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0 引言

動(dong)(dong)態檢重秤是在全自動(dong)(dong)生產線(xian)實時運行條件下對產品動(dong)(dong)態稱(cheng)(cheng)重，并(bing)根(gen)據稱(cheng)(cheng)重結果對產品進行自動(dong)(dong)分類(lei)的設備(bei)。本文以(yi)潤滑油200 L灌裝線(xian)在線(xian)動(dong)(dong)態檢重秤為題進行規劃設計(ji)，指標要求(qiu)如下:

(1)成品潤(run)滑(hua)油200 L桶重量為185.3 kg，企(qi)業允(yun)許的(de)偏差范(fan)圍為(185.3±0.3)kg，本文設計的(de)動態(tai)檢重秤的(de)偏差要控(kong)制在±0.1 kg范(fan)圍內。

(2)可對灌裝線上(shang)的(de)成(cheng)品200 L桶進(jin)行實時檢重，當重量超過允許的(de)上(shang)限(xian)值和下限(xian)值時，能自動將(jiang)其從生產線上(shang)篩(shai)選(xuan)或剔(ti)除(chu)出去(qu)同時發出聲(sheng)光報(bao)警信(xin)號。

(3)動態檢(jian)(jian)重秤的(de)檢(jian)(jian)重速度(du)要達到(dao)120桶(tong)/小時。

(4)可將稱重數據及時地反饋給灌裝機控制器，進而調整灌裝量，節省原材料，為企業的成本控制和精細化管理提供技術保障[1]。

1 動態檢重秤組成及工作原理

動態檢重秤由輸送機、稱重傳感器、稱重顯示控制器、控制系統、剔除裝置組成。輸送機放置在稱重傳感器的秤臺上，輸送機由電動機、減速器和輸送輥三部分構成[2]。動態檢(jian)重秤配置(zhi)如(ru)圖1所(suo)示，控制系統(tong)結(jie)構如(ru)圖2所(suo)示。

圖(tu)1 動態檢重秤配置(zhi)示意 

圖(tu)2 動態檢(jian)重秤控制系統結構(gou)  

2.2 電氣主回路設計

動(dong)態檢重秤主回(hui)路如圖3所示(shi)，主要(yao)包(bao)括:斷(duan)路器(qi)、接觸器(qi)、浪涌(yong)保(bao)護(hu)器(qi)(SPD)、隔離變壓(ya)器(qi)、開(kai)(kai)關電(dian)源(yuan)(yuan)、PLC、皮帶輸送機(ji)、稱重顯示(shi)控制器(qi)等。系(xi)統通(tong)過QF1開(kai)(kai)關接通(tong)，主電(dian)路各設備接通(tong)得電(dian)。由于(yu)是交流(liu)三(san)相供電(dian)，供電(dian)電(dian)壓(ya)為380 V，但系(xi)統的PLC輸入控制回(hui)路、觸摸(mo)屏(ping)、中間繼(ji)電(dian)器(qi)需要(yao)提(ti)供直(zhi)流(liu)24 V電(dian)壓(ya)供電(dian)，因此需通(tong)過開(kai)(kai)關電(dian)源(yuan)(yuan)提(ti)供24 V直(zhi)流(liu)電(dian)源(yuan)(yuan)供電(dian)。PLC電(dian)源(yuan)(yuan)管理由隔離變壓(ya)器(qi)后220 V交流(liu)和開(kai)(kai)關電(dian)源(yuan)(yuan)供電(dian)。

圖(tu)3 電氣主(zhu)回路  

表3 數(shu)字量輸出地址分配     

圖(tu)4 PLC主(zhu)機控制回路接線  

3 動態檢重秤軟件設計

3.1 觸摸屏程序設計

首先借助Vijeo Designer編程軟件對觸摸屏畫面組態設計，編輯工藝界面、手動界面、報警界面等，如圖5～圖7所示。然后通過筆記本電腦與施耐德GXU3512觸摸屏通訊接口將編制完成的“文件”下載至觸摸屏處理器中，并建立觸摸屏與PLC之間的通信[2]。組態畫面包括當前重(zhong)量(liang)、系(xi)統的啟(qi)停、累計(ji)桶數、累計(ji)重(zhong)量(liang)、皮(pi)帶運行時(shi)間(jian)等參數設定(ding)。

