用PLC與自制的組件構成電子皮帶秤的方案設計
本文介紹用自制的PLC外圍組件與PLC組合構成電子皮帶秤的裝置。該裝置由于不選用上位機或觸摸屏及較貴的專用模快，僅用自制組件與PLC配合，使設備不僅抗干擾好，而且造價也大為降低。該裝置可實現瞬時流量及累計流量的時時顯示，并有鍵盤置數和打印功能。其硬件結構見下圖一：
圖一、PLC構成皮帶秤原理圖
一、硬件組成
1、 PLC：選用S7-200，型號為：CPU224 DC，輸入點14個，即I0.0~I0.7、I1.0~I1.5 輸出點10個，即 Q0.0~Q0.7、Q1.0~Q1.1。輸出點選用晶體管輸出。
2、 傳感器變送組件：傳感器選用電阻應變式，精度為0.05 ‰稱重傳感器，輸出為：0～10 mV。變送器自制：選用LM324集成塊的3個運放器構成，輸出為4～20ma電流信號，可遠距離傳送。為確保溫漂極小，用LM324的第4個運放器做恒溫控制器，該變送器放在一恒溫盒里，放置在傳感器附近。
3、 I / F轉換組件：自制，其作用是將傳感變送器傳送來的4～20ma電流信號轉換為0～2.77KHz 的脈沖信號，輸入給PLC的高速計數器的加計數輸入端（I0.0）。
4、 二路數字顯示且帶有打印功能組件（見下面“4路4位數碼顯示及微打輸出組件”照片），該組件對外有4個插座接口：
（1）、J2插座：去PLC的I / O口，有5條線去PLC輸出口：其J2-1腳為(SCL)時鐘線, 接PLC的Q0.0。J2-2腳為(STA1)數據線，接PLC的Q0.1。J2-3腳為(STA2)數據線，接PLC的Q0.2，J2-4腳為復位同步線，接PLC的Q0.3。J2-7腳為控制線,接PLC的Q0.4。,J2-5腳為打印握手線，接PLC輸入口I0.7。
（2）、J1插座：去8位數字顯示板，顯示累計流量值。
（3）、J3插座：去4位數字顯示板，顯示瞬時流量值。
（4）、J4插座：去微型打印機，可打印當班計量記錄。
5、鍵盤組件：由一塊控制電路板和16位薄膜式鍵盤組成(見下面鍵盤組件照片)，控制板的J1為輸入插座，其J1-1為SCL線（時鐘線），接PLC的I0.3，其J1-2為STA（數據線），接PLC的I0.4。
鍵盤共有16個鍵，0～9 為置數用的數字鍵，第一次按一下數字鍵，瞬時流量顯示器的最低位顯示按鍵數，其它各位數清零，再按數字鍵，顯示值左移一位，最低位顯示剛剛按下的數字鍵的對應值…。A、B…F 6鍵為命令鍵，本設計規定：
A鍵為置“年”的命令鍵，如顯示器已置好的數為“
B鍵為置“月、日”的命令鍵，如顯示器已置好的數為“
C鍵為置班次與圈數的命令鍵，，如顯示器已置好的數為“
D鍵為置“系列系數”的命令鍵，皮帶秤按一般規定有：1、2、3、5、7系列，按此鍵將設置的系列數存入“系列系數”存數區，以備計量運算使用。（本設計暫未用）
E鍵為打印命令鍵，按下此鍵，PLC將按規定的格式打印數據。
F鍵為清零鍵，如置入的顯示值有誤，按此鍵可將數據請0.
有關顯示、打印及鍵盤組件的介紹請見“自制的PLC外圍組件及應用”一文，本文只介紹傳感器變送器與I / F轉換組件的硬件組成及PLC如何與顯示組件、鍵盤組件的連接及編程。
二、電子皮帶秤稱重數學模型分析
：
圖二、用測速發電機供電傳感器輸出信號與瞬時流量成比例關系
三、信號處理
由圖二右側公式推導可知，用測速發電機供源的稱重傳感器，其輸出信號Ug與瞬時流量q成正比。故可直接用Ug 值代表皮帶秤的瞬時流量q，而不必分別求出 p、v 二個量，再求瞬時流量值q。這樣處理不僅節省測速傳感器及變送器，也簡化了運算程序。
1、 對q的處理：在額定最大轉速下，傳感器承受0～額定壓力，其輸出信號Ug=0～10mV，通過V / I 轉換變為4～20ma的電流信號，可遠距離傳送而不會使信號失真。該裝置再將4～20ma轉換為對應的頻率脈沖信號輸入給PLC高速計數輸入口進行計數。高速計數器的計數值就是對應時刻的累計流量值，再用讀取計數值減去前一秒讀取的計數值（即1秒時間內的計數值）就是瞬時流量。
q 值如何轉換為對應的頻率脈沖呢，我們以 100T /H 皮帶秤為例：
100 T/H =
即要求累計脈沖頻率為27.77 Hz，其測量精度為一個脈沖為1Kg，為了提高測量精度，轉換頻率選為2.77KHz，這樣一個脈沖為0.01 Kg測量精度。
下面介紹一下傳感器變送器組件和 I / F 轉換組件的電路原理：
