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  一、PWC可编程称重控制器简介
      PWC全称programmable  weighing  controller.中文全名：可编程称重控制器，是长陆公司自主知识产权的创新产品。
      为满足对于多秤系统同时运行并各自有不同的执行周期，开放的通讯能力以及网络接口等复杂控制的需求，同时基于嵌进式技术的发展以及软逻辑控制在产业控制领域的成熟应用，于是就产生了PWC。 
      PWC结合了PC的处理器，RAM和软件的上风，以及PLC固有的可靠性、坚固性、分布特性、紧凑的安装形式，可满足单一平台多功能的需求。PWC由于逻辑内核运行于后台，可以和其它的应用程序，如HMI软件、配料控制、逻辑控制软件、数据库软件等同时在PWC系统中并存，实现实时控制、HMI组态软件、数据库等功能同时运行于一台控制器之中，在系统灵活性、稳定性、低本钱等多方面为现有的采用PC+PLC+仪表的客户提供了一个全新的系统方案。 

         
二、PWC系统构成
      系统采用分布式结构，在使用过程中，用户可根据现场的需要，选用合适的模块类型，组成实用、性能安全可靠的系统。系统拓扑图如下所示： 

构成部分先容: 
2.1产业计算机/触摸屏或大屏幕
      主要用于数值的显示，用户参数的配置，配方的生产和修改，数据报表等，起到人机界面的作用。
2.2 PWC各种模块
      PWC模块是系统的主要组成部分，目条件供8种不同功能类型的模块，主要有：
1）主控模块：整合多规格的软件功能如HMI、软逻辑、单一的数据库、配料算法软件。同时负责各种子模块的协调治理，把各种子模块的不同类型数据，和用户设定的数值进行比较，根据各个开关量的输进输出状态进行逻辑判定，把动作要求经过下面的子模块如模拟量输出模块、开关量输出模块输出到控制设备，相当于PLC的CPU功能；
2）称重模块：主要用于对重量的丈量，也包含4路的开关量输进和4路开关量输出；
3）AIO模块：该模块具有4～20mA的模拟量输进和模拟量输出各两个通道，采集通道可以对具有4～20mA输出的传感器、设备等进行采集；输出通道可以用于驱动控制设备，如变频调速等。
4）DIO模块：包含8路数字量输进和8路数字量输出，主要用于现场开关量的输进和输出，输进节点连接设备的无源接点（干接点），如按钮输进、行程开关、接近开关等，输出节点是继电器输出，接点容量为AC250V5A，DC30V5A，可以驱动交流接触器，电磁阀等；
5）AI模块：具有4路4～20mA的模拟量输进通道，其作用和AIO模块的输进部分相同；
6）DI模块：提供24路开关量输进，接点类型和DIO模块的输进接点类型相同；
7）AO模块：具有4路4～20mA模拟量输出；
8）DO模块：具有24路开关量输出，接点容量为AC250V5A，DC30V5A的开关量输出。
2.3总线介质
      PWC总线的通讯介质可选择双绞线、同轴电缆或光纤等，选择灵活。在一般应用中，为了廉价而实用可靠，我们建议使用1.0mm2屏蔽双绞线；
2.4其他设备
      其它在线测试仪器的数字信号输进、执行机构的反馈信号或其它PWC系统。

         
三、系统特点
3.1块化设计
      PWC采用模块化设计，搭配灵活，既可完成小系统，也可以完成大系统，象搭积木一样。用户可以用根据系统要求的高低，灵活搭配，方便找出系统性能和本钱结合的佳点。 
3.2分布式结构
      PWC各功能模块间采用CAN总线式连接，模块可以靠近设备安装，减少现场布线，降低使用本钱和维护本钱，进步系统可靠性能。
      CAN（controller Area Network ）总线是当今主流五大总线之一。它采用了ISO/OSI模型的物理层数、据链路层和应用层，CAN通讯协议的一个大特点是废除了传统的地址编码，代之以对通讯数据库进行编码。
      CAN总线面向数据而不是面向节点，其优点是可使网络内的节点个数在理论上不受限制，加进和减少设备不影响系统的工作。
      CAN总线通讯高速率可达到1Mbps；传输速率为5kbps时，采用双绞线，传输间隔可达10km左右，并且数据传输可靠性高。从物理结构上看，CAN网络属于总线式通讯网络，它与一般的网络区别在于：
1） 不同于以太网等治理及信息处理用网络，它是一种专门用于自动化领域的网络；
2） 其物理特性及网络协议特性更夸大产业自动化底层检测和控制；
3） 它采用了和独特的设计，可靠性和性能远高于已经陈旧的现场通讯技术。
      当采用分布式控制时，各模块及控制电气元件可直接位于各配料单元，因此可降低大量布线工作，减小线缆用料，对于大型砼站及移动组合式砼站这一点显得格外有意义。
3.3安装方便
      PWC各功能模块同一使用DIN35导轨安装，器件采用SMT生产工艺，体积小而轻巧，其专门为复杂的过程称重系统而设计，符合行业标准，接线变得更为简单。
3.4适用环境恶劣
      PWC以低功耗的产业级嵌进式系统为基础，发热量少，无须风扇散热，不怕粉尘；定位于产业称重控制，充分考虑了户外称重控制的工况，可满足多地域以及宽温度范围的应用。
3.5 实时性强
      PWC是基于嵌进式实时操纵系统，具有数据采集和控制实时性强，响应速度快，不怕病毒感染等优点。
3.6 自主知识产权的嵌进式实时数据库
      PWC在高速嵌进式系统上实现自主知识产权的嵌进式实时数据库。这使得PWC拥有强大的数据治理和分析能力，为实现复杂称重控制算法提供支撑平台。
3.7先进的控制算法
      PWC采用自适应模型猜测控制算法等，具有控制模型自学习、控制参数自整定功能。该算法通过在称重系统的标定阶段，让控制器自学习称重系统的特性，建立了反映控制系统特性的**模型，因此可以在配料控制中能猜测不久以后的控制效果而提前实施控制，从而能做到：
1）控制正确，响应快，过冲量小；
2）控制稳定，调节负荷小，节省能源，延长设备使用寿命。
3.8开放性
      PWC具有开放性，支持用户进行二次开发，编程语言使用当前流行的逻辑控制语言，如梯形图、指令表和文本语言等；象在PLC或PC机上一样，在PWC上根据需要进行编程，使PWC能够满足各种不同的工艺要求，更加人性化。