圖5 編輯“工(gong)藝界面” 

圖6 編輯“手(shou)動(dong)界面(mian)” 

圖7 編輯“報警界面”   下載原圖

3.2 PLC程序設計

3.2.1 硬件組態、主程序設計

施耐德TM218LDA16DRN PLC作為本文控制系統的中樞，依據圖2所示控制流程，利用So Machine M218 v2.0.31.45編程軟件進行硬件組態和稱重顯示控制器組態設定，如圖8、圖9所示。編寫控制梯形圖，如圖10～圖12所示，實現:皮帶輸送機啟停及相應的邏輯控制;實時檢重、超偏差剔除、故障提示及報警;設置必要的保護控制[3]。

圖8 控制(zhi)系統硬件組態 

圖9 Ind131稱重(zhong)顯示(shi)控(kong)制器(qi)組態(tai)設(she)定 

圖1 0 主程序 

圖(tu)1 1 控制程序1 

圖1 2 控制程(cheng)序2 

圖1 3 變(bian)量設定 

圖1 4 Modbus主站(zhan)配(pei)置 

圖(tu)1 5 Modbus從站配置(zhi) 

圖1 6 串行線路設置   下載原圖

(3)在PLC軟件調試(shi)(shi)正(zheng)常和觸摸屏組態軟件編制結束后(hou)，整(zheng)個系統(tong)進行聯合調試(shi)(shi)。對現場(chang)稱重信號(hao)、位(wei)置檢測(ce)信號(hao)、反饋(kui)信號(hao)和所(suo)有(you)電機按實際控制要(yao)求進行模擬運行，檢測(ce)整(zheng)個系統(tong)的運行和性能(neng)能(neng)否滿足設計要(yao)求。當一切測(ce)試(shi)(shi)正(zheng)常后(hou)，還(huan)要(yao)進行模擬故障報警情況(kuang)的測(ce)試(shi)(shi)，所(suo)有(you)測(ce)試(shi)(shi)數據鏈均正(zheng)常后(hou)，系統(tong)調試(shi)(shi)完成。

4 抗干擾分析提高檢重秤的精度

4.1 影響動態檢重秤精度的主要要素

(1)所稱(cheng)量產品(pin)的(de)(de)體(ti)積、目標重(zhong)(zhong)量及(ji)(ji)輸送速(su)度(du)(du)等(deng)。本文(wen)稱(cheng)重(zhong)(zhong)的(de)(de)為200 L桶潤滑(hua)油晃動較小，輸送速(su)度(du)(du)為120桶/小時，與灌裝線(xian)速(su)度(du)(du)及(ji)(ji)稱(cheng)重(zhong)(zhong)控制儀表速(su)度(du)(du)匹配。

(2)所選擇(ze)的稱(cheng)重(zhong)傳(chuan)感器及稱(cheng)重(zhong)控制(zhi)儀表精(jing)度。本文選擇(ze)的是梅特勒(le)托利多的稱(cheng)重(zhong)傳(chuan)感器及控制(zhi)儀表，精(jing)度達到0.1 kg。

(3)所處(chu)環境的溫(wen)度(du)(du)、濕度(du)(du)、地(di)面振(zhen)動(dong)及空氣(qi)流通度(du)(du)。動(dong)態(tai)檢重秤安裝于車間一層(ceng)，地(di)面平整(zheng)，環境溫(wen)度(du)(du)、濕度(du)(du)穩定，地(di)面振(zhen)動(dong)較(jiao)小。