圖三為傳感器變送器電路原理圖，粉色虛線框內為稱重傳感器電路圖，它是由4個等值電阻應變片構成，Rx、RW2支路為傳感器調零電路，調節RW2可調節傳感器的輸出=0V，RW1、R與測速發電機串聯，調節RW1 可改變供橋電壓，在最大額定轉速下發電機輸出電壓為Eo,在額定負荷下，調節RW1，使傳感器輸出電壓Uab=10mV。
圖三、傳感器變送器原理圖
運放器U1B 組成放大倍數 K=400的反向放大器，輸入為0～－10mV，輸出為：0～4V。晶體管G1其發射極與集電極電阻相等皆為2K，由于Ic=Ie，故這二個電阻的電壓降總是相等的，當輸入信號=0時，G1的發射極對地電壓=0，G1的集電極對+23V電壓的電壓也等于0，對地電壓=23V,該電壓輸出給G2，使G2發射極對地電壓=23V,此時G2發射極電阻承受1V電壓，其阻值=250Ω,故使G2集電極輸出4ma電流。當輸入信號=10mV時，G1的發射極對地電壓=4V，G1的集電極對+23V電壓的電壓也等于4V，對地電壓=19V,該電壓輸出給G2，使G2發射極對地電壓=19 V,此時G2發射極電阻承受5V電壓，其阻值=250Ω,故使G2集電極 輸出20ma電流。
該電路放置在一個恒溫盒里，其控制電路見下圖。
圖五 為I / F轉換電路，是由LM358、LM331二個集成電路組成，LM358 為電壓跟隨器，調節RW2使其輸出（1腳）電壓=-0.69V。當輸入4ma電流時，電阻（173Ω）的電壓=0.69V，使該電阻上端對地電壓=0V，當輸入20ma電流時，電阻（173Ω）的電壓=3.46V，使該電阻上端對地電壓=2.77V。LM331是V / F 轉換器，輸入0～10 電壓信號，可產生0～10KHz脈沖信號，由于前級輸入電壓為0～2.77V,故轉換輸出脈沖信號為0～2.77KHz。
圖五、I / F 轉換電路原理圖
從圖三、圖五的選用元件可知，自制的變送器組件與I / F 轉換組件成本造價是非常低的，幾十元錢就可搞定。這就是選用自制組件的原因。
四、顯示、打印組件與鍵盤組建的簡介
（一）、4路4位數碼顯示及微打輸出組件：
該組件是由主控板、4塊顯示板組成，主控板（圖右側電路板）其板右側插座連接PLC的I/O口，左側中插座接打印機，其余4個插座接4塊4位顯示板。本設備由于累計流量顯示為8位數字，故將1、2路顯示板并為一起，改成一塊8位顯示板，第3路為瞬時流量顯示（4位數）。
（二）、鍵盤組件：
上圖為鍵盤組件，它是由控制板和薄膜式鍵盤組成。控制板左下側插座與PLC的輸入口連接（占2個輸入口），右側插座連接鍵盤。鍵盤為16個鍵，0~9 為數字鍵，余下6個鍵為命令鍵，可填寫為A、B、C、D、E、F字母，也可按其命令功能改寫漢字，使之一目了然。
顯示、打印組件與鍵盤組件為使用多年的定型產品，其硬件電路及運行程序已做加密處理，故以實物照片供大家參考，它們與PLC連接，前面已述，如何編程及使用請見后面說明。
五、采集稱重信號的設計構思及PLC編程
目前使用的皮帶秤的設計，多采用模擬量轉換為數字量的轉換模塊，將稱重傳感器輸出的模擬信號轉換為數字量，再對數字量按數學模型進行運算求出瞬時流量，再進行累加。本設計采用的是將稱重傳感器輸出的模擬信號轉換為頻率脈沖，用PLC的高速計數器對其累加計數，其計數器的計數值即為累計流量。
皮帶運輸機的皮帶很難做的均稱，有厚有薄，故對皮帶秤的動態調零很難調準，一般均采用這樣處理：皮帶空載運轉時，調節秤框給傳感器施加略小與1/10的量程的予壓力，皮帶機空跑幾整圈，記下累計值和運行時間，用其累計值除以時間，其商就是單位時間皮帶的平均皮重，將此皮重轉換為固定頻率的脈沖，再進行稱重測量時，計數器在進行對稱重脈沖加計數的同時，對皮重脈沖進行減計數。這樣累計計數的結果，才為物料的真實重量。而這種計數叫做可逆計數。
S7-200的PLC內含的高速計數器，有這種功能，選用PLC的HSC0計數器，設工作模式為7，其高速計數器將執行加、減可逆的計數方式：其I0.0為加計數脈沖輸入端，I0.1為減計數脈沖輸入端，I0.2為復位端，I0.2置1時復位有效，計數器清零。其I0.0輸入的加脈沖來自I / F轉換組件輸出的F+脈沖，脈沖頻率為0～2.77KHz（具體電路請見圖五、I / F 轉換電路原理圖)。I0.1輸入的減脈沖來自PLC輸出口Q0.7,脈沖頻率=250Hz，它是由PLC的4mS 時間中斷形成的：每發生一次時間中斷，使MB4加1，這樣M4.0將輸出F=125Hz的時鐘頻率，再用M4.0的前、后沿輸出給Q0.7,使Q0.7輸出的脈沖頻率 F-=250 Hz。