         
四、技术规格（系统接口容量）
      系统现在可以接7种子模块，每种子模块多可以接16个，具体先容如下表：

五、PWC系统在砼站配料上的应用
      由于混凝土生产的特殊性，往往使得设备厂售后服务量大，无形中增加了本钱，降低了利润，因此大家对控制系统的可靠性、易操纵性、易维护性有较高要求；器件本钱当然也希看能降低，而PWC能很好的满足这些要求。PWC灵活性与其优异的可靠性使其在砼站配料控制上有着其它模式无法超越的上风。
5.1 传统的搅拌站配料控制系统的常见模式

      模式之一存在缺点在于PC机不能完全跟踪各工作点运行状态；之二则可以。之一、之二中系同一般采用配料控制器（仪表）或PLC实现配料控制功能，可靠性较高；但是由于仪表或PLC不可能像PC机那样完成大量数据运算、存储治理，所以实时数据治理功能较弱。 
      这一模式以PC机实现配料控制，优点是运算能力强、实时性好（多秤时实时性尤为重要）、可以在线修正配方，使用PLC仅起到逻辑控制功能，可将动作状态上传至PC机。缺点是对PC依靠，降低系统稳定性。有的厂家将称重显示变送器集成为多路信号调理盒，不带显示。这时采用有认证的称重显示变送器显得十分必要。 
      模式之四将配料控制、逻辑控制、数据治理分开，其中配料控制由配料控制器完成，因此系统精度、速度有赖配料控制器操纵平台的支持，同时依靠PC完成数据治理，系统维护量加大。
5.2使用 PWC的系统
      5.2.1 由于PWC的主控模块本身就是高速嵌进式微机，在与PC组成如下系统中，我们可以发现主模块是与上位PC机是互为在线热备的，这一系统也就是真正意义上的双机双控。
      脱离上位PC机时由于主控模块可直接驱动VGA（显示器），打印机甚至键盘，因此形成了独立工作的微机系统。由其执行各种配料、逻辑控制，进行数据存储、传输、治理。 
      联机时，上位PC可以完成配料、逻辑控制、生产数据治理，PWC主控模块只进行数据传输、状态监控；也可以由PC机承担治理工作，而逻辑与配料控制工作由PWC完成。 
      5.2.2 与传统的配料系统相比，采用PWC可以使用自有称重模块，可以完成逻辑控制而取代PLC，基于嵌进式实时操纵系统也可以降低对PC机的依靠，内部高速总线通讯而不需多串口卡或A/D转换，有效降低本钱，减小维护点而灵活性更高

近年来可编程序控制器（PLC）以及变频调速技术日益发展，性能价格比日益**，并在机械、冶金、制造、化工、纺织等领域得以普及和应用。为满足温度、速度、**等工艺变量的控制要求，常常要对这些模拟量进行控制，PLC模拟量控制模块的使用也日益广泛。

通常情况下，变频器的速度调节可采用键盘调节或电位器调节方式，但是，在速度要求根据工艺而变化时，仅利用上述两种方式则不能满足生产控制要求，因此，我们须利用PLC灵活编程及控制的功能，实现速度因工艺而变化，从而保证产品的合格率。

