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1、PLC 顺序控控制在药药品原料料称重系系统上的的应用赵伟博福-益益普生（天天津）制制药有限限公司摘要 ： 顺序序控制是是逻辑控控制方法法的一种种, 它它适用于于按预定定顺序或或时序动动作的机机器设备备。作为为基础自自动化的的重要组组成部分分，PLLC非常常适合进进行顺序序逻辑控控制。许许多PLLC都开开发了顺顺序控制制软件包包或专用用的顺序序控制指指令，但但是在实实际应用用领域，许许多国内内外设备备制造商商在设计计其产品品的控制制程序时时，都没没有采用用专门的的顺控指指令和软软件，而而是直接接使用PPLC的的普通指指令来编编程实现现同样的的顺序控控制功能能。这不不仅节省省了开发发成本和和时间，
2、而而且在设设计上体体现了极极大的灵灵活性，可可以实现现任意复复杂的功功能，而而不必遵遵循专用用指令和和软件在在格式和和规范上上的限制制。用PPLC普普通指令令实现顺顺序逻辑辑控制有有几种主主要的方方法和技技巧，本本文将详详细探讨讨步标志志变量赋赋值的方方法在我我公司药药品原料料称重系系统中的的具体应应用。关键词 ： 顺顺序控制制 PLCC PProffibuus-DDP称重重仪表我们的药药品原料料称重系系统由法法国 TTECHHNILLAB 公司设设计，选选用 PPRECCIA MOLLEN 的称重重仪表和和S7-3000 PLLC 。我我们的药药品由两两种主要要原料蒙蒙脱石和和葡萄糖糖及少量
3、量辅料组组成。其其中蒙脱脱石和葡葡萄糖的的称重是是由称重重系统自自动完成成的。方方法是：将装有有原料的的大包装装袋挂在在悬臂梁梁称上，这这台称安安装有44只并联联的称重重传感器器。同时时将装料料用的周周转罐放放在一台台U型称称上，该该称也装装有4只只并联的的称重传传感器。这两台称分别由各自的称重仪表来称重。为叙述方便，我们将大袋称重仪表称为仪表A，周转罐称重仪表称为仪表B。这两块仪表采集各自称重传感器的mv 信号，经过变送后，转换为重量值，并按照组态的功能和模式发出相应的控制信号给PLC。该仪表有两种工作模式，即增重模式（loading mode）和减重模式 ( unloading mode)
4、。在我们的系统中，仪表A工作于减重模式，仪表B不参加控制，只用来显示和打印称重结果。所谓减重模式，是指称重的目标值是由累计减重值取得的。比如，称重目标值是1000kg, 在减重模式下，仪表会累计每次从大袋中取出的重量，直至达到1000kg 时，称重结束。因为蒙脱石和葡萄糖都是粉状原料，所以采用真空系统首先将原料由大袋吸出，经过旋震筛过滤后传送到供料缓冲器内，在由缓冲器送入周转罐。PLC接收仪表A的控制信号，控制真空系统的动作，同时仪表A累计每次从大袋中吸出的重量，当达到目标值时，称重过程结束。PLC控控制系统统采用一一个CPPU 3315-2DPP作为主主站，两两个ETT2000M作为为子站（
5、分分别用于于蒙脱石石和葡萄萄糖称重重），通通过Prrofiibuss-DPP网络通通讯。当当仪表AA工作于于减重模模式时，它它需要33个主要要的参数数：称重重目标值值（C11），速速度切换换设定值值（C22），管管道存料料偏差补补偿值（CC3）。当称重循环开始后，仪表A会发出高速称重命令给PLC。所谓高速是指真空系统每次吸料时，真空负压维持时间较长，从而吸入较多的原料。PLC收到命令后，进入原料传送程序，按照一定的顺序和时序反复将原料从大袋吸入缓冲器，再由缓冲器送入周转罐。当仪表A累计减重达到C1（C2 + C3）时，仪表发出低速称重命令给PLC。PLC收到指令后，仍然按前述顺序工作，但是真空
