机床电器２０１０．１ ＰＬＣ・变频器・计算机——ＰＬＣ结合ＭＣＧＳ组态软件在称重包装生产线中的应用 ＰＬＣ结合ＭＣＧＳ组态软件在称 重包装生产线中的应用 朱文胜（连云港职业技术学院，２２２００６） 摘要：以ＯＭＲＯＮ ＣＰＭ２Ａ系列可编程控制器为例，介绍ＰＬＣ及嵌入式ＭＣＧＳ组态软件在称重包装生产线中的应用。 关键词：可编程控制器；嵌入式ＭＣＧＳ组态软件；称重包装生产线 中图分类号：ＴＭ５７１．６ １ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００４—０４２０（２０１０）０１—００３４—０３ ０ 引言 工业自动称重包装生产线应用非常普遍，而物料 时自动去除附着物重量，保证称重精度； ｂ．称重计量。斗门检测传感器检测到料仓Ｂ下仓 门关闭后，ＰＬＣ控制进料电磁阀同时得电，大进料、小 输送控制系统往往是制约生产的瓶颈，采用可靠性较 高的ＰＬＣ及其ＷｉｎＣＥ监控软件构成其控制系统的主 要设备，通过数据采集、控制回路、自动顺序操作和运 算，实现包装系统的皮带过程控制和输送工艺流程的 实时监测、自动控制和系统运行诊断，满足了系统可靠 性、稳定性和实时性的要求。 本文以ＯＭＲＯＮ可编程控制器ＣＰＭ２Ａ对原包装 机进行改造的实例，介绍ＰＬＣ在自动称重包装生产线 中的应用，这种ＣＰＭ２Ａ系列ＰＬＣ机以其最优的性能 价格比受到用户的关注，在改造旧设备、生产线以及替 代进口产品方面，取得了很好的经济效益，特别是配上 嵌入式全中文ＭＣＧＳ组态软件，可迅速构成下位机监 控系统，运行于ＷｉｎＣＥ嵌入式实时操作系统，内置流 程图功能，有庞大的标准工业器件设备图形库，支持各 进料气缸同时换位，向上提起闸板执行进料工序。当 料仓内物料达到４５ ｋｇ时，大进料闸门关闭（电磁阀失 电，气缸换位）。当料仓内物料达到５０ ｋｇ时，小进料 关闭，称重结束； Ｃ．卸料。称重结束后，当检测到夹袋电磁阀处于 关闭状态时，放料电磁阀得电打开料仓Ｂ下仓门进行 卸料，卸料时问４ ｓ； ｄ．落料。４ ｓ后，夹袋电磁阀失电，使夹袋气缸换 位，让装袋后的物料落于下方的运输皮带上，由人工进 行封口，编号及堆码； ｅ．落料后将执行下一个包装工作周期，包装程序 循环进行。 实物如图１所示。 进料皮带Ｉ 、）料仓Ａ 类型ＰＬＣ等硬件设备，可以完成复杂逻辑控制，并可 根据实际工况灵活组态。经生产实践表明，该自动称 重包装生产线控制设计思路正确，运行可靠，达到了实 际生产应用的要求。 １ 自动称重包装生产线结构图与工作 原理 原系统控制为ＰＬＣ控制，但年代较早且该套设备 已陈旧，控制方案采用步进顺序功能设计。系统顺序 分为：自检、去皮、称重、夹袋检测、放料，控制过程准 Ｃ 工［工ｊ［工出料皮带 图１实物图 １．２改造后工作顺序说明 ａ，ｂ两项工作顺序与改造前包装机工作顺序ａ，ｂ 项相同。 确。但根据生产实际情况，为了提高生产效率与方便 维护，故进行改造。 １．１ 改造前包装机工作顺序说明 ａ．自检，去皮。即通过称重传感器Ｇ 、Ｇ 对放完 ｅ．卸料。称重结束后，当夹袋检测传感器检测到 包装袋已夹好（将包装袋夹于料仓Ｃ下口的工序，由 料的空料仓Ｂ即时进行重量检测，如因其它原因致使 少量物料附着于仓壁时，程序会在执行去皮运算程序 一人工操作，且可在包装过程中任一时刻进行），放料电 磁阀得电使放料气缸换位，打开料仓进行放料工序，根 ３４一 ＰＬＣ・变频器・计算机——ＰＬＣ结合ＭＣＧＳ组态软件在称重包装生产线中的应用 机床电器２０１０．１ 据对物料实测，放料时间定为３ Ｓ； ｄ．卸料后程序。卸料结束后，放料气缸关闭料仓 Ｂ下口，接着程序分为两步同时进行，可明显提高工作 效率： 其一，斗门检测传感器检测到料仓Ｂ下仓门关闭 （放料电磁阀失电）后，系统对料仓Ｂ进行称重，执行 去皮运算程序后，大、小进料气缸同时换位向上提起闸 控制，处理速度平均为０．