在工业电子秤中应用可编程序控制器技术的探索与实践

阐述在工业电子秤控制系统中应用可编程序控制器技术的原理、设计思路以及应 用实践。

一、前言

可编程序控制器（简称PLC)是目前迅速发展并得到广泛应用的新一代工业自动化 控制装置。它一般由控制部分、输入部分和输出部分组成。控制部分是PLC的核心部 分，采用微处理器和存储器，支配控制系统工作的程序存放在存储器中，微处理器执行 程序来完成控制任务。输入部分直接受来自操作台上的工作指令，或来自被控对象上的 各种状态信息，如按钮、行程开关的信号等。输出部分用来接受程序执行结果的状态，以操作各种被控对象，如电动机、电磁阀等。

PLC主要用于工业控制，用来替代继电器控制系统。它的功能十分完善，具有逻辑 控制、步进控制、数据处理、定时控制、监控、停电记忆、故障诊断、通讯联网等基本 功能。与一般的继电器控制系统相比，它具有以下优点：

1 灵活通用

2.使用方便、维护简单

3.安全可靠

4.环境适应性好

5.扩展方便

目前，PLC广泛应用在冶金、化工、机械、电子、轻工、交通等几乎所有的工业控 制过程中。近年来，随着现代化工业的不断发展，对工业衡器、大型称重设备的自动化 要求越来越高，其控制系统也越来越复杂，PLC在其中得到了充分的应用，如我所研制 的火力发电厂皮带秤实物校验装置。

二、皮带秤实物验装置的原理

皮带秤实物校验装置是用实物（燃煤）来校验皮带秤的高精度静态料斗秤，是火力 发电厂燃煤计量的衙要组成部分。首先，它通过自校挂码系统使装置的整体计量性能达 到或超过I I I级秤要求，然后称量出一定质量的燃煤，将其输送至位于下级的皮带 秤，最后根据实物校验装置的称量数据去校准皮带秤，从而实现皮带秤的实物校验。这 种校验方式相比其它几种校验方式（如链码方式）精度高出许多。

三、在实物校验装置中应用PLC技术的实践

由上述校验原理可知，实物校验装置的电气控制系统较为复杂。执行元件主要包括 砝码提升机、犁煤器电机、调速给料机、振动电机等，根据实际需要还可配备连接皮带 机、电动三通、电铃等。此外、各执行元件之间、本装置与电厂输煤系统之间有众多的 连锁、互锁和顺序控制，称重仪表与PLC之间也有可能需要通迅联系。针对上述实物校 验装置的特点，充分应用PLC的各种功能，我们对电气控制系统的设计如下图所示：

如图所示，PLC是整个电气系统的控制核心，由它接受各种操作指令和状态信号， 根据我们预先编写的控制程序，发出控制指令，指挥各执行元件的动作。砝码提升机用 于加载砝码，进行装置自校验。通过PLC,既能对砝码进行单个控制，便于设备调 试；也可根据检定规程的要求，对砝码的加卸载程序进行预先设定，使装置能按检定规 程自动进行偏载试验，蠕变试验，进程、回程校验等。犁煤器用于控制料斗进煤。当需 要进煤时，由PLC控制犁煤器放下，上级皮带中的煤即落入料斗。进煤到一定量后（此 称量值可在仪表中预先设定），称重仪表发出信号给PLC, PLC可使犁煤器自动抬起，防 止人为操作中的疏忽可能引起的超载或溢煤。调速给料机用于控制放煤，通过PLC不但 能方便的给料机进行启停控制和多级调速（装置需在不同流量下对皮带秤进行校验）， 还可将下级皮带的启停信号输入PLC与给料机进行连锁，防止事故发生。按钮信号、砝 码提升机与犁煤器的行程开关信号、仪表的输出信号、下级皮带的连锁信号等一般均为 开关量信号，可直接接入PLC输入模块，无需转换，十分方便。PLC的输出也为开关量信V.能方便地接入被控元件的控制回路中。各个被控元件可按要求在PLC程序进行连 锁、延时等，使系统具有软硬件双重保护，防止误操作。砝码提升机、犁煤器还能在程 序中设时间保护，防止因行程开关故障造成的电机损环。电厂的输煤线上，一般工业环 境较为恶劣，使用PLC能大大提高系统的可靠性。PLC具有标准RS232—C通讯接口，能与 触摸屏、计算机等进行通讯。PLC与触摸屏进行通讯，使所有操作均在触摸屏上进行， 来替代按钮，从而使整个操作控制系统结构更简单、维护更方便。PLC与电厂的上位计 算机进行通讯，把实物校验装置各设备的状态等信息传递给上位机，能使电厂对实物校 验装置进行远程监控，以便对整个输煤系统实行统一管理。

四、在其它工业衡器中的应用

除皮带实物校验装置外，PLC在分布式连续配料系统，定值包装称量装置等许多电子秤中都有很好的应用。在分布式连续配料系统中，PLC对各个配料设备进行就地控制，实现各设备的定量放料和顺序启停，保证相关设备之间的连锁。使配料系统连续循环运 作。在运行过程中，PLC如发现设备的状态出错或其它错误，将发出声光报警，并停止 相关设备运作。PLC与上位机进行通讯，为上位机提供各设备的状态信息，便于上位机 对系统运行情况实现监控。上位机对PLC发出各种指令并可对其程序和参数等进行修 改，从而构成完整的管理网络。在定值包装称量装置中，PLC可对装置的定值称量、包 装、运输等进行连续控制，大大提高了生产效率。

五、PLC的选用

在工业电子秤中应用的PLC，既要满足系统的控制需要，以要经济实用。因此，我们 在系统的设计中，一般采用C0M1系列可编程序控制器。该系列控制器体积 小、功能强，尤其是以下几个特点造合在工业电子秤控制系统中的应用：

1.中央处理可提供16点输入，运算速度快。这就为电子秤所要求的控制精确、反应速度 快的提供了保证。

2.模块化I/O接口，可被扩展以增加I/O容量。造合于不同的工业电子秤控制系统对各 种输入信号量与输出控制量的需要。

3.内装有高速计时器和计数器。造用于电子秤的试验、标定、校验过程中对顺序控制、 时间保护等的需要。

4.既可在PLC机上编程，也可用手持式编程器编程。可满足技术人员针对复杂的现场条 件进行现场调试和现场修改的需要。

5.具有先进灵活的通讯功能。可方便地实现与上位机、触摸屏等的通讯联系，也可与 其它PLC联接组成PLC控制网络或计算机一 PLC控制网络。

六、结论

在工业电子秤控制系统中应用PLC控制方式替代继电器控制方式，实践中己被证明是一 种自动化程度高、先进可靠的控制方式。由此设计制造的电子秤设备操作简单，维护方 便，非专业人员经过简单培训就可熟练掌握。近年来，我所在北仑发电厂，巨化集团电 厂，杭州半山发电厂，岳阳石化热电厂，钱清发电厂等单位设计制造的皮带秤实物校验 装置以及其它一些工业电子秤设备均采用了PLC控制方式，使用情况良好，投产多年来，控制系统一直安全可靠地运行，赢得用户好评。

随PLC工艺水平的不断提高和电子秤设备的日益自动化、多样化，PLC在电子秤中的应用 也将越来越广泛。