1引言
粉料烧结生产存在着大量人工将粉料装填到烧结容器内的小型企业。现场工作环境差，不但存在对人体有害的粉料小颗粒，并且人工装料、人工计量，因而也存在装料重量不一致，误差对烧结效果会产生不良影响，效率低下经济效益差；生产统计工作量大，繁琐易出错。为了解决实现生产线自动装料功能并将称重结果数据记录和保存，以及根据工艺实时调整装料重量，立项自动化称重项目。
Modbus是由原Modicon（现为某电气公司的一个品牌）在1979年发明的，是全球第一个真正用于工业现场的总线协议。为更好地普及和推动Modbus在基于以太网上的分布式应用，目前某公司已将Modbus协议的所有权移交给IDA（InterfaceforDistributedAutomation,分布式自动化接口）组织，并成立了Modbus-IDA组织，为Modbus今后的发展奠定了基础。在我国，Modbus已经成为国家标准GB/T19582-2008。此协议支持传统的RS-232、RS-422、
RS-485和以太网设备。
Modbus协议是全球第一个真正用于工业现场的总线协议。具有标准、开放，支持多种电气接口，帧格式简单、紧凑，通俗易懂，用户使用容易，厂商开发简单等优点。许多工业设备，包括PLC,DCS,智能仪表等都在使用Modbus协议作为他们之间的通讯标准。本文介绍了一种PLC结合称重控制仪表控制，通过PLC通讯模块的内置通讯协议和称重仪表进行Modbus通讯结合触摸屏监控的设计方案。

2系统设计
自动化称量系统架构图1所示。

2.1PLC系统配置
生产线数字量输入点数约40点、数字量输出点数约20点，与称重控制仪表和上位触摸屏进行通讯的通讯模块，系统提供以太网模块。三菱MELSEEC-Q系列PLC采用了模块化的结构形式，产品的蛆成与规模灵活可变，能广泛适应用户的不同应用，无论是顺序控制，过程控制，还是数据处理。支持的I/O点数从256到4096点，包含远程I/O时，可以控制的点数从2048点到8192点，足以满足从小规模的单机控制到复杂的网络控制。
(1)CPU型号型号选型：Q02UCPU,最大I/O点数2048;I/O软元件点数8192;程序容量20K步；基本指令(LD指令)处理速度0.04US,程序存储容量80KB。外设连接端口：USB和RS232以及内存卡接口。
(2)串行通讯模块选择：QJ71C24N-R4:RS422/485:2通道，2通道合计传输速度：230.4kbpso
(3)太网模块模块选型：QJ71E71-100,可与生产管理用PC之间传输生产管理信息、质量管理信息及设备的运转情况等数据，太网模块具有了日益普及的因特网电子邮件收发功能，使用户无论在世界的任何地方都可以方便地收发生产信息邮件，构筑远程监视管理系统。同时，利用因特网的FTP服务器功能及MELSEC专用协议可以很容易的实现程序的上传/下载和信息的传输。
(4)基板选择：Q35B-E—台，电源插槽+CPU插槽+5个Q系列I/O插槽。
(5)电源选择：QY61P-台，规格描述100-240VAC输入/5VDC6A输出。
(6)数字量输入模块：QX42一块，64点直流24V共阳极输入。
(7)数字量输出模块：QY41P-块，32点带短路保护晶体管输出模块。
2.2称重控制仪表
在系统装料时，仪表根据设定目标值和相关控制参数设置来给控制PLC系统快、慢供给以及稳定合格输出信号，结合外围供料系统进行装料的重量精度控制，是本系统的一个关键控制器件。上海耀华XK3190-C602称重显示控制器，采用CortexM3内核的32位ARM处理器及高精度1左A/D转换器件，釆用嵌入式实时操作系统对重量信号进行转换、处理和显示，最高可达200次/秒的转换速度。本显示器可方便地与电阻应变式称重传感器连接组成配料秤、定量包装秤、分选秤等，适用于各种高速度与高精度称重要求的控制场合。准确度等级3级，最大检定分度数n=3000,最小输入信号电压IpV,输入信号范围-15mV~15mV,传感器激励电源DC5V,100mA,传感器接线方式6线制，长线自动补偿，通讯接口2个RS232,串口2可设置为RS422/RS485.支持指令方式和标准的ModbusRTU协议。
2.3触摸屏功能与选型
触摸屏功能主要显示生产流程画面，参数设定和设备监控。系统选用知名品牌Pro-face(普洛菲斯)GC4000系列面板型号GC4501W,部分参数指标：显示屏类型：TFT真彩LCD;尺寸10.1英寸宽屏；分辨率800X480像素(WVGA);颜色65536色；RS232接口1个,RS422/485接口1个。
3软件设计
3.1通讯协议原理
QJ71C24N-R4与RS-232、RS-422/485线路中连接的外部设备通过下述4个协议进行数据通信。4个协议分别为(1)MELSEC通信协议；(2)通信协议；⑶无顺序协议；(4)双向协议。通过使用调制解调器或终端适配器，可以利用公共线路(模拟/数字)与远程设备进行数据通信。
(l)MELSEC通信协议(以下略称为MC协议。外部设备可以对CPU模块的软元件存储器进行读取及写入等。在从外部设备对CPU模块的动作进行管理用。
⑵通信协议可以根据外部设备侧的协议进行数据通信。通过(3)中说明的无顺序协议也可进行相同的数据通信，但与无顺序协议相比较，有下述的方便功能。
由于可以使用GXWorks2的通信协议支持功能简便地进行协议设置，因此可以减少顺控程序。由于可以将登录的协议设置数据写入到快闪ROM中，因此可以减少写入至IJCPU模块中的程序容量。
详细内容请参阅MELSECQLMELSEC通信协议参考手册。
PLC串行通讯模块必须先进行相关的配置才可以正常使用。参数设置通过三菱新的编程软件GX-Works2进行参数设定。打开GX-Works2软件后，添加选择智能功能模块QJ71C24N-R4,然后打开QJ71C24N-R4的参数选项，对开关设置和各种控制指定这两项进行设置，其它参数项保持默认即可。通道CH1用于和Pro-face屏通过RS422方式MC协议(格式5)进行通讯，通道CH2通过通信协议和称重控制仪表进行2线RS485半双工速率4800bps方式通讯。开关设置的具体参数如图2所示。以上参数设置完毕后，确认保存并下载到PLC中。