2、变频器简介

交流电动机的转速n公式为：

式中: f—频率;
p—极对数;
s—转差率（0～3%或0～6%）。

由转速公式可见，改变三相异步电动机电源频率，可以改变旋转磁通势的同步转速，达到调速的目的。额定频率称为基频，变频调速时，可以从基频向上调（恒功率调 速），也可以从基频向下调（恒转距调速）。因此变频调速方式，比改变极对数p和转差率s两个参数简单得多。同时还具有很好的性价比、操作方便、机械特性较 硬、静差率小、转速稳定性好、调速范围广等优点，因此变频调速方式拥有广阔的发展前景。

3、PLC模拟量控制在变频调速的应用

PLC包括许多的特殊功能模块，而模拟量模块则是其中的一种。它包括数模转换模块和模数转换模块。例如数模转换模块可将一定的数字量转换成对应的模拟量（电压或电流）输出，这种转换具有较高的精度。

在设计一个控制系统或对一个已有的设备进行改造时，常常会需要对电机的速度进行控制，利用PLC的模拟量控制模块的输出来对变频器实现速度控制则是一个经济而又简便的方法。

下面以三菱FX2N系列PLC为例进行说明。同时选择FX2N-2DA模拟量模块作为对变频器进行速度控制的控制信号输出。如图1所示，控制系统采用具有两路模拟量输出的模块对两个变频器进行速度控制。、

图2为变频器的控制及动力部分，这里的变频器采用三菱S540型，PLC的模拟量速度控制信号由变频器的端子2、5输入。

图2 变频器的控制及动力部分接线图

3.1 系统中PLC模拟量控制变频调速需要解决的主要问题

（1）模拟量模块输出信号的选择

通过对模拟量模块连接端子的选择，可以得到两种信号，0～10V或0～5V电压信号以及4～20mA电流信号。这里我们选择0～5V的电压信号进行控制。

（2）模拟量模块的增益及偏置调节

模块的增益可设定为任意值。然而，如果要得到大12位的分辨率可使用0～4000。如图3，我们采用0～4000的数字量对应0～5V的电压输出。当然，我们可对模块进行偏置调节，例如数字量0～4000对应4～20mA时。

图3 模块的增益设定

（3）模拟量模块与PLC的通讯

对于与FX2N系列PLC的连接编程主要包括不同通道数模转换的执行控制，数字控制量写入FX2N-2DA等等。而重要的则是对缓冲存储器（BFM）的设置。通过对该模块的认识，BFM的定义如附表。

附表 BFM的定义

从附表中可以看出起作用的仅仅是BFM的#16、#17，而在程序中所需要做的则是根据实际需要给予BFM中的#16和#17赋予合适的值。其中：

#16为输出数据当前值。
#17:b0:1改变成0时，通道2的D/A转换开始。
b1:1改变成0时，通道1的D/A转换开始。

（4）控制系统编程

对于上例控制系统的编写程序如图4所示。

图4 控制系统编程

在程序中：

1） 当M67、M68常闭触点以及Y002常开触点闭合时，通道1数字到模拟的转换开始执行;当M62、M557常闭触点以及Y003常开触点闭合时，通道2数字到模拟的转换开始执行。

2） 通道1

将保存个数字速度信号的D998赋予辅助继电器（M400～M415）;
将数字速度信号的低8位（M400～M407）赋予BFM的16#; 
使BFM#17的b2=1; 
使BFM#17的b2由1→0，保持低8位数据; 
将数字速度信号的高4位赋予BFM的16#; 
使BFM#17的b1=1; 
使BFM#17的b1由1→0，执行通道1的速度信号D/A转换。

3） 通道2

将保存第二个数字速度信号的D988赋予辅助继电器（M300～M315）; 
将数字速度信号的低8位（M300～M307）赋予BFM的16#; 
使BFM#17的b2=1; 
使BFM#17的b2由1→0，保持低8位数据; 
将数字速度信号的高4位赋予BFM的16#; 
使BFM#17的b0=1; 
使BFM#17的b0由1→0，执行通道2的速度信号D/A转换。

4） 程序中的K0为该数模转换模块的位置地址，在本控制系统中只用了一块模块，因此为K0，假如由于工艺要求控制系统还要再增加一块模块，则新增模块在编程时只要将K0改为K1即可。

（5）变频器主要参数的设置

根据控制要求，设置变频器的运行模式为外部运行模式，运行频率为外部运行频率设定方式，Pr.79=2;模拟频率输入电压信号为0～5V，所以，Pr.73=0;其余参数根据电机功率、额定电压、负载等情况进行设定。

3.2 注意事项

（1） FX2N-2DA采用电压输出时，应将IOUT与COM短路;
（2） 速度控制信号应选用屏蔽线，配线安装时应与动力线分开。

4、结束语

上述控制在实际使用过程中运行良好，很好的将PLC易于编程与变频器结合起来，当然不同的可编程序控制器的编程和硬件配置方法也不同，比如罗克韦尔PLC在 增加D/A模块时，只要在编程环境下的硬件配置中添加该模块即可。充分利用PLC模拟量输出功能可以控制变频器从而控制设备的速度，满足生产的需 要。