６４ ｓ，程序容量４０９６字。 外围设备采用便携式编程器ＣＱＭ１一ＰＲＯ０１或直 接通过本机ＲＳ２３２通信端口，与上位机连接，外部输入 设备有行程开关、按钮、检测传感器和电磁阀等。 编制程序要使用外部输入相应的端子设备号：外 部输入接点闭合，操作指示灯亮，输出断开，操作指示 灯灭。 门，运行下一工作周期的进料程序。 其二，斗门检测传感器检测到料仓Ｂ下仓门关闭 （放料电磁阀失电）后，延时４ Ｓ，夹袋电磁阀失电，使装 好袋的物料落到正在运行的输送皮带上，由人工进行 封口、编号及堆码； ｅ．整个包装工作过程循环进行； ｆ．在包装机控制箱上装有一按钮，用于清仓。当 包装机出现各种异常情况时（如过多的物料附于料仓 壁，影响包装精度，或大物料卡住料仓出料口时），按下 清仓按钮强制执行清仓程序，此时大、小进料同时失电 关闭，放料气缸得电打开，夹袋气缸失电打开。利用放 料气缸动作时的振动使物料落下。清仓后，ＰＬＣ将执 行“称重计量”程序； ｇ．通过调整ＰＬＣ面板上的电位器可方便的改变 料仓Ｂ的卸料时间，称重去皮及精度调整通过称重仪 表进行调整。 改造前包装机每小时可包装２４０袋，改造后包装机 处于正常工作时可达到每小时３８０袋，主要原因是原控 制系统程序在夹袋电磁阀松开，装袋后的物料落下，完 整的一个工作周期结束后，才进行下一个循环工作周 期。改造后，在称重料仓Ｂ放料后就打开进料闸门，执 行下一个进料周期，而松夹袋放物料程序同时进行。原 程序是夹袋不松开放料，系统就不进料，而改造后的程 序是称好料后等着放夹袋，因而大大提高了工作效率。 此外，包装机下部的出料皮带运输机和其上部的 进料皮带机都是在包装机运行前人工手动操作做好准 备。原因是单位流水线生产，如因包装机出现故障而 自动停下进料皮带机，将会涉及到太多的工序，如烘干 炉要停，旋转烘干床要停，流化冷却床要停，６个中转 皮带都要停。这样会增加维护难度及影响产量，采用 人工控制时，如果称坏了，料还是要产的，此时可通过 一装置使料落在称边的一块干净空地上，等有空时组 织人工进行装包。因而此次改造对皮带不改造。 ２ ＰＬＣ选择及软、硬件设计 采用２４ Ｖ直流电源ＣＰＭ２ＡＨ一３０ＣＤＲ—Ａ，输入 为ｌ８点继电器接点，输出为１２点，内存程序循环扫描 时间定时器当前值设为０，定时器的点数为２５６， 预置值０．１～９９９．９ Ｓ。 ３ 电气控制系统设计 原控制系统在对物重测量时，处理传感器模拟信 号设备为厂家自做，非标产品，现改造时，如果选用 ＰＬＣ模拟量模块处理该传感器信号时，因其分辨率所 限，不能达到称重测量精度，通过选型，本次改造方案 采用处理称重传感器模拟信号的专业仪表ＸＫ３１９０一 Ａ１。其它如气缸，电磁阀，控制接触器及按钮等利用 原有设备。ＰＬＣ程序见图２。 ４ 监控系统设计 ＭＣＧＳ组态软件可根据实际情况增加、裁减相应 的内容，可以组态出动画窗口、曲线、报表等，并可以设 置用户权限、安全级别。其结构有主控窗口、用户窗 口、设备窗口、实时数据库和运行策略五个部分构成。 全中文工控组态软件ＭＣＧＳ是一套基于Ｗｉｎｄｏｗｓ 平台，快速构成上位机监控系统的组态软件，可运行于 Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｗｉｎｄｏｗｓ９５＼９８＼ＭＥ＼ＮＴ＼２０００＼ＸＰ等操作系 统，有庞大的标准工业器件、设备、图形库，支持各类型 ＰＬＣ可编程控制器等硬件设备，其软件使用简单，操作 方便。共设计了５个界面，分别是：主界面、流程监控、 故障报警、报表输出、操作规程。设计中对于Ｉ／Ｏ的配 置选用串行口配置，选择串行口ＣＯＭ１，则弹出设备配 置向导，选择ＰＬＣ设备系列。 