解析S7―200PLC在水泥袋装秤重计量系统中的应用

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【摘 要】随着社会经济发展速度的加快，城市化水平不断提高，工程项目建设以及公路等基础设施建设也得到了飞速发展，对于水泥这种基础建材的需求也不断增加。通常情况下，工程项目建设施工所使用的都是袋装水泥，便于保存和运输，为了较少资金的浪费，提高资源的利用效率，需要对袋装水泥的重量进行控制，确保其不会出现大的波动。本文结合水泥袋装的基本流程，对s7-200plc在水泥袋装秤重计量系统中的应用进行了分析，对系统的基本构成、性能等进行了介绍。

【关键词】S7-200PLC；水泥袋装；秤重计量系统；应用

前言：

在水泥的生产过程中，水泥成品的袋装工艺秤重是一个极为重要的环节，其重点和关键在于对秤重结果精确性和可靠性的控制。随着计算机技术的不断发展和进步，人们对于秤重系统提出了更高的要求，其不仅要能以文字和对话的方式，提高物体的秤重计量信息，还必须可以提供相关的管理信息。而由于受到技术条件的限制，现有的单板或者单片机系统不具备这样的功能，需要与上位机进行数字通信，借助PC机上的CRT屏幕才能真正实现，也可以通过总线式工业控制计算机实现，但是，则这两种情况都会使得系统的成本大大增加，不利于企业经济效益的提高。因此，西门子公司生产的S7-200小型可编程控制器的应用就显得十分重要。

一.水泥袋装秤重计量工艺流程

水泥成品在进行装袋秤重计量工艺时，需要按照相应的顺序进行分步处理。在装袋秤重准备工作完成后，按下系统启动按钮，秤重电磁阀通电运行，气缸发生动作打开放料闸板，成品仓库中的水泥通过流水线灌装到包装袋中，其重力作用带动秤重杠杆发生逆时针偏转。当偏转到一定程度，力传感器检测到的电压信号与秤重设定数值相等时，控制装置首先起到那个，将闸板关闭，之后稍等一段时间后，是推包电磁阀与气缸执行相应的推包动作，之后完成复位，则一次袋装秤重计量过程完结。

二.S7-200PLC的系统构成

以大连水泥厂成品包装中的水泥袋装秤重系统为例进行分析。大连水泥厂始建于1907年，属于国家重点水泥骨干企业之一，国家大二型企业，日产熟料5500吨，年产水泥200多万吨，其设备完善，工艺先进。在成品包装车间，拥有2台双嘴水泥包装机，形成了4条袋装生产线，与2002年对系统进行了改造，使用S7-200系列的PLC对原有的Z80微机控制系统进行和替换和技术改造，将原有的工艺设备以及现场检测和控制的仪表，如力传感器、秤重电磁阀与气缸、操作平台等进行了适当处理后全部保留下来，同时，参考车间生产的实际情况，对现场信号进行了充分的考虑，包括有检测力的传感器模拟量4路，启动按钮开关量4路，以及驱动电磁阀开关量8路。因此，在对PLC进行配置和数据设计时，要将模拟量输入4点，数字量输入4点，数字量输出8点。

首先，主机为CPU224模块。集成14输入、10输出共24个数字量I/O点，可以连接7个功能扩展模块，拥有一个RS485通讯/编程接口，机内电源为24VDC电源。在系统中，使用4个数字量输入点分别接入4个出料嘴的启动按钮，使用8个数字量输出点分别驱动4个出料嘴的秤重与推包电磁阀。

其次，对一个模拟量模块的模拟量输入进行了扩展，接收力传感器经过放大后的电压信号。该模块在扩展后的模数转换时间小于250 ，12位分辨率，其转换精度可以达到0.025%。

然后，TD200文本显示器基本结构为液晶显示覆膜键盘结构，设备自带内置汉字库，最多可以显示80条信息，同时支持在线参数修改功能。拥有8个功能键可供编程，可以作为测试时的设置和故障诊断，也可以作为系统运行时的控制。可以设定实时时钟，还可以为系统提供I/O点诊断功能和密码保护功能，有效保护信息的安全和隐秘。显示器与主机相连时，只需要使用PC/PPI线缆，连接主机CPU224模块的PPI接口即可，更加简单，更加便利和快捷。

最后，自制了一块信号放大板，可以对力传感器检测到的重量mV信号进行收集和放大处理，使得信号强度达到模拟量扩展模块的输入量范围，保证系统的正常运行。同时，还可以向传感器提供12VDC电源。

上述系统的配置，可以轻松完成4线路水泥袋装的检测、秤重控制、信息显示等基本功能。如果实际生产需要，还可以通过通讯电缆，与上位机进行联网，提供系统运行效率的同时，实现生产过程管理的自动化。

三.S7-200PLC相关软件设计

S7-200系列的小型PLC使用的软件是Windows操作平台下的32位编程软件包STEp.7.Micro/WIN，可以使用语句表（STL）、梯形图（LAD）以及功能块（FBD）三种方式，对软件进行编程，通常可以利用一个主程序调动其他子程序或中断程序的方式来实现，程序的结构简单清晰。系统的主程序流程重要包括：开机-系统初始化-按键确认-打开闸板-调动数据计算子程序-重量确认-关闭闸板-延时推包-开始计数-总计数-结束。其中，系统初始化包括对CPU、寄存器、计数器以及TD200文本显示器的初始设置。由于数据数量庞大复杂，这里只对S7-200系列独有的TD200编程进行简单的说明：在S7-200系列CPU中，保留专用区域，用于与TD200的数据交换，TD200可以通过这些数据区域，直接访问CPU。

四.S7-200PLC的主要性能特点

S7-200系列小型PLC相比于当前普遍使用的单片机智能仪表或者总线工控计算机，有着极高的性价比，其优点主要有：

（1）PLC具备I/O点状态同步显示功能，可以对其自身的外部电气部件的运行状态进行直观的判断，也可以通过汉字的形式显示报警和故障信息，使得维修更加方便，更加快捷。

（2）PLC系统构成相对简单，结构灵活，可扩展性强。本文提到的系统应用于4条袋装生产线，如果企业扩大生产规模，改为6条甚至更多的生产线，也只需要增加相应的扩展模块即可；另外，系统的通讯能力强，可以通过多挣方式，与显示器或上位机组成网络在线控制系统。

（3）PLC指令丰富，功能也十分强大，而其编程与操作却十分简单，软件开发周期短，便于进行现场调试，同时，日后维护、程序修改甚至功能扩展都可以轻易被现场技术人员掌握，学习简单。

（4）TD200文本显示器为操作人员提供了良好的人机交流界面，同时具有体积小、重量轻、便于安装的优点。

结语：总之，随着电子秤重技术的发展，计算机秤重控制系统也一直在不断改进和创新。从当前的发展形式看，S7-200系列的小型PLC可以直接应用与水泥袋装秤重计量系统中，促进系统工作效率的提高。

参考文献：

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