基于PLC的定量灌装控制系统_张德芹

《工业控制计算机》2014年第27卷第8期在化工、饮料、石油、医疗等生产领域，很多情况下需要进行液体的定量灌装，灌装时，要求计量准确、生产效率高。

1系统的构成

该定量灌装控制系统由欧姆龙CP1H PLC 、托利多称重仪

表ICS241和灌装机电磁阀组成，系统结构如图1所示。PLC 使用RS232C 通信口与称重仪表连接，通过通信采集、处理重量数据，以及发送去皮信号使仪表去皮。在定量灌装模式下，PLC 作为主控器接收来自称重仪表的数据，对数据进行处理后发出一系列的控制灌装机动作的信号，使灌装机完成定量灌装。

2PLC 与称重仪表的通信

PLC 通过RS232C 与称重仪表通信，两者之间是无协议通信。PLC 与称重仪表的串口通信参数需设定一致。

称重仪表通过RS232C 口连续向外发送数据，数据输出格式如图2所示。称重仪表一直不停地连续向外发送，保证串口的数据与仪表的数据同步。连续输出的格式为17＋1个字节，最后

一个为校验位，仪表可以设置发送或不发送。数据帧的格式为

02、S1、S2、S3、D12、D11、D10、D9、D8、D7、D6、D5、D4、D3、D2、D1、0D 。其中，02为起始字符，表明通信的开始。S1、S2、S3为状态字，表明小数点的位置、分度值因子等。0D 为结束字符，表明通信的结束。D12、D11、D10、D9、D8、D7为重量值（ASCII 码），表明灌装桶的毛重值。D6、D5、D4、D3、D2、D1为皮重值。

图2数据输出格式

连续输出格式说明：

A ：数据输出以十六进制02开始；

B ：状态字；

C ：重量显示值，六位字节，没有符号和小数点，前导零用空

格代替；

D ：皮重，六位字节，没有小数点；

E ：ASCII 码回车字符＜CR＞（0D Hex ）；

F ：校验和，仅设置为有效时进行传输，校验和用于检查传输

数据中的错误。

PLC 通过串口接收仪表发送的数据帧，读取数据的程序如图3所示。程序执行时，PLC 的特殊辅助继电器区的串行端口1再起动标志A526．01置位，串行端口1开始接收数据。串口1的接收结束标志A392．14置位并且在程序执行时保持置位状态，PLC 开始接收数据缓冲区的数据。接收结束标志A392．14置位后使得PLC 内存区W 区的0通道的第2位W0．01置位。PLC 的RXD 指

令开始读取接收缓冲区数据并存放在存储器的D50通道开始的17个数据通道内，其中D52～

D54通道为仪表显示的称重数据。PLC

每读取一次称重数据都会用RSET 指令将W0．01复位，

之后PLC 开始读取下一次称重数据。

PLC 通过数据转换指令HEX 将接收到的重量值（ASCII 码）转换为十进制数，并存储到D100通道。使用CMP 比较指令将转换得到的D100重量数据与H100通道内（设定的基准重

基于PLC 的定量灌装控制系统

张德芹

徐世许

吴光强（青岛大学自动化工程学院，山东青岛266071）

Design of Quantitative Filling Machine Control System Based on PLC

摘

要

设计一种基于PLC 的定量灌装控制系统，实现定量灌装的自动化。该系统由PLC 、托利多称重仪表和灌装机组成。系统具有定量灌装和清洗两种工作模式。在定量灌装模式下，PLC 对称重仪表连续发送的数据进行采集、处理，得到当前灌装的重量数据，PLC 控制灌装机的电磁阀等动作，从而完成定量灌装。清洗模式用于对设备的清洗，保证设备干净、整洁。设计的控制系统经调试已投入实际运行。

关键词：PLC ，灌装机，灌装模式，清洗模式

Abstract

A kind of quantitative filling machine for control system based on PLC is designed in order to achieve the goal of au-tomatic quantitative filling in the industrial．The system consists of PLC,weighing machine and the filling machine．The system has two working modes:filling mode and CIP mode．In filling mode,the PLC continuously collects and processes current data from weighing machine,then completes a quantitative filling through outputting different signals to control solenoid valve．

Keywords :PLC,weighing machine,filling mode,CIP mode

图1

系统的结构图

图3

读取数据指令

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基于PLC的定量灌装控制系统

（上接第126页）

图4VISA串口配置

VISA资源名称（VISA resource name）是指要打开的串口，当驱动安装正确，在电脑连接无线模块后，查看计算机的设备管理器，可以查找到连接的串口号，例如COM1，则此时VISA 资源名称设为COM1就可以。

波特率（baud rate）设置要与下位机一致，设为9600bps。

数据位（data bits）是输入数据的位数，默认为8。

奇偶（parity）是指定要传输或接收的每一帧使用的奇偶校验，默认为no parity。

停止位（stop bits）是指定用于表示帧结束的停止位的数量，默认为1．0。

流控制（flow control）设置传输机制使用的控制类型。一般默认为none，即传输机制不使用流控制机制。

串口配置成功后，编写程序接收下位机发送的实时温度、湿度值，并显示出来，并且每隔一个小时自动记录一次温度、湿度值，供给以后查阅。

3实验

在上位机和下位机都完成后，进行联机调试，传感器将采集到的参数传给单片机进行处理后，经过无线通信模块发送，上位机通过无线通信模块接收。测试结果如图5所示。实验结果表明：本测试系统测试结果准确，响应速度快，能够做到实时显示，满足了对实验室的监控要求。

图5实时温度、湿度监控系统

4结束语

本文设计的基于dsPIC30F6015单片机的实验室环境监控系统，工作稳定可靠，对温度和湿度的检测精度高，且具有无线传输灵活方便等特点，实现了对实验室的温度、湿度的远程智能化监控。

参考文献

［1］朱楠，赵树田．温度湿度监控系统的设计［J］．电子科技，2010，23（10）：36－38

［2］贺桂方．基于SHT11的温湿度无线测控系统设计［J］．微计算机信息，2007，23（8－2）：307－308

［3］陈锡辉，张银鸿．LabVIEW8．20程序设计从入门到精通［M］．北京：清华大学出版社，2007

［收稿日期：2014．4．7］量）的数据进行比较，PLC根据比较结果，判断当前重量是否低于基准重量、等于基准重量、或高于基准重量，进而控制灌装机电磁阀的动作，直至一次定量灌装完成。

3工作过程

系统有定量灌装和清洗两种工作模式，用户可以根据需要进行选择，一次灌装的工作流程如图4。

4结束语

设计的PLC控制系统投入实际应用，灌装机实现了定量灌装的自动控制，达到计量准确、生产效率高的目标，节省人力，给企业带来了较高的收益。

参考文献

［1］徐世许．可编程序控制器原理·应用·网络［M］．2版．合肥：中国科学技术大学出版社，2008

［2］陈军阳．称重式灌装系统的应用［J］．机电工程技术，2011（7）：4－1［3］元志超，徐世许，程敏．消防供水的PLC控制系统设计［J］．工业控制计算机，2013，26（7）

［4］张忠林．欧姆龙PLC在机场行李处理系统中的应用［J］．工业控制计算机，2013，26（7）

［5］李明，李丽娟，杨松，等．全自动液体定量灌装机控制设计系统［J］．包装工程，2013（5）

［收稿日期：2014．4．3］

图4工作流程

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