西门子Siwarex模块是直接集成在S7-200和S7-300 PLC中具有称重功能的扩展模块。随着自动化水平的不断提高,PLC自动控制技术在定量包装生产中应用越来越多,在粮食、化肥、饲料和轻工等行业中都有广泛应用。相对于传统的称重仪表控制,集成了Siwarex称重模块的S7-200或300PLC 能够将称重和控制功能完美的结合在一起,实现了高速和高精度的称重包装应用。
Siwarex MS模块具有称重的全部功能,包括自动调零和标定等功能,同时具有称重传感器的温度和激励电压补偿功能。可以将重量数据直接送入S7 PLC 的CPU中。
2. 称重包装机的工作原理
2.1 包装机的组成
称重式自动定量包装机由供料部分、称重控制部分与卸料部分组成。供料部分分为储料斗和重力供料装置。储料斗用于存储需要灌装的物料,重力供料装置主要是向称量料斗中提供物料。称重部分即称量斗,它通过和称重传感器相连,测量物料重量。卸料部分用来完成标准重量物料的卸料装袋过程(如图1)。
2.2 称重控制系统配置
根据称重式自动定量包装机的操作和控制要求,控制系统使用SIMATICS7-200 系列PLC,并扩展两只Siwarex MS模块,组成一个双称重斗包装机系统。称重式包装机系统料门的动作由S7200 PLC控制,称重传感器的信号通过MS称重模块转换成重量值。
另配有一只文本显示屏,用于对整个包装机系统包括称重斗进行过程监控显示、标定以及参数设定等功能。设定灌装目标重量、大给料量、小给料量,同时实时监控称量重量,并且查看灌装数据。并同时作为斗秤的操作显示界面,实现调零,标定和各种秤数据的设置和显示。
同时可以利用
2.3 工作原理和流程
称重式自动定量包装机的工作原理流程图(如图2) 所示。当储料斗中物料足够,在重力的作用下进入重力供料装置,完全打开料门进入大给料状态。当到达给定大给料重量时,减少给料门开度,进入小给料状态。当到达给定小给料重量时,完全关闭给料门,经过一定的空中落料,称量斗稳定,并且卡袋机构卡紧时,卸料门打开,物料进入放料斗,再落入袋内,完成一个包装循环。
图2 称重控制流程图
3. Siwarex MS模块
技术参数
● 称重测力精度:0.05%
● 分辨率:65535
● 称重采样频率:50Hz
● 具有数字滤波功能: 0.05-5Hz可调
● 称重传感器激励电压:6VDC
● 称重传感器阻值:40Ω~4010 Ω
● 仪表距离称重传感器的大距离:500m
性能特点:
● 直接集成在S7-200 PLC系统
● 可实现中文操作显示界面;
● 自动调零和量程标定功能;
● 模块化设计,便于安装和维护;
● 直接更换称重模块,秤无需重新标定;
● 具有Ex防爆认证;
4. 称重控制系统主要配置(双秤)
序号 | 设备名称 | 型 号 | 数量 | 备注 |
1 | S7-200CPU | S7-226 CPU | 1 | |
2 | 文本显示屏 | 显示屏TD400C | ||
3 | SIWAREX MS称重模块 | 7MH4930-0AA01 | 2 | |
4 | 称重传感器 | 7MH5107- 为不锈钢材质,C3等级; | 6 |
5.Siwarex称重系统的特点和优点
1. 系统可靠性高
Siwarex MS模块直接集成在S7-200系统,通过PLC背板连接通讯。称重和PLC之间无需额外接线和通讯转换;
2. 精度高
由于Siwarex MS模块测量精度高,同时PLC程序可根据物料特性进行编程设定,使得包装机具有更高的包装精度;
3. 速度快
重量信号直接送入CPU, 无需二次转换,提高PLC系统的控制反应速度和控制精度。
4. 维护方便
由于减少了常规称重控制仪与PLC之间的硬接线,中间环节少,硬件品质高。使得系统可以做到可靠性更高。模块化的设计也更便于安装和更换。
5. 系统结构灵活
每个S7-224xp可接4只MS模块,S7-226CPU可接7只MS模块。每台秤也可称多种物料,降低了系统成本。
s7-200PLC的各种通讯接口,包括Profibus DP,以太网等实现各种通讯组网功能。
2010年初,来自约 60 个国家的1万多人参加了欧洲核子研究中心(简称CERN)的世界上大规模的粒子加速器(大型强子对撞机,简称LHC)建成仪式,该项目是目前物理学界重要的基础研究项目。其加速器及系统安全工作将由源自西门子公司的、采用“硬连接”自控技术的130控制系统来控制和监控。
为了实现自动测量、检查并确保所有关键系统能够保持高度的可用性和可靠性,CERN使用了西门子提供的Profisafe及“工业无线局域网”解决方案,数百个SIMATIC S7-300和S7-400控制器,其中包括36个具有集中电源通断功能的“电源互锁控制器” (PIC) 及由西门子集团分公司 ETM 提供的PVSS(过程可视化和控制系统)监控系统。
CERN之所以大量使用西门子公司的控制器和处理器,是希望利用成熟的商用技术来实现系统的自动化。另一个原因就是,所用控制器必须在一系列严格的测试中表现出非常高的可靠性,而所用的测试方法几乎是的,并且还要在其他应用中继续采用这些测试方法。西门子的相关产品恰恰满足了CERN在以上方面的要求。
大型强子对撞机自动控制大的挑战无疑是负责两个质子束运动方向和加速控制的超导磁铁的安全冷却问题和低温实验问题。在这台“世界上长的冷冻机”内,由16个配备了CPU 416-2的SIMATIC S7-400控制器各自控制约250个闭环电路和500个报警、互锁电路,与磁铁紧邻的 15000 耐辐射传感器和执行器通过 Profibus 或 WorldFIP 现场总线进行访问。
2002年,CERN整体实现了PVSS过程控制和可视化软件的标准化,并建议所有SCADA功能采用。据 Blanco博士介绍,“为了选择和支持有限数量的产品,CERN进行了大规模市场调查,并成立了一个工作小组。终我们从超过一百种竞争性解决方案中选择了西门子的PVSS系统,因为其作为大型强子对撞机的上位系统,在开放性、可扩展性和灵活性方面为符合我们的要求。”
为了加强与CERN之间的成功合作,也为了给客户提供经过CERN测试的创新产品,西门子从 2008 年开始成为CERN Openlab的合作伙伴。除了IT行业的几家公司外,西门子是CERN Openlab中唯一的工业赞助商和开发伙伴。其“自动化和控制技术中心”旨在进一步提高自动化产品的软、硬件技术,以供将来在大型强子对撞机中使用,其中包括软件工程领域的数据安全和开放性问题。据称,CERN有关人士表示,未来将继续加强与西门子公司的合作,促进互利互惠、双赢局面的进一步发展。