基于PLC和称重传感器的附油定量灌桶控制器设计

2017-08-04

  目前,轻油定量灌装自动化系统已在军内外油库广泛应用;粘油定量灌桶作业常采用人工控制的磅秤计量方式,工作效率低,劳动强度大。粘油定量灌桶常通过加温减小粘度,采用轻油定量灌桶控制方式,采集现场流量、温度仪表的数据,进行数据处理判断后,再进行相关的控制操作,如电机的控制,阀的开闭等。这样实施粘油自动定量灌装,虽然提高了工作效率,但温度补偿对计量精度的影响较大。为此,本文设计出基于S7-200 PLC和称重传感器的油料灌桶控制器。
  1 基本功能
  (1)多通道粘油定量灌桶控制。采用的EM-231模拟量输入模块有四个模拟量输入通道,因此该控制器最多可以同时控制四个通道的油料灌装,大大提高了灌装效率。
  (2)称重传感器数据采集。称重传感器的信号通过变送器和模拟量输入模块传入PLC,PLC根据采集到的数据进行相关动作。
  (3)电动开关阀自动控制。PLC根据阀门控制算法确定并发出开阀或关阀信号,控制电动开关阀的开闭,以达到精确灌装目的。
  (4)人机交互。可以通过现场的HMI触摸屏和远程的上位机对现场进行实时监控,及时掌握灌桶现场的情况,同时可以根据情况进行远程控制。
  (5)数据通信。系统设计到的通信主要包括现场设备与PLC、PLC与HMI触摸屏和PLC与上位机之间的通信。
  (6)系统故障自诊断。通过系统故障自诊断可以检测出当前PLC的通信状态,模拟量输入和开关量输入是否正常,以及电源是否处于接通状态。可以提高系统的可靠性,出现问题及时发现及时解决。
  2 硬件配置原理
  本文选用西门子S7-200PLC控制器,可以实施多通道定量灌桶控制。PLC通过以太网和上位机进行通信,上位机通过组态软件即可对灌桶现场实施实时监控。在本设计中,需连接的现场主要设备有:
  (1)四线制称重传感器,将重量信号转换为电压信号。
  (2)TR2004多路重量信号变送器,将称重传感器传来的电压信号转换为标准的4―20mA电流信号输出。
  (3)控制用执行器类,实现灌桶的流程控制。如管道泵、电动开关阀等的开闭。
  (4)HMI智能终端。通过使用HMI智能终端,使操作人员能实时了解灌装过程的情况。
  以其中一个通道为例,结构图如图1所示。
  以上控制算法中的冲量c w主要由灌桶速度和电动开关阀的开关速度决定,要通过现场反复实验得出。
  4 结束语
  综上所述,基于PLC和称重传感器的自动灌桶控制器,原理简单易懂,操作控制方便。与传统的人工磅秤计量相比,具有计量精度高、安全高效、便于管理等显著优点,是油库实现自动灌桶的一个研究方向。