（一）、皮帶秤調零、校準的設計考慮：
1、安放接近開關及其作用：
皮帶秤調零、校準都是在皮帶機運行中進行的，考慮皮帶的不均勻性，調零與校準的測試時間應為皮帶機運行N整圈的時間，為此選用一個接近開關作為判斷皮帶運行一整圈的檢測原件：在皮帶側邊的某點固定一塊鐵片，在其下方安裝一接近開關，皮帶每旋轉一周，其鐵片將通過一次接近開關，使其輸出一個脈沖。任意二個脈沖的間距時間就是皮帶運行一整圈的時間。
2、皮帶秤調零：閉合K2（工作/校準）開關（I0.6=1），使皮帶秤處于校整方式，皮帶機空載運行，按一下調零按鈕(K3)，皮帶秤進入調零工作狀態，當皮帶上的鐵片運行到接近開關的上方，接近開關輸出第一個脈沖信號時，PLC使 Q0.6=0,即使I0.2=0,高速計數器由0開始計數，在調零方式下無F-脈沖輸入，故高速計數器只作加計數，同時用秒脈沖SM0.5開始計時。當接近開關發出第N個脈沖時，PLC立刻進行如下運算：將皮帶機運行N整圈所累計的重量值除以運行時間，其商即為平均皮重，此值立刻送瞬時流量顯示區顯示，隨后，使Q0.6=1,即I0.2=1,高速計數器復位。此時顯示值=250為準，如大于250，應減小秤框的予壓力，如小于250，應加大秤框的予壓力，再按調零按鈕重新運行，直至調整到=250為止。
3、皮帶秤校準：閉合 K2（工作/校準）開關，皮帶秤處于校整方式，皮帶機運行，其秤框上方的皮帶上放置標準校準鏈碼，按一下校準按鈕(K4)，皮帶秤進入校準工作狀態，當接近開關輸出第一個脈沖信號時，PLC使 Q0.6=0,即使I0.2=0,高速計數器由0開始計數，此時I0.0 輸入F+脈沖，I0.1輸入F-脈沖，高速計數器處于加減可逆計數狀態。同時用秒脈沖SM0.5開始計時。當接近開關發出發出第N個脈沖時，PLC立刻進行如下運算：將皮帶機運行N整圈所累計的重量值除以運行時間，其商即為鏈碼重量值，此值立刻送瞬時流量顯示區顯示，隨后，Q0.6=1,高速計數器復位。如此顯示值不等于鏈碼標稱重量值，應調整圖三中的RW3電阻器，再按校準按鈕重新運行校整，直至調整到顯示值=鏈碼標稱重量值為止。
下面為SBR_1子程序，即為皮帶秤動態調零、校準的子程序：
（二）、皮帶秤稱重測量的設計考慮
1、皮帶秤調零、校準后，可進入實物計量，即使“工作/校準”開關K2斷開（I0.6=0），將“工作/停止”開關K1閉合（I0.5=1），皮帶秤進入計量工作狀態。PLC的高速計數器進入可逆計數的計數狀態，此時如皮帶機停止運行，必然使F+=0,為使計數器不計數，F-也必須=0，故應選用控制皮帶機運行的接觸器的常開觸點加在PLC的一個輸入點上（I1.4），當皮帶機停止時觸點斷開(I1.4=0)，使Q0.7無F-脈沖輸出，當皮帶機運行時觸點閉合(I1.4=1)，使Q0.7輸出F-脈沖.
2、累計流量與瞬時流量的采集與運算：
（1）、累計流量的采集與運算：
本裝置在實物計量中，可逆計數器的計數值即為此時刻的累計流量，計數單位為0.01Kg，而累計顯示值為8位數，顯示單位為Kg，故計數器的計數值（HC0）應除以100，其商才為累計顯示值。
顯示組件要求顯示的數據為BCD碼，為使顯示數字穩定清晰，顯示送數的周期取0.5秒，即每隔0.5秒取一次HC0，再進行除100的運算，其商（MD28）再進行BCD碼轉換后，方可送入顯示區顯示。
累計顯示為8為數字顯示，S7-200只有4位的 I_BCD轉換指令，如自行編寫8位的BCD嗎轉換程序，程序運行時間太長，會影響整機的運算速度，為此采用如下的處理手段進行編程：先判斷MD28，如其值小于10000，直接用I-BCD指令將其低字（MW30）轉換為BCD嗎,其高字（MW28）=0。如MD28位于10000～20000之間，將MD28－10000，其差值的低字用I-BCD指令轉換為BCD，其高字=1 ……具體編程清見自動工作子程序。
（2）瞬時流量的采集與運算：
瞬時流量的采集時間也選用0.5秒，采集數據的方法是，每隔0，5秒，將此時的MD28值減去前一次的MD28值，其差值乘20，即為此時刻的瞬時流量（單位為0.1Kg / S），再用I-BCD指令將其低字直接轉換為BCD碼，再送入瞬時流量顯示區顯示。詳見自動工作子程序。
（3）SBR-0 自動工作子程序:
3、皮帶秤主程序及其它子程序展示其解析：
（1）、皮帶秤主程序：
（2）、SBR-3 子程序
（3）、SBR-5 子程序
（4）INT_0 中斷服務程序
