中達電通股份有限公司 沈陽機電業務處             孫承誌

 

摘  要：本文通過台達自動化產品在天平自動計量控製係統上的集成應用
，表明台達自動化產品在自動化係統集成應用技術方案的性價比優勢。

關鍵字：PLC  人機界麵  伺服係統   

 

     天平廣泛應用於科研、國防、金融、建材、計量、公路、工礦等企業進行計量檢測。天平做為重要的稱量儀器，種類繁多，按使用範圍大體上可分為工業天平
、分析天平、專用天平。按結構可分為等臂雙盤阻尼天平、機械加碼天平、半自動機械加碼電光天平、全自動機械加碼電光天平

、單臂天平和電子天平。按精密度可分為精密天平、普通天平。各類天平結構各異
，但其基本原理是一樣的

，都是根據杠杆原理製成的。

    天tian平ping是shi一yi種zhong專zhuan業ye計ji量liang設she備bei，根gen據ju量liang程cheng範fan圍wei和he計ji量liang物wu體ti不bu同tong，天tian平ping的de主zhu體ti框kuang架jia和he機ji械xie結jie構gou也ye有you所suo不bu同tong

，砝fa碼ma係xi統tong也ye不bu盡jin相xiang同tong，天tian平ping係xi統tong核he心xin機ji械xie部bu件jian決jue定ding天tian平ping計ji量liang精jing度du。本ben文wen介jie紹shao的de自zi動dong計ji量liang天tian平ping專zhuan門men用yong於yu計ji量liang氣qi體ti質zhi量liang的de非fei標biao準zhun天tian平ping計ji量liang設she備bei，計ji量liang飛fei機ji發fa動dong機ji各ge項xiang氣qi體ti指zhi標biao是shi否fou滿man足zu要yao求qiu，以yi及ji提ti供gong參can考kao數shu據ju用yong於yu發fa動dong機ji研yan發fa人ren員yuan提ti高gao發fa動dong機ji性xing能neng
，對dui於yu我wo國guo飛fei機ji核he心xin部bu件jian的de研yan發fa和he提ti升sheng性xing能neng具ju有you積ji極ji意yi義yi。

    國guo內nei專zhuan業ye製zhi造zao工gong業ye天tian平ping的de研yan究jiu機ji構gou研yan發fa的de天tian平ping設she備bei加jia減jian碼ma係xi統tong均jun為wei人ren工gong或huo者zhe機ji械xie加jia減jian碼ma，操cao作zuo缺que乏fa靈ling活huo
，計ji量liang效xiao率lv和he質zhi量liang不bu利li於yu提ti升sheng設she備bei經jing濟ji價jia值zhi和he產chan品pin檔dang次ci。本ben項xiang目mu天tian平ping自zi動dong計ji量liang係xi統tong研yan發fa成cheng功gong填tian補bu了le國guo內nei天tian平ping計ji量liang設she備bei自zi動dong化hua控kong製zhi的de空kong白bai，設she備bei具ju有you完wan全quan自zi主zhu知zhi識shi產chan權quan
，控kong製zhi係xi統tong采cai用yong台tai達daPLC作為主控器
，同時驅動4軸(zhou)獨(du)立(li)交(jiao)流(liu)伺(si)服(fu)係(xi)統(tong)，上(shang)位(wei)機(ji)人(ren)機(ji)界(jie)麵(mian)監(jian)控(kong)天(tian)平(ping)運(yun)行(xing)狀(zhuang)態(tai)，輸(shu)入(ru)加(jia)碼(ma)質(zhi)量(liang)，係(xi)統(tong)實(shi)現(xian)精(jing)準(zhun)自(zi)動(dong)加(jia)減(jian)碼(ma)，無(wu)論(lun)從(cong)核(he)心(xin)部(bu)件(jian)還(hai)是(shi)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)都(dou)可(ke)以(yi)和(he)國(guo)外(wai)同(tong)類(lei)設(she)備(bei)相(xiang)媲(pi)美(mei)。

 

(1)天平開關：  采用4千瓦三相異步電動機，由接近開關控製停止位置。

(2)秤盤升降：   采用2.2千瓦三相異步電動機，由接近開關控製停止位置。

(3)自動加碼：  左右盤對稱各一套，分為公斤組（400W伺服電機驅動）
；十公斤組（400W伺服電機驅動）
；百公斤組（120W異步電機驅動）。三組砝碼應能實現0kg～199kg任意質量的自動組合。

 

