MCGSTPC觸摸屏與西門子plc應用于定量包裝機械

2.2 工作原理

   采用西門子plc控制的稱重式自動定量包裝機的工作原理：當儲料斗中物料足夠，在重力的作用下進入重力供料裝置，完全打開料門進入大給料狀態。當到達給定大給料重量時，關閉給料門，留一條狹縫，進入小給料狀態。當到達給定小給料重量時，完全關閉給料門，經過一定的空中落料，稱量斗穩定，并且卡袋機構卡緊時，卸料門打開，物料進入放料斗，再落入袋內，完成一個包裝循環。
3.控制系統硬件設計

   該系統主要為開關量控制，料門的全部動作由氣缸驅動，而氣缸又由相應的電磁閥控制。設備即可以手動操作也可以自動操作。手動操作要求用按鈕對機器的每一步運動單獨進行操作控制。自動操作要求按一下自動/手動選擇開關，機器自動地、連續不斷地周期性循環。在工作中若按下停止按鈕，則機器繼續完成一個周期的動作，回到初始狀態后自動停止。根據稱重式自動定量包裝機的操作和控制要求，控制系統選用西門子公司的SIMATICS7-200系列西門子PLC，此系列的PLC具有結構緊湊、模塊化、可擴展性強、指令集豐富等特點。所選CPU 的型號為CPU 226 AC／DC／REL，它提供24 個數字量輸入和16個數字量輸出，輸入／輸出接口電路均采用了光耦合電路，對外界接口具有很強的適應性。并且2個RS485 通訊/編程口，具有PPI通訊協議、MPI通訊協議和自由方式通訊能力。由于要處理傳感器的模擬量輸入信號，所以擴展了一個EM235西門子plc模擬量處理模塊，該模塊具有4 路模擬量輸入。監控采用TPC1162HI昆侖通態觸摸屏對整個系統進行過程監控顯示以及參數設定等功能，可以通過PPI協議和s7-200系列西門子PLC的編程口或擴展通訊口直接通訊。

4.控制系統軟件設計

控制系統軟件設計為各功能軟件設計，包括顯示功能、參數設定功能、自動修正給料量功能、通訊功能等。

4.1 稱重信號處理

由于西門子plc系統中稱量信號存在干擾，需要對信號進行濾波處理，并判斷信號是否穩定，讀數是否準確。所謂數字濾波，就是通過一定的計算或判斷程序減少干擾在有用信號的比重，是一種程序濾波即軟件濾波。常見的濾波方法有限幅濾波、限速濾波、中值濾波、滑動平均濾波等。本系統采用滑動平均濾波方法，系統采集的信號是與重量成正比的電壓信號。這類信號的特點是存在一個平均值，信號在某一數值范圍附近作上下波動，在這種情況下僅取一個采樣值作為判斷依據顯然是不準確的。采用滑動濾波方法可以得到較好的效果。該方法采用最新采集的一個數據替換n 個暫存數據中的最早的一個數據，使得n 個暫存數據始終是最近的數據。求平均后所得數據既反映了最近的數據變化，又克服了隨機誤差帶來的響。

所求的平均值為

當標準差σ 小于設定值時，則系統穩定，當前值即為稱量值。根據系統要求的精度不同，可以設定不同的值。

4．2 西門子PLC程序設計

根據稱重式自動定量包裝機的操作要求，確定各動作的順序和相互之間的關系，畫出程序流程圖，再由西門子PLC輸入輸出的邏輯關系編寫出梯形圖。本系統輸入端口定義為自動手動按鈕、卡袋復位按鈕、單步執行按鈕、總復位按鈕、停止按鈕、卡袋開關等，輸出端口定義為稱量斗穩定指示、大給料氣缸動作、小給料氣缸動作、卸料氣缸動作、卡袋氣缸動作、系統報警等。輸出采用西門子公司STEP7-Micro/WIN32 軟件進行編寫。
4.3 MCGSTPC昆侖通態觸摸屏顯示畫面設計

TPC1162HI除LCD顯示窗之外，用來完成畫面跳轉，開關量、位狀態設定等功能。本系統中通過TPC1162HI來可以設定灌裝目標重量、大給料量、小給料量，同時實時監控稱量重量，并且查看灌裝數據。