上面列出的主程序與3個子程序均有較詳細注解說明，這里對此不再解析。下面對SBR-2（鍵盤組件的運行程序）與SBR-4 （顯示與打印組件的運行程序）作以說明，這二個子程序均編成功能塊，編程時直接調用功能塊就可以，而且編程簡單：只要將有關數據輸入給功能塊上的對應輸入點，或由功能塊輸出的數據、位信號傳遞給對應的數據區、位變量就行了。下面就這二個功能塊的編程、使用作以介紹：
1、 SBR-2子程序的使用與編程：
SBR-2子程序為鍵盤組件的運行程序，它以功能塊的形式出現。使用時只需調用它的功能塊，再填寫該功能能塊所需要的輸入與輸出條件，就完成對它的編程，見下圖：
該功能塊的輸入信號有3個：
（1）、EN： 為使能輸入點，當它=1，該功能程序運行，本程序選用SM0.0 連接，故使該功能程序時時都在運行。
（2）、SCL：為時鐘脈沖輸入點，它來自鍵盤組件的時鐘線，本設備將它接在PLC的I0.3輸入點，故用I0.3 接入功能塊的SCL輸入點。
（3）、STA：為數據脈沖輸入點，它來自鍵盤組件的數據線，本設備將它接在PLC的I0.4輸入點，故用I0.4 接入功能塊的STA輸入點。
該功能塊的輸出信號有7個：
（1）、OUT3：為數據（字）輸出，它來自鍵盤組件，由數字鍵置入的數值：每按一下數字鍵，OUT3值左移一位，新置入的數進入OUT3值的最低位。本設備用VW20字連接OUT3輸出。
（2）、OUTA：為按A鍵發出的脈寬=0.2秒的脈沖信號，本設備用它輸出給V313.0，做置“年”命令信號。見主程序的網絡15程序。
（3）、OUTB：為按B鍵發出的脈寬=0.2秒的脈沖信號，本設備用它輸出給V313.1，做置“月、日”命令信號。見主程序的網絡16程序。
（4）、OUTC：為按C鍵發出的脈寬=0.2秒的脈沖信號，本設備用它輸出給V313.2，做置“班、圈數”命令信號。見主程序的網絡17程序。
（5）、OUTE：為按E鍵發出的脈寬=0.2秒的脈沖信號，本設備用它輸出給V313.4，作為打印命令信號。見主程序的網絡8程序：用V313.4的前沿沿將V311.0=1，V311.0=1輸送給SBR-4，使SBR-4執行打印程序。
（6）、OUTF：為按F鍵發出的脈寬=0.2秒的脈沖信號，本設備用它作清零用，即使OUT3=0。
2、SBR-4子程序的使用與編程：
SBR-4子程序為顯示與打印組件的運行程序，它以功能塊的形式出現。使用時只需調用它的功能塊，再填寫該功能能塊所需要的輸入與輸出條件，就完成對它的編程，見下圖：
該程序中應填寫的數據有：
MD24：為已轉換為BCD碼的累計流量值，送入此塊，在未按鍵盤時，此數據時時在累計流量顯示器顯示。
MD4：為已轉換為BCD碼的瞬時流量值，送入此塊，在未按鍵盤時，此數據時時在瞬時流量顯示器顯示。
&VB100：為打印數據首址
VD90：存放打印數據的指針地址
VB81：打印數據字節數
V310.1：接顯示、打印組件的時鐘線（SCL）
V310.4：接顯示、打印組件的累計流量數據線(STA1)
V310.6：接顯示、打印組件的瞬時流量數據線(STA2)
V311.2：接顯示、打印組件的同步控制線。
六、打印數據表的編寫
本程序對打印數據的編程非常簡單：在主程序編寫一條傳送指令（見網絡8），在網絡5的SBR-2塊的OUTE輸出端填寫 V313.4，再在中斷程序里的SBR-4塊的輸入點（Sin1）填寫V310.0位變量，即完成打印的編程。程序動作是這樣進行的：
按一下鍵盤組建的E鍵，其SBR-2功能塊的OUTE立刻輸出一個打印命令脈沖，輸送給V313.4，V313.4使V310.0=1,再傳送給SBR-4的Sin1輸入點，SBR-4的程序立刻按規定的格式進行打印輸出。
本程序的打印數據格式是這樣編寫的，數據首址定為VB100，指針地址存儲區為VD90，打印數據所占字節數為VB81，對打印編程只填寫這3個數據就行。打印輸出的格式為：
測試記錄
2012 年 02 月 15日
瞬時流量： 0121.0 Kg / S
累計流量： 01325798 K g
測試： 3 班
打印數據表見下表：
用PLC做成的皮帶秤比用單片機做成的皮帶秤抗干擾性好，而且PLC同時還可做其它控制用。在既作設備的程序控制又作皮帶秤計量時， 可選用繼電器觸點輸出的 PLC作設備程序控制，增加一個晶體管輸出的擴展輸出模塊，用它替換圖一的Q0.0~Q0.4及Q0.7的輸出，將使皮帶秤的設計成本變的更低，而且皮帶秤的計量數據就在PLC內，不需通訊傳遞。
