西門子S7—200/F701C/變頻器稱重單元設計

摘 要：目前在小型化工行業，使用電機輸送大比重物料進行稱重包裝較為普遍。尤尼帕斯F701C稱重控制儀表是一款通用型的稱重儀表，具有高精度的計量控制功能，S7200作為小型PLC，其功能強大，性價比高。文章描述采用PLC接收稱重儀表信號，從而控制變頻器動作，達到定量包裝。通過實踐運行，該系統運行穩定可靠，其稱重精度達到萬分之二，滿足實際生產需要，其方案經濟、靈活、程序可移植性強，對類似項目具有一定借鑒意義。

關鍵詞：F701C；S7-200；變頻器

引言

氧化鐵，化學式Fe2O3，工業上稱氧化鐵紅，用于油漆、油墨、橡膠等工業中，可做催化劑，玻璃、寶石、金屬的拋光劑，可用作煉鐵原料。其相對密度 5.24，比重大、流動性差，多采用螺旋輸送機輸送物料。由于其比重大、價格高等因素，其包裝精度以及穩定性至關重要。

本定量包裝系統，稱重部分采用F701-C，F701C為Unipluse公司產品。其緊湊型設計、高達200次/秒高速A/D轉換速率；對應給料、排料、自動落差校正等豐富程序功能被廣泛應用在稱重行業。控制單元采用德國西門子公司的S7-200PLC，S7200系列PLC，以其可靠性高，輸入/輸出響應快，CPU運算速度達到0.37us/位，性價比高在工控領域中被廣泛應用。執行單元的變頻器采用施耐德AVT303系列。

1 設計思路

氧化鐵由于其物料粘度大，流動性差，采用螺旋電機輸送進行包裝時，控制要點為電機的轉速調節。F701C具有近零、快進、中進、慢進、不足、過量、稱完等信號輸出，利用PLC接收F701C相應的狀態信號，輸出到變頻器邏輯端子L1、L2、L3、L4。在變頻器內部設置預置多段速度參數，PLC輸出控制邏輯端子的通斷功能，從而達到根據稱重狀態控制電機速度，實現稱重的準確度。

操作人員按下啟動按鈕后延時1秒，PLC輸出清零信號至F701C，對稱重控制器執行清零操作，清零結束后延時1秒，小螺旋輸送機開始在頻率35HZ下高速給料（啟動小螺旋輸送機給料的同時啟動大螺旋輸送機補充小螺旋輸送機上部小料倉）。在達到設定值時，F701C稱重控制器輸出CPS值至PLC，此時小螺旋輸送機以5HZ低速給料。F701C稱重控制器COMPLETE完成后，小螺旋輸送機和大螺旋輸送機全部停止，完成一次稱重。單操作人員再次按下啟動按鈕，按照上述步驟重新執行。

2 系統的硬件選型、注意事項

2.1 硬件配置情況

2.1.1 PLC信號CPU224CN， 220AC供電，干接點輸出；

2.1.2 稱重控制器F701C；

2.1.3 稱重傳感器選用HBM產品，型號IL-250，準確度等級C3，靈敏度1.99979mV/v；

2.1.4 變頻器采用施耐德AVT303HU40N4；

2.2 設計電路圖要點

F701C的等效電路輸出/輸入為三極管，控制系統PLC接收F701C的狀態信號時，其DI必須為漏型輸出。由于S7200PLC的輸入為混合型，在選型時不需要考慮其DI特性，但是在配線過程中，需注意其24VDC公共位置。由于控制系統輸出為干接點，通過將輸入端子與COM端短接和斷開來輸入外信號。短接的效果可以利用接觸達到（例如繼電器或者開關），本系統不采用非接觸（例如三極管或者開集電極TTL）的方式達到控制輸出F701C輸出端子和輸入端子具有多種輸入/輸出模式，建議設定形式5輸入選擇參數設置為0043，分配F701C輸入插頭B2、B3、B4、B5引腳功能。設定形式5輸出選擇010，分配F701C輸出B9、B10、B11引腳功能。

3 S7-200PLC端程序

核心程序段為信號處理部分，其他部分可以根據需求更改。

4 結束語

基于S7-200 PLC控制系統運行成本低，結構緊湊，占地面積小；安裝、維護方便，能高效準確的完成定量包裝任務，根據現場實際操作，其包裝規格為25kg/bag，其平均誤差為5g/bag；實測其包裝能力為2000kg/h。該系統運行穩定可靠，產品的包裝合格率提高了3倍，節約了大量企業資金。在提高生產效率的同時降低了工作人員的勞動強度。

參考文獻

[1]F701C操作手冊.

[2]施耐德變頻器選型手冊.

[3]朱文杰.S7-200PLC編程設計與案例分析[M].北京：機械工業出版社，2010.

[4]西門子（中國）有限公司自動化與驅動集團.深入淺出西門子S7-200 PLC[M].北京：北京航空航天大學出版社，2003：30-36.

作者簡介：任立金（1982，9-），男，河南新鄉人，第一學歷：鄭州輕工業學院，專科，應用電子技術專業；第二學歷：華東理工大學，本科，計算機科學與技術應用，工作地點：河南心連心化肥有限公司 技術管理部，職務：助理工程師，對自控儀表有較深的維護、設計經驗，研究方向為：工業電氣自動化、控制系統等。