4.2 抗干擾分析

本文硬件(jian)上在設備(bei)選型和(he)線(xian)路設計(ji)充分考慮抗干擾，主要采(cai)取的(de)措(cuo)施:

(1)電(dian)(dian)磁(ci)屏蔽(bi)。本文(wen)通(tong)過三項措施進行(xing)電(dian)(dian)磁(ci)屏蔽(bi):控制電(dian)(dian)纜采用帶(dai)屏蔽(bi)的(de)(de)雙絞電(dian)(dian)纜;敷設在帶(dai)蓋的(de)(de)鍍鋅碳鋼匯線橋架內且橋架間(jian)有(you)良好的(de)(de)電(dian)(dian)氣連接;控制電(dian)(dian)纜保(bao)持與電(dian)(dian)力電(dian)(dian)纜的(de)(de)平行(xing)鋪設距離(li)大于600mm以防止外界電(dian)(dian)磁(ci)干擾。

(2)接(jie)(jie)(jie)(jie)地(di)(di)抗干擾。本文(wen)采用將所有信(xin)號回路通過導線(xian)引至一個公共(gong)接(jie)(jie)(jie)(jie)地(di)(di)點接(jie)(jie)(jie)(jie)地(di)(di)。信(xin)號地(di)(di)與電源交流地(di)(di)必須分開，信(xin)號電纜(lan)的屏(ping)蔽地(di)(di)與PLC系(xi)統設(she)備(bei)地(di)(di)共(gong)用，縮短接(jie)(jie)(jie)(jie)地(di)(di)線(xian)長度，按照標準規范(fan)使用接(jie)(jie)(jie)(jie)地(di)(di)線(xian)及端子。

(3)防雷抗干擾。本文通過電纜外層屏蔽、合理布線、安裝浪涌保護器(SPD)這三種保護措施進行防雷抗干擾[4]。

5 動態檢重秤測試與性能評價

動態檢(jian)(jian)重秤(cheng)調(diao)試完成后，依(yi)據(ju)《JJG539-2016年數字(zi)指示秤(cheng)檢(jian)(jian)定(ding)(ding)規程》使用檢(jian)(jian)定(ding)(ding)合格的200 kg標(biao)準砝碼進行(xing)(xing)了(le)(le)兩周(zhou)的運行(xing)(xing)測試，采集了(le)(le)10組、40個測量(liang)數據(ju)進行(xing)(xing)統計分析，如(ru)表(biao)5所示。動態檢(jian)(jian)重秤(cheng)測量(liang)精確，運行(xing)(xing)速度(du)與灌(guan)裝線匹配，抗干擾能力(li)強(qiang)，完全(quan)符合工(gong)藝技(ji)術(shu)要(yao)求(qiu)且設定(ding)(ding)操作簡便。

表(biao)5 動態檢(jian)重秤測試數(shu)據分(fen)析     

本文從動(dong)態稱重(zhong)(zhong)(zhong)設(she)計(ji)入手，通過施(shi)(shi)耐德PLC在動(dong)態檢(jian)(jian)重(zhong)(zhong)(zhong)秤中的(de)應用，實(shi)(shi)現了潤滑油200 L成品(pin)桶的(de)100%在線(xian)稱重(zhong)(zhong)(zhong)，比傳統定時(shi)人工抽(chou)檢(jian)(jian)效率提(ti)高10倍，節省了人工成本，特別是大(da)桶重(zhong)(zhong)(zhong)，人工很(hen)難(nan)搬(ban)運，在線(xian)實(shi)(shi)時(shi)稱重(zhong)(zhong)(zhong)優勢明顯;可將測量數據反饋至灌裝機，實(shi)(shi)現自動(dong)調(diao)整灌裝量，大(da)大(da)節省成本;借助(zhu)網絡可實(shi)(shi)現對(dui)生產線(xian)產品(pin)重(zhong)(zhong)(zhong)量實(shi)(shi)施(shi)(shi)遠程監控，提(ti)高企業的(de)信息化水平(ping)，值得普遍(bian)推廣。