用PLC與自制的組件構成電子皮帶秤的方案設計
本文介紹用自制的PLC外圍組件與PLC組合構成電子皮帶秤的裝置。該裝置由于不選用上位機或觸摸屏及較貴的專用模快，僅用自制組件與PLC配合，使設備不僅抗干擾好，而且造價也大為降低。該裝置可實現瞬時流量及累計流量的時時顯示，并有鍵盤置數和打印功能。其硬件結構見下圖一：
圖一、PLC構成皮帶秤原理圖
一、硬件組成
1、 PLC：選用S7-200，型號為：CPU224 DC，輸入點14個，即I0.0~I0.7、I1.0~I1.5 輸出點10個，即 Q0.0~Q0.7、Q1.0~Q1.1。輸出點選用晶體管輸出。
2、 傳感器變送組件：傳感器選用電阻應變式，精度為0.05 ‰稱重傳感器，輸出為：0～10 mV。變送器自制：選用LM324集成塊的3個運放器構成，輸出為4～20ma電流信號，可遠距離傳送。為確保溫漂極小，用LM324的第4個運放器做恒溫控制器，該變送器放在一恒溫盒里，放置在傳感器附近。
3、 I / F轉換組件：自制，其作用是將傳感變送器傳送來的4～20ma電流信號轉換為0～2.77KHz 的脈沖信號，輸入給PLC的高速計數器的加計數輸入端（I0.0）。
4、 二路數字顯示且帶有打印功能組件（見下面“4路4位數碼顯示及微打輸出組件”照片），該組件對外有4個插座接口：
（1）、J2插座：去PLC的I / O口，有5條線去PLC輸出口：其J2-1腳為(SCL)時鐘線, 接PLC的Q0.0。J2-2腳為(STA1)數據線，接PLC的Q0.1。J2-3腳為(STA2)數據線，接PLC的Q0.2，J2-4腳為復位同步線，接PLC的Q0.3。J2-7腳為控制線,接PLC的Q0.4。,J2-5腳為打印握手線，接PLC輸入口I0.7。
（2）、J1插座：去8位數字顯示板，顯示累計流量值。
（3）、J3插座：去4位數字顯示板，顯示瞬時流量值。
（4）、J4插座：去微型打印機，可打印當班計量記錄。
5、鍵盤組件：由一塊控制電路板和16位薄膜式鍵盤組成(見下面鍵盤組件照片)，控制板的J1為輸入插座，其J1-1為SCL線（時鐘線），接PLC的I0.3，其J1-2為STA（數據線），接PLC的I0.4。
鍵盤共有16個鍵，0～9 為置數用的數字鍵，第一次按一下數字鍵，瞬時流量顯示器的最低位顯示按鍵數，其它各位數清零，再按數字鍵，顯示值左移一位，最低位顯示剛剛按下的數字鍵的對應值…。A、B…F 6鍵為命令鍵，本設計規定：
A鍵為置“年”的命令鍵，如顯示器已置好的數為“
B鍵為置“月、日”的命令鍵，如顯示器已置好的數為“
C鍵為置班次與圈數的命令鍵，，如顯示器已置好的數為“
D鍵為置“系列系數”的命令鍵，皮帶秤按一般規定有：1、2、3、5、7系列，按此鍵將設置的系列數存入“系列系數”存數區，以備計量運算使用。（本設計暫未用）
E鍵為打印命令鍵，按下此鍵，PLC將按規定的格式打印數據。
F鍵為清零鍵，如置入的顯示值有誤，按此鍵可將數據請0.
有關顯示、打印及鍵盤組件的介紹請見“自制的PLC外圍組件及應用”一文，本文只介紹傳感器變送器與I / F轉換組件的硬件組成及PLC如何與顯示組件、鍵盤組件的連接及編程。
二、電子皮帶秤稱重數學模型分析
：
圖二、用測速發電機供電傳感器輸出信號與瞬時流量成比例關系
三、信號處理
由圖二右側公式推導可知，用測速發電機供源的稱重傳感器，其輸出信號Ug與瞬時流量q成正比。故可直接用Ug 值代表皮帶秤的瞬時流量q，而不必分別求出 p、v 二個量，再求瞬時流量值q。這樣處理不僅節省測速傳感器及變送器，也簡化了運算程序。
1、 對q的處理：在額定最大轉速下，傳感器承受0～額定壓力，其輸出信號Ug=0～10mV，通過V / I 轉換變為4～20ma的電流信號，可遠距離傳送而不會使信號失真。該裝置再將4～20ma轉換為對應的頻率脈沖信號輸入給PLC高速計數輸入口進行計數。高速計數器的計數值就是對應時刻的累計流量值，再用讀取計數值減去前一秒讀取的計數值（即1秒時間內的計數值）就是瞬時流量。
q 值如何轉換為對應的頻率脈沖呢，我們以 100T /H 皮帶秤為例：
100 T/H =
即要求累計脈沖頻率為27.77 Hz，其測量精度為一個脈沖為1Kg，為了提高測量精度，轉換頻率選為2.77KHz，這樣一個脈沖為0.01 Kg測量精度。
下面介紹一下傳感器變送器組件和 I / F 轉換組件的電路原理：
