西门子5SY7304-7CC

 定量包装机的组成：称重式自动定量包装机由供料部分、称重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。

2.2 工作原理

   采用西门子plc控制的称重式自动定量包装机的工作原理：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，关闭给料门，留一条狭缝，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。
3.控制系统硬件设计

   该系统主要为开关量控制，料门的全部动作由气缸驱动，而气缸又由相应的电磁阀控制。设备即可以手动操作也可以自动操作。手动操作要求用按钮对机器的每一步运动单独进行操作控制。自动操作要求按一下自动/手动选择开关，机器自动地、连续不断地周期性循环。在工作中若按下停止按钮，则机器继续完成一个周期的动作，回到初始状态后自动停止。根据称重式自动定量包装机的操作和控制要求，控制系统选用西门子公司的SIMATICS7-200系列西门子PLC，此系列的PLC具有结构紧凑、模块化、可扩展性强、指令集丰富等特点。所选CPU 的型号为CPU 226 AC／DC／REL，它提供24 个数字量输入和16个数字量输出，输入／输出接口电路均采用了光耦合电路，对外界接口具有很强的适应性。并且2个RS485 通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。由于要处理传感器的模拟量输入信号，所以扩展了一个EM235西门子plc模拟量处理模块，该模块具有4 路模拟量输入。监控采用TPC1162HI昆仑通态触摸屏对整个系统进行过程监控显示以及参数设定等功能，可以通过PPI协议和s7-200系列西门子PLC的编程口或扩展通讯口直接通讯。

4.控制系统软件设计

控制系统软件设计为各功能软件设计，包括显示功能、参数设定功能、自动修正给料量功能、通讯功能等。

4.1 称重信号处理

由于西门子plc系统中称量信号存在干扰，需要对信号进行滤波处理，并判断信号是否稳定，读数是否准确。所谓数字滤波，就是通过一定的计算或判断程序减少干扰在有用信号的比重，是一种程序滤波即软件滤波。常见的滤波方法有限幅滤波、限速滤波、中值滤波、滑动平均滤波等。本系统采用滑动平均滤波方法，系统采集的信号是与重量成正比的电压信号。这类信号的特点是存在一个平均值，信号在某一数值范围附近作上下波动，在这种情况下仅取一个采样值作为判断依据显然是不准确的。采用滑动滤波方法可以得到较好的效果。该方法采用*新采集的一个数据替换n 个暂存数据中的*早的一个数据，使得n 个暂存数据始终是*近的数据。求平均后所得数据既反映了*近的数据变化，又克服了随机误差带来的响。

所求的平均值为

当标准差σ 小于设定值时，则系统稳定，当前值即为称量值。根据系统要求的精度不同，可以设定不同的值。

4．2 西门子PLC程序设计

根据称重式自动定量包装机的操作要求，确定各动作的顺序和相互之间的关系，画出程序流程图，再由西门子PLC输入输出的逻辑关系编写出梯形图。本系统输入端口定义为自动手动按钮、卡袋复位按钮、单步执行按钮、总复位按钮、停止按钮、卡袋开关等，输出端口定义为称量斗稳定指示、大给料气缸动作、小给料气缸动作、卸料气缸动作、卡袋气缸动作、系统报警等。输出采用西门子公司STEP7-Micro/WIN32 软件进行编写。
4.3 MCGSTPC昆仑通态触摸屏显示画面设计

TPC1162HI除LCD显示窗之外，用来完成画面跳转，开关量、位状态设定等功能。本系统中通过TPC1162HI来可以设定灌装目标重量、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。

（1）故障现象：操作控制面板PMU板液晶显示屏显示"E"报警

检查处理：一台"E"报警的变频器，将变频器原CUVC板上CBT通讯板拆下，装在新CUVC板上，变频器装好CUVC板，启动后。液晶显示屏仍显示"E"报警。拆下CUVC板检查发现CBT通讯板上贴片电阻烧坏。更换新CBT通讯板后，变频器启动工作正常。

（2）故障现象：操作控制面板PMU液晶显示屏显示"E"报警

检查处理：更换一块新CUVC板送电开机，液晶显示屏仍显示"E"报警，说明故障原因不在CUVC板而在底板。检查底板，用数字万用表测外接DC24V电压正常，检测集成块N3基准电压不正常，集成块N2 20脚输出电压为0.1V，明显偏低，正常值应为15V，查集成块N2的1脚为11.3V，8脚为0.20V，11脚电源输入为27.5V，正常。经分析判断1脚、8脚、20脚电压值都不正常。测集成块N3的1脚电压为0.31V，2脚电压为1.8V，电压值也都偏低。用热风拆下N3集成块MC340，测2脚与3脚之间的电阻为84Ω。更换一块新N3集成块MC340后，测各引脚电压，1脚为2.1V，2脚为5.1V，正常。测N2集成块各脚电压也都恢复正常。集成块N3输出电压不正常，引起N2集成块各脚电压也出现偏移。恢复变频器接线，输入参数，启动变频器运行正常。 

检查处理：用数字万用表测底板N2、N3集成块各脚电压，N3的1脚N2的8脚电压都偏低，测V28三极管的基极偏置电阻4.7kΩ已变值为150kΩ。更换新贴片电阻，测N2、N3各脚电压正常。因V28基极偏置电阻变值，导致V28三极管截，造成N2、N3集成块不能正常工作。

（3）故障现象：操作控制面板PMU板液晶显示屏显示"E"报警

检查处理：检查底板电源块N2（L4974A）第1脚的开机电压为11.32V，正常值为26.7V；第20脚输出电压为0.117V，正常值为15.31V；基准电压块N3（MC340）第1脚电压为0.315V，正常值为2.1V；第2脚的电压值在1.5～1.8V之间变化，而正常值为5.1V。检查继电器K4，线圈电路串联两支二极管V16、V15，电阻值分别为3.67Ω和5.5Ω，已经短路，V28（5C）三极管基极电阻由正常值4.7kΩ变为150kΩ，已经烧坏。更换新的电阻和二极管后，运行正常。

2.2 西门子6SE70系列变频器的操作控制面板PMU液晶显示屏上无显示，"黑屏"

（1）故障现象：西门子6SE7016-1TA61-Z变频器操作控制面板PMU液晶显示屏"黑屏"

检查处理：检查底板V34场效应管K2225，发现栅极保护贴片电阻24Ω变值为500kΩ，已损坏。检测N2集成块的20脚无电压，1脚为11.3V，N3集成块MC340脚为4V，2脚为3.3V。用热风将N3集成块MC340拆下测量1脚与3脚之间的阻值变为9kΩ，正常应为500kΩ。更换新的N3集成块MC340和24Ω贴片电阻。上电测试N2、N3集成块各引脚电压，正常。恢复接线，运行正常。