（1）控製係統原理：天平自動計量控製係統采用雙主站控製方式，人機界麵和工控PC機同時作為主站監控從站PLC動作，HMI通過COM1通訊口與PLC COM1（RS232）通訊口連接，工控PC機通過COM1通訊口與PLC COM2（RS485）通訊口
，從而實現命令下達和動作反饋等監控功能，實現設備自動化控製要求。主控器台達PLC同時連接4顆獨立伺服驅動係統，高速脈衝控製伺服行進距離和行進速度，達到精確加減砝碼控製要求
，同時PLC模mo擬ni量liang采cai集ji模mo塊kuai實shi時shi采cai集ji壓ya力li傳chuan感gan器qi信xin號hao，轉zhuan換huan為wei壓ya力li數shu值zhi供gong上shang位wei機ji顯xian示shi和he程cheng序xu處chu理li使shi用yong，天tian平ping其qi他ta部bu件jian動dong作zuo條tiao件jian檢jian測ce和he動dong作zuo驅qu動dong完wan成cheng均jun由youPLC數字量輸入輸出接口按照程序邏輯輸出實現控製功能
，如圖1所示。

                        圖1 係統原理框圖

 

    （2）配置設計：控製係統技術方案配置如表1所示。表1僅列舉出控製係統主要元器件，此外還包括低壓電器（低壓斷路器


、電磁接觸器、電磁繼電器、按鈕、指示燈等）、檢測傳感器（壓力傳感器
、接近開關、行程開關等），模擬信號變送器等元器件
，此處均不予贅述。

表1係統配置設計

 

（3）台達DVP28SV11T  PLC功能描述：DVP28SV11T提供並列形式高速擴展接口，可以擴展應用多樣的網絡接口，如以太網、DeviceNet、ProfiBus以及模擬量、溫度模塊等，從而實現實時控製的要求，最多可以擴展16台模塊（左側擴充8台＋右側擴充8台），包括模擬量
、溫度、軸控、通訊等特殊擴展模塊。DVP28SV11T主機內建200KHz四軸獨立和二組直線/圓弧插補功能的運動控製指令，使得位置控製方麵的應用靈活而且方便。DVP28SV11T  PLC應用於4軸伺服定位控製
；裁料機（高速伺服控製）
；X-Y伺服機械手臂；伺服控製夾取物料應用；光電
、半導體
、紡織、節能與樓宇自動化等產業設備應用。台達DVP28SV11T  PLC產品規格：主機點數：28 ；最大I/O點數：512 ；用戶程序容量：16K Steps
；指令執行速度：0.24μS（基本指令） 

；通訊接口：內建RS232、RS485
，兼容MODBUS ASCII/RTU通訊協議；資料存儲器：10,000 Word 
；檔案存儲器：10,000 Word 
；高速脈衝輸出：支持4點 （Y0, Y2, Y4, Y6）高速脈衝輸出、2組（Y0, Y1）（Y2, Y3）AB相脈衝信號輸出及2組（Y0-Y3 & Y4-Y7）雙軸插補功能，最高均可達200KHz，內建4組硬件高速計數器。

 

 

    PLC主控器控製回路接線如圖2所suo示shi。需xu要yao指zhi出chu的de是shi，伺si服fu能neng夠gou精jing準zhun尋xun找zhao到dao上shang述shu不bu同tong公gong斤jin數shu對dui應ying的de不bu同tong角jiao度du
，伺si服fu電dian機ji拖tuo動dong減jian速su機ji帶dai動dong旋xuan轉zhuan軸zhou上shang麵mian的de若ruo幹gan的de機ji械xie凸tu輪lun係xi統tong實shi現xian自zi動dong加jia碼ma動dong作zuo
，對dui於yu電dian氣qi控kong製zhi係xi統tong隻zhi要yao能neng夠gou精jing確que找zhao尋xun到dao預yu設she要yao求qiu的de角jiao度du就jiu可ke以yi滿man足zu要yao求qiu了le。

 

