引言
        天平校準(zhǔn)的主要目的是獲得被校天平所受載荷與各分量模擬信號輸出的函數(shù)關(guān)系碗昭。所謂天平校準(zhǔn)是指模擬天平的實際工作狀態(tài)伐歇，對在平進行標(biāo)定瞪卜，檢查天平的質(zhì)量委董，鑒定天平的性能。加載系統(tǒng)是天平校準(zhǔn)設(shè)備中不可缺少的重要組成部分靴亩。能否對被校準(zhǔn)天平精確地施加校準(zhǔn)載荷對被校天平進行精確校準(zhǔn)的前提血明。
        據(jù)了解，國內(nèi)外的風(fēng)洞天校準(zhǔn)設(shè)備伪睬，施加校準(zhǔn)載荷的方式不盡相同腊尤，其中主要包括：凈重加載鸭僧、液壓加載、氣動加載和機械加載等揩页。
        BACS-1500風(fēng)洞天平校準(zhǔn)系統(tǒng)的研制選取了凈重自動加載方案旷偿，該加載系統(tǒng)包括加載頭，砝碼串及其拖動裝置和滑輪及其傳力鋼帶等幾個部分爆侣。
1.工藝和實際自動化要求
        為了獲得較高的加載精度萍程，并通過定值遞增和遞減的階梯加載檢驗被校天平的線性和重復(fù)性等性能，選用砝碼凈重加載方案兔仰，通過砝碼串及其拖動裝置和增量式編碼器以及西門子PLC224CPU實現(xiàn)高精度自動加載茫负。
        本加載系統(tǒng)采用自動加砝碼的凈重加載方案，通過15個獨立的砝碼串及其拖動裝置對被校天平施加校準(zhǔn)載荷乎赴。加載時忍法，控制系統(tǒng)啟動加載電機正轉(zhuǎn)，通過蝸桿／蝸輪榕吼，螺母／絲桿傳動機構(gòu)使砝碼托盤向下運動饿序，使位于托盤上的一串砝碼自上而下逐個懸掛在加載桿上，實現(xiàn)加載的目的羹蚣。當(dāng)控制電機反轉(zhuǎn)時原探，托盤將懸掛在砝碼桿上的砝碼自下而上的逐個托起，使其與加載桿脫開忘当，實現(xiàn)卸載的目的芯妇。

2.加卸載控制系統(tǒng)
2.1 加卸載控制系統(tǒng)概述 
        自動加卸載是通過三相交流電動機（AO5624）經(jīng)蝸輪/蝸桿、減速器使絲桿轉(zhuǎn)動托盤上（卸載）下（加載）移動來實現(xiàn)的甩宣。通過選擇合適的傳動比和電機轉(zhuǎn)速栏葬，獲得合適的加載速度冻哈。并接在加載電機軸桿上的增量式編碼器通過高速計數(shù)器以脈沖方式傳給PLC224CPU杯削，經(jīng)比較運算后提供給控制系統(tǒng)作為自動加載的控制信號，實現(xiàn)自動加載的目的优隔。
2.2 系統(tǒng)硬件配置
        加卸載控制電路主要包括：空氣開關(guān)褐泊、西門子PLC及擴展模塊、繼電器棋少，電機三相滅弧器杯娶、保險端子等……本系統(tǒng)應(yīng)用PLC高速計數(shù)器功能，選擇模式9（A/B相正交計數(shù)器）并初始定義計數(shù)器（HSC0儡特，HSC1栅苞，HSC2，HSC4）疏唾，由于一臺PLC最多只能控制4臺電機蓄氧，15臺電機可由4臺PLC224控制函似。以一臺PLC為例，每個PLC224CPU擴展了兩個模塊EM221喉童，具體輸入點如下：

2.3 程序編制
2.3.1 上位機程序編寫
        由于開發(fā)環(huán)境為具有可視化功能的VB撇寞，上位機可以通過PLC控件PLC_COM方便的對PLC寄存器進行讀寫。很方便的做到數(shù)據(jù)的給定和反饋值的顯示堂氯。具體系統(tǒng)方框圖如下：
串行通訊口的設(shè)置
語法： object.Setting Port_Seting As String, Port_No As Integer, PLC0_ID As String, PLC1_ID As String, PLC2_ID As String, PLC3_ID As String, Step_Time As Integer, Wait_Time As Integer
Port_Seting ——串行通訊口的設(shè)置蔑担。 若9600 波特，無奇偶校驗咽白，8 位數(shù)據(jù)啤握，一個停止位則Port_Seting="9600,n,8,1"
　　Port_No——串口號 MSComm1.PortOpen = True
　　PLC0_ID
　　PLC1_ID
　　PLC2_ID 可編程控制器編號："11" "12" "13" "14"
　　PLC3_ID
　　Step_Time ——從可編程控制器讀數(shù)據(jù)時，可編程控制器間的間隔局扶。應(yīng)不小于70ms
　　Wait_Time——超時等待時間（ms）恨统。
　　● 往可編程控制器寫數(shù)據(jù)：
　　object. .No0_Write=string 往0#可編程控制器寫數(shù)據(jù)string
　　object. .No1_Write=string 往1#可編程控制器寫數(shù)據(jù)string
　　object. .No2_Write=string 往2#可編程控制器寫數(shù)據(jù)string
　　object. .No3_Write=string 往3#可編程控制器寫數(shù)據(jù)string
　　string中必須存有偶數(shù)個字符
　　● 從可編程控制器讀數(shù)據(jù)：
　　通過object. .No0_Write="1" 往0#可編程控制器發(fā)出"1"后，能產(chǎn)生COMMOK事件三妈。
　　該事件中的 a——存有來自0#可編程控制器的40個字符
　　b——存有來自1#可編程控制器的40個字符
　　c——存有來自2#可編程控制器的40個字符
　　d——存有來自3#可編程控制器的40個字符
2.3.2 PLC程序的編寫 

