基于PLC的電子吊秤砝碼加載技術研究 [摘 要 ] 種用于電子吊秤檢測的砝碼自動加載技術，針對電子吊秤檢測中砝碼加載重量、高度高、難以串接等缺點，應用 PLC 自動控制技術，同時引入模糊滑模控制算法，設計了套自動加載控制裝置，解決了傳統(tǒng)自動控制中砝碼加載精度不高、效率低、存在抖振等問題，實現(xiàn)了電子吊秤砝碼的自動、準確、高效加載 1 引言 隨著科學技術的步和經濟的快速發(fā)展，電子吊秤在商業(yè)、倉儲碼頭、工況企業(yè)中的需求增長明顯，而隨著電子吊秤的廣泛應用，需要檢定的電子吊秤的數量也與日俱增；目前內對電子吊秤主要采用“替代法”或人工吊裝標準砝碼的方式行檢測，采用“替代法”檢測時，“替代法”使用要求嚴格，如不充分注意其檢測的特殊性，忽視其必要條件，勢必會引起不良的后果，給檢測結果帶來誤差；而采用人工吊裝標準砝碼時，由于砝碼本身重量、高度高，尤其對于噸位的電子吊秤砝碼加載難度巨，難以達到規(guī)程規(guī)范的檢測要求，且具有較的安全隱患。
為了解決以上問題，本文通過將 PLC 控制器與傳統(tǒng)電子吊秤砝碼加載相結合設計了種砝碼自動加載裝置，解決了需要人工吊裝砝碼的問題，同時在控制算法中采用模糊控制與滑?？刂葡嘟Y合，使得電子吊秤砝碼在自動加載過程中更加準確、高效。
2 砝碼自動加載工作原理
傳統(tǒng)的鎖型砝碼體積、高度高，不好串接，難以實現(xiàn)砝碼的自動加載；如圖 1 所示本設計選用組重量與高度成同比例關系的掛碼，使其層層相扣組成個砝碼串放置在支撐板上，電子吊秤通過吊掛機構與砝碼串相連，通過步電機控制砝碼串的下降以達到電子吊秤砝碼自動加載的效果。 3 加載數學模型
砝碼串中每級砝碼的質量和其高度都成同比例關系，可以通過控制支撐板下降高度以達到控制砝碼加載量的效果，砝碼加載量與支撐板下降高度數學模型如公式 1 所示。E xamination Test
檢驗測試
10m（k）=x（k）- YD其中：m（k）—— — 電子吊秤當前砝碼加載量；x（k）—— — 支撐板當前位移信號；Y—— — 電子吊秤受力界點支撐板位移值；D—— — 砝碼高度與重量比例系數；Y，D 為常數。 4 控制裝置硬件設計
自動加載控制裝置硬件部分如圖 2 所示，由上位機、PLC 控制器、位移傳感器及步電機等部分組成，綜合考慮可靠性高、配套齊全、性比高、維護方便等有點，本裝置選用西門子S7- 300 作為控制器，日本基恩士的 AG- 80 作為位移傳感器。裝置運作時通過由上位機輸入的預設加載砝碼值和由位移傳感器反饋的支撐板位移值，由 PLC控制器運算得出個控制信號 u（k），控制步電機驅動支撐板的步升降，以達到預設砝碼量的加載，同時由圖像數據采集系統(tǒng)向上位機采集并記錄電子吊秤當前數值。 5 控制算法設計
滑?？刂票举|上是類特殊的非線性控制，可以在動態(tài)過程中，根據系統(tǒng)當前的狀態(tài) （如偏差及其各階導數等） 有目的地不斷變化，迫使系統(tǒng)按照預定“滑動模態(tài)”的狀態(tài)軌跡運動，與常規(guī)控制相比，滑模控制響應速度更快、物理實現(xiàn)簡單、抗干擾性更；但是由于滑動模態(tài)的建立，控制器的輸出存在抖振，為了步削弱抖振本設計在控制算法上引入模糊控制與滑?？刂葡嘟Y合。
t檢驗測試11由上文所述的 S7- 300PLC 模塊輸出支撐板下刻的位置指令 r （k），由 AG- 80 位移傳感器檢測并反饋回當前支撐板的位置信號 x （k），獲得誤差信號 e（k）=r （k）- x（k）。由離散滑?？刂频奶匦詻Q定其在誤差信號小于定范圍內時，更易建立滑模面，控制效果更好，因此根據實際操作預先設定閾值 e p 和控制信號 m，e p 和 m 皆為有限常數值。當誤差信號 e （k）小于預先設定的閾值 e p 時，將誤差信號 e（k）和 e' （k）做為滑?？刂破鞯妮斎胄袛祿幚淼玫角袚Q函數值 s （k），等效控制值 u eq 和切換控制值 u sw 。再將切換函數 s （k）和 s' （k）作為模糊控制器的輸入行模糊推理等處理輸出 fs 再反饋給切換控制。經過滑模控制器模塊和模糊控制器模塊處理后，控制信號 u（k）=u eq +u sw 。當誤差信號于設定閾值時，則取控制信號為 u（k）=u（k- 1）+m，m為有限常數值。 6 結論
本文針對電子吊秤檢測設計了套砝碼自動加載裝置，通過建立數學模型將砝碼加載的重量信號轉換為支撐板升降位移信號，以 S7- 300PLC作為控制器，通過模糊滑?？刂扑惴ň_控制支撐板升降位移，以達到電子吊秤砝碼的自動加卸載，即解決了傳統(tǒng)砝碼手工加載的效率低、安全隱患等問題，也解決了自動砝碼加載中砝碼間搭靠、加載精度不高，存在抖振等問題。 
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