圖三為傳感器變送器電路原理圖，粉色虛線框內為稱重傳感器電路圖，它是由4個等值電阻應變片構成，Rx、RW2支路為傳感器調零電路，調節RW2可調節傳感器的輸出=0V，RW1、R與測速發電機串聯，調節RW1 可改變供橋電壓，在最大額定轉速下發電機輸出電壓為Eo,在額定負荷下，調節RW1，使傳感器輸出電壓Uab=10mV。
圖三、傳感器變送器原理圖
運放器U1B 組成放大倍數 K=400的反向放大器，輸入為0～－10mV，輸出為：0～4V。晶體管G1其發射極與集電極電阻相等皆為2K，由于Ic=Ie，故這二個電阻的電壓降總是相等的，當輸入信號=0時，G1的發射極對地電壓=0，G1的集電極對+23V電壓的電壓也等于0，對地電壓=23V,該電壓輸出給G2，使G2發射極對地電壓=23V,此時G2發射極電阻承受1V電壓，其阻值=250Ω,故使G2集電極輸出4ma電流。當輸入信號=10mV時，G1的發射極對地電壓=4V，G1的集電極對+23V電壓的電壓也等于4V，對地電壓=19V,該電壓輸出給G2，使G2發射極對地電壓=19 V,此時G2發射極電阻承受5V電壓，其阻值=250Ω,故使G2集電極 輸出20ma電流。
該電路放置在一個恒溫盒里，其控制電路見下圖。
圖五 為I / F轉換電路，是由LM358、LM331二個集成電路組成，LM358 為電壓跟隨器，調節RW2使其輸出（1腳）電壓=-0.69V。當輸入4ma電流時，電阻（173Ω）的電壓=0.69V，使該電阻上端對地電壓=0V，當輸入20ma電流時，電阻（173Ω）的電壓=3.46V，使該電阻上端對地電壓=2.77V。LM331是V / F 轉換器，輸入0～10 電壓信號，可產生0～10KHz脈沖信號，由于前級輸入電壓為0～2.77V,故轉換輸出脈沖信號為0～2.77KHz。
圖五、I / F 轉換電路原理圖
從圖三、圖五的選用元件可知，自制的變送器組件與I / F 轉換組件成本造價是非常低的，幾十元錢就可搞定。這就是選用自制組件的原因。
四、顯示、打印組件與鍵盤組建的簡介
（一）、4路4位數碼顯示及微打輸出組件：
該組件是由主控板、4塊顯示板組成，主控板（圖右側電路板）其板右側插座連接PLC的I/O口，左側中插座接打印機，其余4個插座接4塊4位顯示板。本設備由于累計流量顯示為8位數字，故將1、2路顯示板并為一起，改成一塊8位顯示板，第3路為瞬時流量顯示（4位數）。
（二）、鍵盤組件：
上圖為鍵盤組件，它是由控制板和薄膜式鍵盤組成。控制板左下側插座與PLC的輸入口連接（占2個輸入口），右側插座連接鍵盤。鍵盤為16個鍵，0~9 為數字鍵，余下6個鍵為命令鍵，可填寫為A、B、C、D、E、F字母，也可按其命令功能改寫漢字，使之一目了然。
顯示、打印組件與鍵盤組件為使用多年的定型產品，其硬件電路及運行程序已做加密處理，故以實物照片供大家參考，它們與PLC連接，前面已述，如何編程及使用請見后面說明。
五、采集稱重信號的設計構思及PLC編程
目前使用的皮帶秤的設計，多采用模擬量轉換為數字量的轉換模塊，將稱重傳感器輸出的模擬信號轉換為數字量，再對數字量按數學模型進行運算求出瞬時流量，再進行累加。本設計采用的是將稱重傳感器輸出的模擬信號轉換為頻率脈沖，用PLC的高速計數器對其累加計數，其計數器的計數值即為累計流量。
皮帶運輸機的皮帶很難做的均稱，有厚有薄，故對皮帶秤的動態調零很難調準，一般均采用這樣處理：皮帶空載運轉時，調節秤框給傳感器施加略小與1/10的量程的予壓力，皮帶機空跑幾整圈，記下累計值和運行時間，用其累計值除以時間，其商就是單位時間皮帶的平均皮重，將此皮重轉換為固定頻率的脈沖，再進行稱重測量時，計數器在進行對稱重脈沖加計數的同時，對皮重脈沖進行減計數。這樣累計計數的結果，才為物料的真實重量。而這種計數叫做可逆計數。
S7-200的PLC內含的高速計數器，有這種功能，選用PLC的HSC0計數器，設工作模式為7，其高速計數器將執行加、減可逆的計數方式：其I0.0為加計數脈沖輸入端，I0.1為減計數脈沖輸入端，I0.2為復位端，I0.2置1時復位有效，計數器清零。其I0.0輸入的加脈沖來自I / F轉換組件輸出的F+脈沖，脈沖頻率為0～2.77KHz（具體電路請見圖五、I / F 轉換電路原理圖)。I0.1輸入的減脈沖來自PLC輸出口Q0.7,脈沖頻率=250Hz，它是由PLC的4mS 時間中斷形成的：每發生一次時間中斷，使MB4加1，這樣M4.0將輸出F=125Hz的時鐘頻率，再用M4.0的前、后沿輸出給Q0.7,使Q0.7輸出的脈沖頻率 F-=250 Hz。