6、负压的维持时间缩短，每次吸出的原料减少。因为此时累计的减重已接近目标值，所以速度要放慢。当仪表A累计减重达到C1C3时，低速命令取消，PLC进入管道清空程序，大袋底部缓冲器的出料阀关闭，真空系统会将管道内的滞留原料全部清空，送入周转罐，最终达到目标值C1。在整个称重过程中，如果在累计减重值达到C1C3之前，大袋内的原料已被吸空，则PLC会向仪表A发出请求换袋的信号，仪表A收到信号后，自动保存已累计的减重值，同时称重过程暂停。待操作员更换大袋后，仪表A会向PLC反馈确认，称重过程可重新开始，仪表A会在已累计的减重值基础上继续累计。由以上称称重过程程可以看看出，PPLC主主要执行行两部分分顺控程程
7、序。一一部分是是原料传传送程序序，另一一部分是是管道清清空程序序。它们们既相互互独立，又又互为条条件。为为了更清清楚地描描述这两两部分程程序，请请参考以以下流程程图和顺顺控功能能图： V11 真真空阀 ( 阀阀打开时时, 管管道形成成负压,料粉被被从大袋袋吸出) V22 空空气阀 ( 阀阀打开时时,管道道接常压压。V22与V11互为连连锁，不不能同时时打开) V33 压压缩空气气阀 （用于清洁缓冲器滤芯） V44 供供料阀 （打开开时，原原料由缓缓冲器送送入周转转罐） V55 出出料阀 V66 管管道清空空阀。在讨论具具体的设设计方法法之前，我我们先简简单说明明一些顺顺序逻辑辑控制的的概念。这
8、这些概念念的完整整和规范范的阐述述，可参参考IEEC-6611331标准准。在这这里我们们仅介绍绍几个主主要的概概念。在在顺序控控制中，我我们把机机器的全全部动作作分为若若干步 ( sstepp ) , 在在每一步步，机器器都会执执行相应应的动作作 ( acttivaatioon ) ；步步与步之之间的转转换由转转换条件件 (ttrannsittionn )实实现。当当某一步步被激活活时，同同时它的的前一步步被关闭闭。进入入下一步步的条件件是当前前步已被被激活且且至下一一步的转转换条件件满足。主主要的控控制结构构有选择择分支、并并行分支支、循环环分支。按照顺序序逻辑控控制的原原理，设设计者将将
9、原料的的传送过过程和管管道清空空过程分分为若干干步 ( sttep), 每每一步会会驱动相相关的执执行元件件动作。当当满足规规定的条条件时，进进入下一一步，同同时前一一步关闭闭。前一一步所驱驱动的非非保持型型输出也也随之关关断，而而保持型型输出则则继续接接通。这这里的关关键是必必须设置置一个变变量来识识别和标标志每一一步。在在我们的的系统中中，设计计者采用用了两个个16位位中间变变量MWW10和和MW112来分分别标记记传送过过程和管管道清空空过程中中的每一一步。以以传送过过程为例例，其设设计思路路是这样样的：通通过给MMW100和MWW12 赋不同同的值，来来使程序序进入相相应的某某一步。比
10、比如，当当MW110 = 2 时，程程序进入入STEEP-22， 当当由STTEP-2进入入STEEP-33的转换换条件满满足时，通通过MOOVE指指令给MMW100赋值为为3，这这样程序序就进入入了STTEP-3。当当然STTEP-2也同同时关闭闭，因为为此时的的MW110已经经不等于于2了。对于每一步要执行的动作，则通过对MW10的值进行条件判断来完成。比如我们要求程序进入STEP-2后，电机A应起动，STEP-2关闭后，电机A停止。那么，我们只要在电机A的动作条件里加入MW10 = 2的条件即可。这样一来，在其他条件都具备时，只有当MW10=2，即程序处在STEP-2时，电机A才会起动，
11、而当MW102，即程序不在STEP-2时，电机A是停止的。假如我们要求电机A在STEP-2时起动，而在STEP-2关闭后，电机A保持运转，直到程序进入STEP-5，电机A才停机。这时我们可以在MW10=2时，利用触发器指令将电机A的驱动信号置位，这样在STEP-2关闭后，虽然MW102，但电机A仍然接通。直到进入STEP-5后，再利用MW10=5的条件将电机A的驱动信号复位，则电机A即可在STEP-5被停机。按照以上上原理，我我们蒙脱脱石称重重过程为为例，画画出顺序序控制功功能图如如下：对以上每每一步，我我们进行行简要说说明。首首先STTEP-0和SSTEPP-200分别是是原料传传送和管管道