    係統上電係統程序自動運行以下一係列操作：檢測天平是否關閉，如果處於關位（SQ2+）則無動作，如果未處於關位（SQ2-），將天平關閉（KM2+）
；檢測盤是否處於降位、罐是否處於退位：如果是盤處於降位（SQ4+
、SQ6+）與罐處於退位（SQ19+、SQ21+）無動作，如果不是盤處於降位（SQ4-或SQ6-）或罐處於退位（SQ19-或SQ21-），將盤升起（KM3+、KM5+）
，將罐退回（SB2+、SB4+）
，將盤降下（KM4+、KM6+）；加碼係統回零
；提示天平係統正常、允許進行手動控製操作；天平開(KM1+)[前提：左右罐處於退位（SQ19+、SQ21+），左右盤處於降位（SQ4+、SQ6+）]；平關(KM2+)；天平開關停止；[增加的一個觸摸屏上的功能按鈕，在開關天平過程中能夠在任意位置停止]
；左盤升（KM3+）[前提：天平處於關位（SQ2+）]
；左盤降（KM4+）[前提：天平處於關位（SQ2+）]；左罐進（SB1+）[前提：天平處於關位（SQ2+）
、左盤處於升位（SQ3+）]；同時有觸摸屏按鈕和外部按鈕；左罐退（SB2+）[前提：天平處於關位（SQ2+）、左盤處於升位（SQ3+）]
；同時有觸摸屏按鈕和外部按鈕；右盤升（KM5+）[前提：天平處於關位（SQ2+）]；右盤降（KM6+）[前提：天平處於關位（SQ2+）]；右罐進（SB3+）[前提：天平處於關位（SQ2+）、右盤處於升位（SQ5+）]
；同時有觸摸屏按鈕和外部按鈕
；右罐退（SB4+）[前提：天平處於關位（SQ2+）

、右盤處於升位（SQ5+）]；同時有觸摸屏按鈕和外部按鈕；按給定數值加碼[前提：天平處於關位（SQ2+）]
；係統急停：係統中所有動作全部停止[包括手動和自動的所有動作]。同時有觸摸屏按鈕和外部按鈕。

 

 

    PLC控製程序難點和複雜的地方在於從0～199Kg砝(fa)碼(ma)質(zhi)量(liang)的(de)任(ren)意(yi)組(zu)合(he)
，還(hai)要(yao)考(kao)慮(lv)到(dao)加(jia)碼(ma)質(zhi)量(liang)數(shu)值(zhi)變(bian)化(hua)後(hou)，伺(si)服(fu)要(yao)尋(xun)找(zhao)原(yuan)點(dian)，然(ran)後(hou)再(zai)運(yun)行(xing)到(dao)預(yu)設(she)角(jiao)度(du)
，左(zuo)右(you)加(jia)碼(ma)係(xi)統(tong)各(ge)一(yi)套(tao)，所(suo)以(yi)程(cheng)序(xu)量(liang)十(shi)分(fen)龐(pang)大(da)。PLC核心控製程序分別如圖3圖4圖所示。

 

    為(wei)客(ke)戶(hu)提(ti)供(gong)具(ju)有(you)良(liang)好(hao)性(xing)價(jia)比(bi)完(wan)美(mei)整(zheng)合(he)方(fang)案(an)是(shi)中(zhong)達(da)電(dian)通(tong)的(de)營(ying)銷(xiao)策(ce)略(lve)，提(ti)供(gong)穩(wen)定(ding)可(ke)靠(kao)的(de)係(xi)統(tong)集(ji)成(cheng)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)是(shi)服(fu)務(wu)客(ke)戶(hu)的(de)保(bao)證(zheng)，此(ci)次(ci)天(tian)平(ping)自(zi)動(dong)計(ji)量(liang)係(xi)統(tong)項(xiang)目(mu)結(jie)合(he)台(tai)達(da)HMI、PLC、伺si服fu驅qu動dong器qi等deng自zi動dong化hua產chan品pin，為wei客ke戶hu開kai發fa了le一yi套tao穩wen定ding可ke靠kao的de係xi統tong，不bu但dan能neng夠gou滿man足zu客ke戶hu氣qi體ti稱cheng重zhong檢jian測ce工gong藝yi要yao求qiu，而er且qie更geng提ti高gao了le天tian平ping自zi動dong計ji量liang係xi統tong的de科ke技ji含han量liang和he工gong作zuo效xiao率lv，收shou到dao了le客ke戶hu和he使shi用yong單dan位wei極ji大da認ren可ke
，客ke戶hu稱cheng後hou續xu還hai會hui有you類lei似si的de天tian平ping自zi動dong計ji量liang係xi統tong采cai用yong這zhe個ge成cheng熟shu的de技ji術shu方fang案an，再zai次ci證zheng明ming中zhong達da電dian通tong是shi客ke戶hu值zhi得de信xin賴lai的de合he作zuo夥huo伴ban。

 

［1］台達DVP－PLC應用技術手冊程序篇

［2］台達DVP－PLC應用技術手冊特殊模塊篇

［3］台達DOP係列人機界麵應用技術手冊

［4］台達ASD－A係列交流伺服驅動器使用手冊