（一）、皮帶秤調零、校準的設計考慮：
1、安放接近開關及其作用：
皮帶秤調零、校準都是在皮帶機運行中進行的，考慮皮帶的不均勻性，調零與校準的測試時間應為皮帶機運行N整圈的時間，為此選用一個接近開關作為判斷皮帶運行一整圈的檢測原件：在皮帶側邊的某點固定一塊鐵片，在其下方安裝一接近開關，皮帶每旋轉一周，其鐵片將通過一次接近開關，使其輸出一個脈沖。任意二個脈沖的間距時間就是皮帶運行一整圈的時間。
2、皮帶秤調零：閉合K2（工作/校準）開關（I0.6=1），使皮帶秤處于校整方式，皮帶機空載運行，按一下調零按鈕(K3)，皮帶秤進入調零工作狀態，當皮帶上的鐵片運行到接近開關的上方，接近開關輸出第一個脈沖信號時，PLC使 Q0.6=0,即使I0.2=0,高速計數器由0開始計數，在調零方式下無F-脈沖輸入，故高速計數器只作加計數，同時用秒脈沖SM0.5開始計時。當接近開關發出第N個脈沖時，PLC立刻進行如下運算：將皮帶機運行N整圈所累計的重量值除以運行時間，其商即為平均皮重，此值立刻送瞬時流量顯示區顯示，隨后，使Q0.6=1,即I0.2=1,高速計數器復位。此時顯示值=250為準，如大于250，應減小秤框的予壓力，如小于250，應加大秤框的予壓力，再按調零按鈕重新運行，直至調整到=250為止。
3、皮帶秤校準：閉合 K2（工作/校準）開關，皮帶秤處于校整方式，皮帶機運行，其秤框上方的皮帶上放置標準校準鏈碼，按一下校準按鈕(K4)，皮帶秤進入校準工作狀態，當接近開關輸出第一個脈沖信號時，PLC使 Q0.6=0,即使I0.2=0,高速計數器由0開始計數，此時I0.0 輸入F+脈沖，I0.1輸入F-脈沖，高速計數器處于加減可逆計數狀態。同時用秒脈沖SM0.5開始計時。當接近開關發出發出第N個脈沖時，PLC立刻進行如下運算：將皮帶機運行N整圈所累計的重量值除以運行時間，其商即為鏈碼重量值，此值立刻送瞬時流量顯示區顯示，隨后，Q0.6=1,高速計數器復位。如此顯示值不等于鏈碼標稱重量值，應調整圖三中的RW3電阻器，再按校準按鈕重新運行校整，直至調整到顯示值=鏈碼標稱重量值為止。
下面為SBR_1子程序，即為皮帶秤動態調零、校準的子程序：
（二）、皮帶秤稱重測量的設計考慮
1、皮帶秤調零、校準后，可進入實物計量，即使“工作/校準”開關K2斷開（I0.6=0），將“工作/停止”開關K1閉合（I0.5=1），皮帶秤進入計量工作狀態。PLC的高速計數器進入可逆計數的計數狀態，此時如皮帶機停止運行，必然使F+=0,為使計數器不計數，F-也必須=0，故應選用控制皮帶機運行的接觸器的常開觸點加在PLC的一個輸入點上（I1.4），當皮帶機停止時觸點斷開(I1.4=0)，使Q0.7無F-脈沖輸出，當皮帶機運行時觸點閉合(I1.4=1)，使Q0.7輸出F-脈沖.
2、累計流量與瞬時流量的采集與運算：
（1）、累計流量的采集與運算：
本裝置在實物計量中，可逆計數器的計數值即為此時刻的累計流量，計數單位為0.01Kg，而累計顯示值為8位數，顯示單位為Kg，故計數器的計數值（HC0）應除以100，其商才為累計顯示值。
顯示組件要求顯示的數據為BCD碼，為使顯示數字穩定清晰，顯示送數的周期取0.5秒，即每隔0.5秒取一次HC0，再進行除100的運算，其商（MD28）再進行BCD碼轉換后，方可送入顯示區顯示。
累計顯示為8為數字顯示，S7-200只有4位的 I_BCD轉換指令，如自行編寫8位的BCD嗎轉換程序，程序運行時間太長，會影響整機的運算速度，為此采用如下的處理手段進行編程：先判斷MD28，如其值小于10000，直接用I-BCD指令將其低字（MW30）轉換為BCD嗎,其高字（MW28）=0。如MD28位于10000～20000之間，將MD28－10000，其差值的低字用I-BCD指令轉換為BCD，其高字=1 ……具體編程清見自動工作子程序。
（2）瞬時流量的采集與運算：
瞬時流量的采集時間也選用0.5秒，采集數據的方法是，每隔0，5秒，將此時的MD28值減去前一次的MD28值，其差值乘20，即為此時刻的瞬時流量（單位為0.1Kg / S），再用I-BCD指令將其低字直接轉換為BCD碼，再送入瞬時流量顯示區顯示。詳見自動工作子程序。
（3）SBR-0 自動工作子程序:
3、皮帶秤主程序及其它子程序展示其解析：
（1）、皮帶秤主程序：
（2）、SBR-3 子程序
（3）、SBR-5 子程序
（4）INT_0 中斷服務程序