12、清空空过程的的初始步步，每批批原料称称重结束束后，程程序都会会进入初初始步，准准备新一一批原料料的称重重。初始始步是顺顺序逻辑辑控制程程序中必必不可少少的环节节，它是是顺控程程序的入入口和起起点。此此时MWW10=0，MMW122=200。由SSTEPP-0进进入STTEP-1需要要若干条条件同时时满足，包包括大袋袋和周转转罐必须须放置到到位、供供料缓冲冲器出口口与周转转罐入口口已正确确对接、出出料阀VV5在关关闭位置置、大袋袋出料缓缓冲器内内没有低低料位信信号、操操作员按按下真空空泵启动动按钮。当当以上条条件同时时满足时时，程序序进入SSTEPP-1。接下来操作员按下START CYCLE按
13、钮，程序进入STEP-2，真空泵和悬震筛电机启动。此时PLC已收到仪表A发出的高速称重命令，程序立即进入STEP-3。在这一步，V1，V5打开，开始吸料，程序进入STEP-4，同时开始计时，（高速时，时间长；低速时，时间短），计时时间到，进入STEP-5。此时，V1关闭，V2、V3打开，同时开始计时。打开V3是为用压缩空气清洁进料缓冲器下腔的滤芯组件，以为下次吸料做准备。待定时时间到，进入STEP-7。此时，V4打开，料粉由进料缓冲器进入周转罐。当检测到V4已在打开位置时，进入STEP-8。此时开始计时，时间到，进入STEP-10。V4关闭，当检测到V4在关闭位置时，进入STEP-11。至此已
14、完成了第一次吸料循环。STEP-11是程序的关键步，在此设计了5个条件转移分支来控制程序的走向。第一个分分支的转转换条件件是大袋袋出口缓缓冲器内内料位正正常，且且仪表AA处在高高速或低低速称重重过程中中，此时时程序会会跳转到到STEEP-44，重复复上述过过程进行行第二次次吸料循循环。第二个分分支的转转换条件件是PLLC检测测到大袋袋出口缓缓冲器内内料位不不足，此此时程序序会进入入STEEP-112，在在这一步步，程序序会驱动动一个气气动震荡荡器来震震动出料料缓冲器器，并同同时开始始计时。因为低料位信号可能是由于缓冲器内料粉分布不均匀造成的，而不是大袋被吸空造成的。因此经过震动后，在定时时间到
15、时，如果料位恢复正常，则程序返回STEP-4，继续称重过程。假如在定时时间到时，低料位信号仍然存在，则说明大袋已被吸空，此时，程序会进入STEP-13，PLC向称重仪表发出换袋信号。仪表接到信号后，将已累计的减重值保存，待大袋更换完毕，仪表向PLC反馈确认信号，然后，程序进入STEP-14，等待操作员重新启动称重过程。当操作员按下START CYCLE 按钮时，程序返回STEP-2，称重过程继续进行。第三个分分支的转转换条件件是操作作员按下下STOOP CCYCLLE 按按钮，此此时，程程序进入入STEEP-115。如如果再次次按下SSTARRT CCYCLLE按钮钮，程序序会返回回STEEP
16、-22 ；如如果操作作员关断断真空泵泵，程序序会通过过STEEP-116返回回初始步步STEEP-00。第四个分分支的转转换条件件是操作作员在称称重进行行中，关关断真空空泵，则则程序会会经过SSTEPP-166返回SSTEPP-0。第五个分分支的转转换条件件是：如如果仪表表A的累累计减重重值达到到C1C3时时，程序序进入SSTEPP-177，原料料传送过过程结束束。同时时管道清清空过程程启动，由由STEEP-220经过过STEEP-331进入入STEEP-221。此此刻，真真空泵和和旋震筛筛启动，VV1打开开，同时时开始计计时。当计时时时间到，程程序进入入STEEP-222。V6打打开，因因此时
