN/DP型号CPU。设备 通讯连接的设置上非常简单便捷。 软件组成：这里主要包括两个部分，PLC软件 和上位机软件 。 1.4.1 PLC软件 PLC软件方面首先包括常规设备的控制，其控 制的设备包括罗茨风机、电动挡板、气动挡板、电 磁阀、散装机等。需要特别指出的是，冲板式流量 计的计量过程是动态的，为了满足灌装速度快和设 备计量