        西門子S7-200系列PLC 具有自由通訊口畜埋，可由用戶自主編制通訊協(xié)議及相關(guān)通訊程序，由于控制程序量較大策见， 并且通訊程序占有PLC有限的內(nèi)存镀材，因此通訊程序必須簡潔高效。在本控制器中蒜材，PLC始終作為從機忍具，通過編程電纜（RS232轉(zhuǎn)RS485）與上位機通訊，根據(jù)上位機發(fā)出的各種指令進行應(yīng)答抖臭。通訊協(xié)議中却怪，@表示起始字符，$表示結(jié)束字符倾伶，變量類型中W表示字型殷感，B表示字節(jié)型，采用ASCⅡ碼感戴。在接收后再將ASCⅡ碼轉(zhuǎn)換為實際數(shù)據(jù)熏迷。
       高速計數(shù)器都設(shè)為A/B脈沖正交計數(shù)器工作模式，對采用增量式編碼器來進行位置控制有點難度都癣，需要每次計數(shù)器采回碼值都要存儲到PLC內(nèi)部寄存器谐歪，在下一次啟動PLC時再把寄存器內(nèi)的數(shù)值儲存回計數(shù)器中。這樣增量式編碼器可以作為絕對式編碼器使用瓶逃，方便控制束铭，而且運行可靠。

       增量編碼器的信號與PLC高速計數(shù)器連接厢绝，檢測托盤位置契沫。程序編制時剿骨，將高速計數(shù)器（HSC0、HSC1埠褪、HSC2和HSC4）初始化為模式9浓利，即為A/B脈沖正交計數(shù)器。為提高分辨率钞速，高速計數(shù)器都設(shè)為4X模式贷掖。
2.4系統(tǒng)保護 
        在系統(tǒng)保護方面，系統(tǒng)在軟硬件都加了嚴(yán)密的保護渴语，軟件方面苹威，不但在輸出觸點設(shè)置互鎖保護而且在輸入觸點也進行互鎖和連鎖保護；硬件方面驾凶，在托盤的運行軌跡上下兩個端面裝有行程開關(guān)阿魏，起到限位和保護作用。在控制柜控制電路中氛灸，增加了單項電流為2A的保險絲的保險端子耘泰，和總電流20A的三相空氣開關(guān)，對電機的過流提供了保護剑碌，可對電機在缺相的情況下提供保護嘀醋；除此還在電機輸入端并有電機三相滅弧器防止電機打火；總而言之孟溯，該系統(tǒng)在保護方面的工作是非常完善的讲侵。
3 系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果
        本套系統(tǒng)在2004年2月底正式投入使用，位置控制量程為350mm,k控制精度為 △e（k）≤0.1mm 呜款。由于砝碼串之間的距離是固定的耸壮，只要在每更換一個待校天平時，記下0串砝碼的碼值剩症，就可以實現(xiàn)高精度位置控制笑驶。
天平校正臺砝碼串加載系統(tǒng)運行兩個月以來，故障率為零奸误。加載一串砝碼的時間大約需要0.3秒粤蝎，系統(tǒng)可以同時控制15臺電機同時加（卸）載真仲，實現(xiàn)了高度的自動化操作袋马。
4 結(jié)束語
        天平校準(zhǔn)臺的測控系統(tǒng)是天平校準(zhǔn)中的重要組成部分，現(xiàn)在已投入使用在天平校準(zhǔn)中秸应，該系統(tǒng)軟件實現(xiàn)了校準(zhǔn)的自動化虑凛，降低了工作者的勞動強度。系統(tǒng)中通過串口與西門子PLC通訊软啼，通過高精度位移計測量裝置進行信號測量及優(yōu)化的復(fù)位控制算法桑谍，使整個系統(tǒng)穩(wěn)定延柠，精度各方面得到明顯的提高和改善，充分滿足了天平校準(zhǔn)的要求锣披，該系統(tǒng)采用了模塊化結(jié)構(gòu)贞间，更便于維護，操作界面簡單雹仿、樸素增热，便于操作者使用。
        本控制系統(tǒng)充分發(fā)揮了西門子S7-200PLC的優(yōu)異性能（1.程序編寫方便胧辽，指令豐富嗤矾；2. 性能價格比高，各項性能指標(biāo)均有提高悄锈；3. 結(jié)構(gòu)緊湊拒牡；4. 可靠性大大提高。）菌渐，并極大的降低了系統(tǒng)成本随去，投入運行后，證明具有可靠性高暖娃、控制精確乱来、操作簡單等特點。 
        系統(tǒng)證明：用多臺PLC編成分布式控制方式是一種既經(jīng)濟又可靠的模式雷昵。

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