设计中动画连接命令语言为ＩＦ—ＥＬＳＥ—ＴＨＥＮ。 通过设置脚本程序可以形成一个按时间循环运行方式 的过程。另外运用组态软件进行动画调试运行，会排除 现场中很多问题，可对ＰＬＣ的梯形图程序进行检测，大 大缩短了现场调试周期，使设备运行可靠性大大增加。 工业控制组态软件是可以从可编程控制器、各种 数据采集卡等设备中实时采集数据，发出控制命令并 监控系统运行是否正常的软件。组态软件能充分利用 Ｗｉｎｄｏｗｓ强大的图形编辑功能，以动画方式显示监控 设备的运行状态，方便的构成监控画面和实现控制功 一３５— 机床电器２０１０．１ ＰＬＣ・变频器・计算机——ＰＬｃ结合ＭＣＧＳ组态软件在称重包装生产线中的应用 Ｕ．ＵＵ Ｉｌ ＴＩＭ ００３ ＃０１５ ＴＩＭ００３ ｌＩ ５ 结束语 采用嵌入式ＭＣＧＳ组态软件及其平台，作为良好 的上位机人机界面，进行系统的监控和管理，ＰＬＣ作为 １０．００ Ｖ １０．００ ０．０１ １０．０４ １０．０５ １０．０６ ２００．０２ ＴＩＭ０００ １０．Ｏ１ Ｈ卜．－— ＿— ＿— — —＿ —厂＿＿ｏ 下位机执行可靠有效的控制，系统结构简洁，可靠性 运行 弱 Ｌ＿Ｊ ＴＩＭ ｌ０００ ｌ＃５ ＴＩＭ０００ 叽 ２００．ｏｃ ｌｌｎ２ ．００ｌ 卜 预信号 ０．０１ｌ ３ ２０ ０＿００ ２０厂０．、０１ ０．Ｏ４ ｌ Ｈ ２００．０１ ｌ ２００．００ ２００．０ｌ １Ｏ．０４ ０ ６４ ２品：００ ２００ ．０２ 满信号 ２００ ＩＩ ０２ Ｉ ＩＩ ｎ ２００Ｊ１．００ ０ ０２ Ｔ １０ｎ．０５ ２００．０２ １Ｏ．ＯＯ ｌＯ．Ｏ５ １Ｏ．Ｏ４ ＴＩＭ００５ ＴＩＭ００１ １０．０６ 卜＿＿Ｔ 卜＿＿— —— — 卜．＿Ｔ＿＿ｊ，Ｆ＿———ｏ ＿Ｊ 大进料小进料Ｌ————一ＴＩＭ Ｊ ｌ２５０ ｌ００１ Ｉ ｏ．１０６ ＴＩＩＭ０ ０４ ＩＴＴＭ ｌ ００４ ２５１ 夹袋检测 、 ２００．０３ Ｉ Ｉ～“ 一 ｌＴＩＭ ｊ ０＃０１５ １Ｏ．０７ ｏ ｌ ～Ｉ 图２梯形图 能（图３），并可以生成报表、历史趋势等，为工业监控 软件开发提供了便利的软件开发平台，从整体上提高 了工控软件的质量。它的功能是建立动态显示窗口， 通过提供的工具箱可方便建立实时曲线图、历史曲线 图和报警记录显示。在画面窗口中，通过对多种图形 对象的组态设置，建立相应的动画连接，用清晰生动的 画面反映工业控制过程。 图３配料系统画面 一３６一 高，在自动化生产设备中应用越来越广泛。 收稿日期：２００９—０８—１８ （上接３３页） 参考文献： ［１］ 王立权，王宗义，王淑钧，等．可编程控制器原理与应用 ［Ｍ］．哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，２００４． ［２］王卫兵．可编程控制器原理及应用［Ｍ］．北京：机械工 业出版社，２００２． ［３］陈金华．可编程序控制器应用技术［Ｍ］．北京：电子工 业出版社，１９９５． ［４］ （德国）西门子公司１Ｓ７２２００可编程控制器系统手册 『Ｚ］．２００２． 收稿日期：２００９—１１—１８ 作者简介：房驰，男，主要从事电气自动控制课程教学与 研究。 ＵＢＪ系列是友邦电气自主研发的板式螺钉压接端ｉ 子，其板式中心式（边插式）连接方式是友邦电气的独ｔ 创，拥有国家知识产权局的多项技术专利；端子中间可ｉ 以采用标记条标记，采用电脑打号，标记清晰；另外，聚＋ 碳的透明防尘盖，美观大方，并可以单个多个端子分别ｔ 安装。 ｉ 目前，上海友邦电气股份有限公司是唯一一家通十 过该项认证的中国企业。 ； 丁 ．．＋。＋．．＋ ＋．．＋．．＋。＋ ＋．．＋ ＋。＋ ＋．．＋ ＋．．＋ ＋．．＋．．—．＋一．＋ ＋，