3.2通讯协议设置
通过GX-Works2的通讯协议支持功能可以简便的进行设置，通过符合外部设备的协议进行数据的发送/接收。可以将外部设备侧的协议从GXWorks2的通信协议库中方便地进行设置选择或创建/编辑。具体操作流程如下：
(1)添加协议1选制造商SchneiderElectric型号MODBUS,协议名03:RDHoldingRegisters读取仪表当前值，同理用协议名16:WRMultiRegister写入参数，如图3所示。

(3)通讯协议的写入：将设置好的MODBUS通信协议写入到C24的快闪ROM中。
(4)协议的执行：通过专用指令(CPRTCL指令)执行协议。
3.3PLC程序的设计
编辑顺控程序，对通讯数据包所用寄存器写入相关参数，从站地址001写入D500,起始地址为0,读取字数写入D502中，创建使用了专用指令(CPRTCL指令)的程序。通过CPRTCL专用指令，执行写入到C24快闪ROM中的MODBUS协议，就可以读取和写入和仪表的数据了。如参数读取程序段罗列参见图5所示。

3.4C602仪表通讯相关设置
软件参数将通讯地址设为001,通讯波特率为4800bps,通讯协议Modbus;参数设定值是仪表通讯地址[Addr]=001通讯波特率[bAud]=*3通讯方式[tMode]=*40;仪表的操作以及参数详细信息请参考XK3190-C602称重显示控制器使用说明书。

3.5HMI画面设计
触摸屏软件设计采用Pro血ce的GP-proEX版本V3.01.101,如果版本低于V3.01.101将无法支持GC4000系列触摸屏。画面规划上，设计有设备监控画面，故障报警画面，系统设置画面，10定义监控画面以及数据记录画面，如数据记录画面有仪表目标值得设定，当前值的显示，以及上一称重记录的显
示和保存，程序内部设置了500组数据的记录。每一页显示50组数据，共10页（0~9）,通过翻页键或直接输入所需页码来完成数据的分组显示。具体如图6所示。

4系銃调试
硬件接线连接完毕后，检查无误。开始上电调试，设备整个调试过程中岀现的问题以及解决方式罗列如下。
4.1参数确认
WKS!确脚，Affifi讯瑚SB,硬正确。
4.2仪表确认
仪表通讯异常，仪表硬件需将JP4跳至RS485—端。
4.3数据确认
称量数据的记录断电后无法保存?需把要保存的称重数据放置到PLC的数据锁存区。具体操作在PLC参数-软元件设置-数据寄存器（D）内设定为锁存起始地址和锁存结束地址。串口通讯模块CH2通道，做2线制485通信时接线方法是SDA与RDA短接，SDB与RDB短接，这就造成发送的数据首先会被PLC自己接收到。这就会对外部仪表的通讯数据产生干扰，产生通讯异常。在各种控制指定选项中，将CH2的设置RS-485（2线制）进行数据通讯中的响应返回数据由0:响应返回允许改为1：响应返回禁止就可以避免了。
5结束语
经过试运行，本系统安全可靠。提高了装料的精度和工作效率，实现了称重结果数据的记录和保存，测量值的远程显示以及仪表参数的远程设置，具有操作简便、功能强大的特点。大大的减轻了现场操作人员的劳动强度，改善了操作人员的工作环境，同时也提高了产品的品质，取得了一定的经济效益。同时该系统也可应用与其它需要称重并记录的自动化设备上。
 

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