基于PLC称重模块和触摸屏的称重系统设计_开题报告

电子称重仪器是配置有电子称重装置的衡器，主要有称重传感器、承载器、称重仪表等三部分组成。电子称重仪器的工作原理是将作用在承载器上的质量或者力通过称重传感器转换为与之成正比的电信号，再以模拟或者数字量的形式在称重仪表上显示出来。表1 为电子称重仪器分类：

表1  电子称重仪器分类

名称

称重方式

秤架结构

传感器原理

称重仪表

其它

皮带秤

动态

双杠杆式

悬臂式

悬浮式

电阻应变式

压磁式

振弦式

核子式

模拟式

数字式

微机式

单托辊式

多托辊式

汽车衡

静态

动态

机械式

电子式

机电结合式

电阻应变式

压磁式

数字式

微机式

固定式

便携式

料斗秤

静态

准动态

机械式

电子式

机电结合式

电阻应变式

压磁式

振弦式

差动变压器式

模拟式

数字式

微机式

非连续

式

累计式

轨道衡

静态

动态

轴计量式

转向架计量式

列车计量式

电阻应变式

数字式

微机式

无基坑

浅基坑

深基坑

吊秤

静态

动态

吊车秤

吊钩秤

电阻应变式

电容式

压磁式

直线式

无线式

有线式

（一）、国内电子称重仪器发展现状：

国内从20 世纪60年代中期开始研制和生产电子秤，初期为模拟指针式，20 世纪80年代中后期发展成数字式，20世纪90年代末至21世纪初已研制开发出微机式产品。

目前国内电子衡器的发展水平大体相当于发达国家20世纪90年代的水平，少数产品的技术已处于国际领先水平，例如中船重工集团第七〇七研究所研制的HW-2000动态汽车衡的几项新技术：无开关判别车辆、浅基坑整体秤台和无基坑结构以及防作弊功能。

（二）、国外电子称重仪器发展现状：

发达国家在电子称重方面，无论是从技术水平和品种方面看，还是从规模等方面看，都达到了较高水平。特别是在准确度、长期稳定性和可靠性等方面都有了很大的提高。静态商用秤已做到OIML规定的3000d，最高可做到6000d；在稳定性方面要求1年内不允许超差；在可靠性方面称重传感器在正常使用条件下的寿命一般在10年以上，仪表的平均故障间隔时间(MTBF)都超过了2000h，有些产品达到了5000h；工业用电子秤的准确度一般能做到0.1%～0.3 %左右。

表2为国内外电子衡器准确度对比表。

表2 　国内外电子秤衡器准确度对比　

名称

国内精确度

国外精确度

　 商用静态秤

　3000d

　6000d

静态工艺秤

　0.15%～0.3%

　0.1%～0.3%

动态计量皮带秤

　0.25%～0.5%

　0.1%～0.25%

　 动态轨道秤

　0.2级

0.2级

动态汽车衡

　0.2级

0.2级

　　同时，国内电子衡器数量所占比例仅为衡器的6.6%；品种少，功能不齐全；关键元器件的稳定性和可靠性与进口产品比较还有差距。表3为国内外电子衡器占衡器比例对照表：

表3 　国内外电子衡器占衡器比例对照

区域

工业电子衡器比例/ % 

商用电子衡器比例/ %

国内

40.8

6.4

国外

80～90

50～60

 目前国内外有许多称重装置采用微机进行信号转换和数据处理，但设备庞大，结构复杂且成本高，需要专人操纵与维护，一旦损坏，维修不便。本文所设计的称重系统用PLC代替微机进行控制。该装置具有较高的抗干扰能力，可在恶劣环境中稳定可靠地工作;具有较高的称重精度，误差控制在0.5-2%范围以内。在保证仪器精度、稳定性和可靠性的前提下，尽量使其具有简单的结构。按此原则，采用模块化设计思路，整个系统由PLC、称重模块和触摸屏（HMI）三部分组成，结构简单，使用寿命长。电路部分的设计具有通用性，更加符合现场测试与升级的需要。图1是称重系统的组成结构：

               

 图1 称重系统的组成结构

 西门子 S7系列PLC具有许多优点，如：可靠性高，抗干扰能力强，适于恶劣环境；体积小，功耗低；编程简单，可在线调试；通信能力强等。这些优势使得它适用于各行各业、各种场合中的检测及自动化控制的需要。其强大功能不仅表现在对数字量的灵活控制，而且利用其扩展模块也可以实现对模拟量的简单控制。

人机界面（HMI）是PLC的一种外部设备，当HMI与PLC连接并实现通信后，通过HMI上的屏幕即可实现对系统工作过程的设置和监控，拥有极大的便利性。

本文提出一种基于PLC、称重模块和触摸屏的称重系统设计，该方案采用西门子S7-200PLC和X-TJ11系列称重模块为系统核心控制器，模拟两种物质的称重，实现固体混料称重设计和成本计算，为继电接触器系统改造提供了思路。整个不仅系统结构简单、操作界面友好，而且硬件成本低廉。同时，一旦称重传感器、PLC等部件出现故障时，更换故障部件也极为便捷。

二、^范文提纲：

1Modbus协议在通信中的应用

1.1Modbus从站协议

1.2Modbus主站及从站指令指令

2 昕源电子SX-TJ11称重模块说明

2.1SX-TJ11称重模块的结构和工作原理

2.1.1传感器部分

2.1.2接线盒部分

2.2SX-TJ11称重模块寄存器功能说明

3.称重系统组成结构及硬件连接图

4 称重系统程序设计

4.1 PLC主站程序设计

4.1.1主站地址、从站地址和传输参数等的设定

4.1.2被测物体质量的测定和测量结果数值的转换

4.1.3被测物成本的自动计算

4.2 Smart 700触摸屏组态设计

4.2.1主画面、系统画面、报警画面的设计

4.2.2成本记录画面的设计

5 系统硬件连接、程序下载及调试

6结论

7致谢

三、参考文献:

[1]廖常初.《S7-200PLC编程及应用》[M].北京：机械工业出版社，2010.

[2]廖常初.《PLC编程及应用》[M].北京：机械工业出版社，2011.

[3]蔡杏山.《零基础轻松学西门子S7-200PLC技术》[M].北京：人民邮电出版社，2010.

[4]公利滨.《图解西门子PLC编程108例》[M].北京：中国电力出版社，2015.69-72.

[5]高安邦，石磊，张晓辉.《西门子S7-200/300/400系列PLC自学手册》[M].北京：中国电力出版社.

[6]郑凤翼.《图解PLC控制系统梯形图和语句表》[M].北京：人民邮电出版社，2010.

[7]张晓君，丁宝琦，吴光路.《电气控制线路讲用200例》[M].北京：化学工业出版社，2011.

[8]李全利.《可编程序控制器及其网络系统的综合应用技术》[M].北京：机械工业出版社，2005.

[9]岳庆来.《变频器、可编程序控制器及触摸屏综合应用技术》[M].北京：电子工业出版社，2010.

[10]Dragan Cveticanin，Georg Wendl.《Dynamic Weighing of dairy cows:using a lumped-parameter model of cow walk》[Z].://.journals.elsevier.com/computers-and-electronics-in-agriculture，13 June 2003.

[11]韩裕生，乔志花，张金.《传感器技术及应用》[M].北京：电子工业出版社，2013.