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如何通過PLC加載砝碼以達(dá)到檢定大噸位電子吊秤的目的：

[摘要]*種用于電子吊秤檢測(cè)的砝碼自動(dòng)加載技術(shù)，針對(duì)電子吊秤檢測(cè)中砝碼加載重量大、*度*、難以串接等缺點(diǎn)，應(yīng)用PLC自動(dòng)控制技術(shù)，同時(shí)引入模糊滑模控制算法，設(shè)計(jì)了*套自動(dòng)加載控制裝置，解決了傳統(tǒng)自動(dòng)控制中砝碼加載*度不*、效率低、存在抖振等問題，實(shí)現(xiàn)了電子吊秤砝碼的自動(dòng)、*、*加載。

1引言

隨著*技術(shù)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電子吊秤在商業(yè)、倉儲(chǔ)碼頭、工況企業(yè)中的需求增長(zhǎng)明顯，而隨著電子吊秤的廣泛應(yīng)用，需要檢定的電子吊秤的數(shù)量也與日俱增；目前*對(duì)電子吊秤主要采用“替代法”或人工吊裝標(biāo)準(zhǔn)砝碼的方式進(jìn)行檢測(cè)，采用“替代法”檢測(cè)時(shí)，“替代法”使用要求嚴(yán)格，如不充分注意其檢測(cè)的特殊性，忽視其必要條件，勢(shì)必會(huì)引起不良的后果，給檢測(cè)結(jié)果帶來誤差；而采用人工吊裝標(biāo)準(zhǔn)砝碼時(shí)，由于砝碼本身重量大、*度*，尤其對(duì)于大噸位的電子吊秤砝碼加載難度巨大，難以達(dá)到規(guī)程規(guī)范的檢測(cè)要求，且具有較大的安全隱患。

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(jié)合設(shè)計(jì)了*種砝碼自動(dòng)加載裝置，解決了需要人工吊裝砝碼的問題，同時(shí)在控制算法中采用模糊控制與滑?？刂葡嘟Y(jié)合，使得電子吊秤砝碼在自動(dòng)加載過程中更加*、*。

2砝碼自動(dòng)加載工作原理

傳統(tǒng)的鎖型砝碼體積大、*度*，不好串接，難以實(shí)現(xiàn)砝碼的自動(dòng)加載；如圖1*示本設(shè)計(jì)選用*組重量與*度成同*比例關(guān)系的掛碼，使其層層相扣組成*個(gè)砝碼串放置在支撐板上，電子吊秤通過吊掛機(jī)構(gòu)與砝碼串相連，通過步進(jìn)電機(jī)控制砝碼串的下降以達(dá)到電子吊秤砝碼自動(dòng)加載的效果。

3加載數(shù)學(xué)模型

砝碼串中每級(jí)砝碼的質(zhì)量和其*度都成同*比例關(guān)系，可以通過控制支撐板下降*度以達(dá)到控制砝碼加載量的效果，砝碼加載量與支撐板下降*度數(shù)學(xué)模型。

4控制裝置硬件設(shè)計(jì)

自動(dòng)加載控制裝置硬件部分如圖2*示，由上位機(jī)、PLC控制器、位移傳感器及步進(jìn)電機(jī)等部分組成，綜合考慮可靠性*、配套齊全、性價(jià)比*、維護(hù)方便等有點(diǎn)，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(yùn)作時(shí)通過由上位機(jī)輸入的預(yù)設(shè)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(yùn)算得出*個(gè)控制信號(hào)u（k），控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)支撐板的進(jìn)*步升降，以達(dá)到預(yù)設(shè)砝碼量的加載，同時(shí)由圖像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)向上位機(jī)采集并記錄電子吊秤當(dāng)前數(shù)值。

5控制算法設(shè)計(jì)

滑?？刂票举|(zhì)上是*類特殊的非線性控制，可以在動(dòng)態(tài)過程中，根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)前的狀態(tài)（如偏差及其各階導(dǎo)數(shù)等）有目的地不斷變化，迫使系統(tǒng)按照預(yù)定“滑動(dòng)模態(tài)”的狀態(tài)軌跡運(yùn)動(dòng)，與常規(guī)控制相比，滑?？刂祈憫?yīng)速度更快、物理實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、*干擾性更強(qiáng)；但是由于滑動(dòng)模態(tài)的建立，控制器的輸出存在抖振，為了進(jìn)*步削弱抖振本設(shè)計(jì)在控制算法上引入模糊控制與滑?？刂葡嘟Y(jié)合。

由上文*述的S7-300PLC模塊輸出支撐板下*刻的位置指令（rk），由AG-80位移傳感器檢測(cè)并反饋回當(dāng)前支撐板的位置信號(hào)x（k），獲得誤差信號(hào)e（k）=r（k）-x（k）。由離散滑?？刂频奶匦詻Q定其在誤差信號(hào)小于*定范圍內(nèi)時(shí)，更易建立滑模面，控制效果更好，因此根據(jù)實(shí)際操作預(yù)先設(shè)定*閾值ep和*控制信號(hào)m，ep和m皆為有限常數(shù)值。當(dāng)誤差信號(hào)e（k）小于預(yù)先設(shè)定的閾值ep時(shí)，將誤差信號(hào)e（k）和e'（k）做為滑模控制器的輸入進(jìn)行數(shù)據(jù)處理得到切換函數(shù)值s（k），等效控制值ueq和切換控制值usw。再將切換函數(shù)（sk）和s'（k）作為模糊控制器的輸入進(jìn)行模糊推理等處理輸出fs再反饋給切換控制。經(jīng)過滑模控制器模塊和模糊控制器模塊處理后，控制信號(hào)u（k）=ueq+usw。當(dāng)誤差信號(hào)大于設(shè)定閾值時(shí)，則取控制信號(hào)為u（k）=u（k-1）+m，m為*有限常數(shù)值。

6結(jié)論

本文針對(duì)電子吊秤檢測(cè)設(shè)計(jì)了*套砝碼自動(dòng)加載裝置，通過建立數(shù)學(xué)模型將砝碼加載的重量信號(hào)轉(zhuǎn)換為支撐板升降位移信號(hào)，以S7-300PLC作為控制器，通過模糊滑模控制算法*控制支撐板升降位移，以達(dá)到電子吊秤砝碼的自動(dòng)加卸載，即解決了傳統(tǒng)砝碼手工加載的效率低、安全隱患大等問題，也解決了自動(dòng)砝碼加載中砝碼間搭靠、加載*度不*，存在抖振等問題。