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1.前言
自動(dòng)定量包裝機(jī)廣泛應(yīng)用于化肥、飼料、輕工業(yè)等行業(yè)。稱重包裝技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了手工稱重、繼電器控制、硬PLC控制等幾個(gè)階段。眾所周知，硬PLC具有可靠性高、使用方便、耐惡劣環(huán)境的特點(diǎn)。然而，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，硬PLC的通用性和兼容性差越來(lái)越明顯。計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化的通信協(xié)議和成熟的局域網(wǎng)技術(shù)使得網(wǎng)絡(luò)連接非常簡(jiǎn)單，也可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)與外界連接。一個(gè)開放的系統(tǒng)可以與任何符合相同標(biāo)準(zhǔn)的其他設(shè)備或系統(tǒng)連接。那么可以把PC開放性和PLC可靠性結(jié)合起來(lái)嗎？IEC(國(guó)際電工委員會(huì))于1993年發(fā)布了IEC1131-3可編程控制器編程標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，我們可以充分利用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)或嵌入式計(jì)算機(jī)(IPC)的硬件資源。這是國(guó)際上出現(xiàn)的高新技術(shù)。
目前，自動(dòng)定量包裝機(jī)的控制系統(tǒng)大多采用硬PLC，企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大后，需要提高包裝能力時(shí)，只能采用更大容量的硬PLC控制系統(tǒng)，本來(lái)的硬PLC相應(yīng)廢棄，浪費(fèi)。本文介紹的控制系統(tǒng)只要修改CoDeSys的控制程序，就能提高包裝能力，具有很高的普及價(jià)值。
2自動(dòng)定量包裝機(jī)的部件和工作原理
2.1部分。
自動(dòng)定量包裝機(jī)主要由控制顯示部、傳感器系統(tǒng)、進(jìn)料系統(tǒng)、進(jìn)料系統(tǒng)、夾帶系統(tǒng)、秤斗、氣動(dòng)系統(tǒng)和框架結(jié)構(gòu)部組成。
2.2工作原理。
尿素、糧食等顆粒物料通過(guò)傳送帶和進(jìn)料系統(tǒng)進(jìn)入秤斗。在重力的作用下，秤斗將重力傳遞給傳感器，使稱重傳感器的彈性體變形，附著在彈性應(yīng)變梁上的應(yīng)變計(jì)橋失去平衡，輸出與重量值成比例的電壓信號(hào)，通過(guò)線性放大器放大信號(hào)，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，單片機(jī)處理后顯示當(dāng)前物料重量、各種設(shè)置參數(shù)和工作狀態(tài)，并發(fā)出粗加料、細(xì)加料、稱重完成、上下限報(bào)警等信號(hào)。這些信號(hào)通過(guò)CAN總線與工業(yè)控制機(jī)通信，工業(yè)控制機(jī)中的軟PLC按程序輸出開關(guān)信號(hào)。這個(gè)開關(guān)信號(hào)通過(guò)1/。接口控制電器的執(zhí)行部件，然后轉(zhuǎn)化為機(jī)械動(dòng)作，從進(jìn)料到接口的一系列過(guò)程控制，如清零、粗加料、細(xì)加料、夾袋、放料等。
3.控制部分。
該方案的控制部分主要由計(jì)算機(jī)、智能稱重顯示部分、I/O接口等部分構(gòu)成。如圖1所示，以下重點(diǎn)介紹計(jì)算機(jī)和智能稱重顯示部分。

3.1工業(yè)控制機(jī)
該系統(tǒng)以北京工業(yè)大學(xué)自主開發(fā)的工業(yè)控制機(jī)為上位機(jī)，可采用windows或Linux操作系統(tǒng)，采用觸摸屏技術(shù)。
目前，市場(chǎng)上出現(xiàn)的軟PLC產(chǎn)品主要有某公司的CoDeSys,某公司的SIMATICWinAC,某公司的SoftPLC，以及某公司的ISaGRAF等。在這些產(chǎn)品中，某公司的CoDeSys以其功能強(qiáng)大、可靠性高、二次開發(fā)方便、集成可視化等優(yōu)點(diǎn)，逐漸被國(guó)內(nèi)外用戶所認(rèn)可。CoDeSys由控制器應(yīng)用代碼開發(fā)編輯器、生成控制器應(yīng)用代碼的集成編譯器和數(shù)字診斷和試運(yùn)行功能三部分組成。CoDeSys編輯器完全符合IEC131-3標(biāo)準(zhǔn)，它支持該標(biāo)準(zhǔn)的5種編程語(yǔ)言，即順序功能圖(FBD)、梯形圖(LD)和結(jié)構(gòu)文本(ST)，可以在北京工業(yè)生產(chǎn)的第六種編輯器語(yǔ)言中心，可以在當(dāng)前使用它們的技術(shù)上使用它們進(jìn)行混合測(cè)試，也可以很容易地進(jìn)行混合測(cè)試。
CAN(ControllerAreaNetwork)是一種控制器局域網(wǎng)，主要用于各種設(shè)備的和控制。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、通信方式靈活、通信距離長(zhǎng)、采用非破壞性總線仲裁技術(shù)等特點(diǎn)。CAN總線為工業(yè)控制系統(tǒng)中可靠的數(shù)據(jù)傳輸提供了新的解決方案，在國(guó)外工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。因此，該方案采用CAN總線接口，選擇某公司開發(fā)的雙口隔離非智能CAN適配卡PCI-7841。該卡支持CANopen、Devicenet等CAN總線應(yīng)用層協(xié)議，并提供VB、VC下的編程函數(shù)。通過(guò)人機(jī)界面，將操作者的控制指令傳遞給智能稱量顯示控制部分，同時(shí)接受智能稱量顯示控制部分的信號(hào)和數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析、處理和顯示。
工業(yè)計(jì)算機(jī)的顯示界面如圖2所示。

3.2智能稱重顯示控制部分。
目前市場(chǎng)上沒(méi)有CAN通信接口的包裝機(jī)專用控制器，所以智能稱重顯示控制部分需要自主開發(fā)。為了縮短開發(fā)周期，通過(guò)技術(shù)改進(jìn)現(xiàn)有控制器，增加CAN通信部分。該部分以某公司的微處理器89C51為核心，通過(guò)傳感器和A/D轉(zhuǎn)換收集稱重信號(hào)。經(jīng)過(guò)處理，這些信息通過(guò)SJA1000和CAN接口電路(主要由PCA82C250組成)發(fā)送到CAN總線，并與上位工業(yè)控制機(jī)進(jìn)行通信。SJA1000是某公司生產(chǎn)的獨(dú)立CAN控制器，符合CAN2.0B協(xié)議，具有完成高性能通信協(xié)議所需的所有必要性能，可以完成CAN總線協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈層的所有功能。PCA82C250是CAN控制器和物理總線之間的接口，可以提高CAN控制器與物理總線之間的抗干擾能力，如圖所示。

4.結(jié)束語(yǔ)
該控制系統(tǒng)采用CoDeSys和CAN總線技術(shù)，簡(jiǎn)化了硬件結(jié)構(gòu)，完全符合開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的要求，能夠滿足工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域?qū)刂葡到y(tǒng)開放性和靈活性的要求，為未來(lái)工業(yè)自動(dòng)化向更高層次的整合提供可靠的技術(shù)保障。通過(guò)模擬試驗(yàn)，該控制方案達(dá)到了預(yù)期的效果，具有廣闊的應(yīng)用前景，具有良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

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