上面列出的主程序與3個子程序均有較詳細注解說明，這里對此不再解析。下面對SBR-2（鍵盤組件的運行程序）與SBR-4 （顯示與打印組件的運行程序）作以說明，這二個子程序均編成功能塊，編程時直接調用功能塊就可以，而且編程簡單：只要將有關數據輸入給功能塊上的對應輸入點，或由功能塊輸出的數據、位信號傳遞給對應的數據區、位變量就行了。下面就這二個功能塊的編程、使用作以介紹：
1、 SBR-2子程序的使用與編程：
SBR-2子程序為鍵盤組件的運行程序，它以功能塊的形式出現。使用時只需調用它的功能塊，再填寫該功能能塊所需要的輸入與輸出條件，就完成對它的編程，見下圖：
該功能塊的輸入信號有3個：
（1）、EN： 為使能輸入點，當它=1，該功能程序運行，本程序選用SM0.0 連接，故使該功能程序時時都在運行。
（2）、SCL：為時鐘脈沖輸入點，它來自鍵盤組件的時鐘線，本設備將它接在PLC的I0.3輸入點，故用I0.3 接入功能塊的SCL輸入點。
（3）、STA：為數據脈沖輸入點，它來自鍵盤組件的數據線，本設備將它接在PLC的I0.4輸入點，故用I0.4 接入功能塊的STA輸入點。
該功能塊的輸出信號有7個：
（1）、OUT3：為數據（字）輸出，它來自鍵盤組件，由數字鍵置入的數值：每按一下數字鍵，OUT3值左移一位，新置入的數進入OUT3值的最低位。本設備用VW20字連接OUT3輸出。
（2）、OUTA：為按A鍵發出的脈寬=0.2秒的脈沖信號，本設備用它輸出給V313.0，做置“年”命令信號。見主程序的網絡15程序。
（3）、OUTB：為按B鍵發出的脈寬=0.2秒的脈沖信號，本設備用它輸出給V313.1，做置“月、日”命令信號。見主程序的網絡16程序。
（4）、OUTC：為按C鍵發出的脈寬=0.2秒的脈沖信號，本設備用它輸出給V313.2，做置“班、圈數”命令信號。見主程序的網絡17程序。
（5）、OUTE：為按E鍵發出的脈寬=0.2秒的脈沖信號，本設備用它輸出給V313.4，作為打印命令信號。見主程序的網絡8程序：用V313.4的前沿沿將V311.0=1，V311.0=1輸送給SBR-4，使SBR-4執行打印程序。
（6）、OUTF：為按F鍵發出的脈寬=0.2秒的脈沖信號，本設備用它作清零用，即使OUT3=0。
2、SBR-4子程序的使用與編程：
SBR-4子程序為顯示與打印組件的運行程序，它以功能塊的形式出現。使用時只需調用它的功能塊，再填寫該功能能塊所需要的輸入與輸出條件，就完成對它的編程，見下圖：
該程序中應填寫的數據有：
MD24：為已轉換為BCD碼的累計流量值，送入此塊，在未按鍵盤時，此數據時時在累計流量顯示器顯示。
MD4：為已轉換為BCD碼的瞬時流量值，送入此塊，在未按鍵盤時，此數據時時在瞬時流量顯示器顯示。
&VB100：為打印數據首址
VD90：存放打印數據的指針地址
VB81：打印數據字節數
V310.1：接顯示、打印組件的時鐘線（SCL）
V310.4：接顯示、打印組件的累計流量數據線(STA1)
V310.6：接顯示、打印組件的瞬時流量數據線(STA2)
V311.2：接顯示、打印組件的同步控制線。
六、打印數據表的編寫
本程序對打印數據的編程非常簡單：在主程序編寫一條傳送指令（見網絡8），在網絡5的SBR-2塊的OUTE輸出端填寫 V313.4，再在中斷程序里的SBR-4塊的輸入點（Sin1）填寫V310.0位變量，即完成打印的編程。程序動作是這樣進行的：
按一下鍵盤組建的E鍵，其SBR-2功能塊的OUTE立刻輸出一個打印命令脈沖，輸送給V313.4，V313.4使V310.0=1,再傳送給SBR-4的Sin1輸入點，SBR-4的程序立刻按規定的格式進行打印輸出。
本程序的打印數據格式是這樣編寫的，數據首址定為VB100，指針地址存儲區為VD90，打印數據所占字節數為VB81，對打印編程只填寫這3個數據就行。打印輸出的格式為：
測試記錄
2012 年 02 月 15日
瞬時流量： 0121.0 Kg / S
累計流量： 01325798 K g
測試： 3 班
打印數據表見下表：
用PLC做成的皮帶秤比用單片機做成的皮帶秤抗干擾性好，而且PLC同時還可做其它控制用。在既作設備的程序控制又作皮帶秤計量時， 可選用繼電器觸點輸出的 PLC作設備程序控制，增加一個晶體管輸出的擴展輸出模塊，用它替換圖一的Q0.0~Q0.4及Q0.7的輸出，將使皮帶秤的設計成本變的更低，而且皮帶秤的計量數據就在PLC內，不需通訊傳遞。
