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1. 系統(tǒng)簡介及設(shè)計(jì)思想

粉末包裝有特殊的要求, 通過伸進(jìn)式的封閉下料, 設(shè)備的干涉多, 系統(tǒng)監(jiān)控要求復(fù)雜。 下面介紹包裝系統(tǒng)方案 , 并對(duì)其主要部分的設(shè)計(jì)要素進(jìn)行介紹:

式選擇上, 采用旋轉(zhuǎn)裝夾的方式, 共包括四個(gè)工位:

夾袋工位、 粗下料工位、 細(xì)下料工位和落袋工位。其間的控制信號(hào)通過轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)軸實(shí)現(xiàn)規(guī)定工位的信號(hào)隔 離輸送。

系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)部件構(gòu)成:

① 送料機(jī)構(gòu);

② 總貯料倉 (含攪拌機(jī)構(gòu)) ;

③ 送料螺旋 1 (負(fù)責(zé)將料橫向引出);

④ 送料螺旋 2 (將料縱向送給粗下料機(jī)構(gòu));

⑤ 粗下料機(jī)構(gòu) (包括料筒伸進(jìn)機(jī)構(gòu), 帶攪拌粗下料螺旋, 小貯料倉);

⑥ 細(xì)下料機(jī)構(gòu);

⑦ 轉(zhuǎn)架機(jī)構(gòu);

⑧ 夾袋機(jī)構(gòu);

⑨ 稱量系統(tǒng);

10 輸送機(jī)構(gòu);

在設(shè)計(jì)方案中,由于材料細(xì)小且具有不均勻性,

故采用螺旋輸送方式下料。粗下料由三個(gè)螺旋機(jī)構(gòu) 傳輸, 先由橫向螺旋機(jī) 1將粉末從料倉中引出, 由螺旋機(jī) 2導(dǎo)入粗下料儲(chǔ)備倉, 最后由粗下料螺旋機(jī)伸進(jìn)下料; 細(xì)下料由細(xì)下料螺旋機(jī)直接從料倉中取料、 下料, 而不設(shè)中間送料機(jī)構(gòu)。 在粗料倉中可以儲(chǔ)備螺旋機(jī) 1. 2運(yùn)轉(zhuǎn) 30s的輸送量, 而相當(dāng)于粗下料螺旋機(jī)在 15s內(nèi)的輸送量。 在下料機(jī)構(gòu)的下料方

包裝線控制系統(tǒng)包括:

1. 采用 OM RON的 SYSM AC系列超小型的C PM IA- 40CDR- AC可編程控制器;
2. 功率執(zhí)行設(shè)備, 現(xiàn)場(chǎng)端子箱,現(xiàn)場(chǎng)操作箱等;
3. 操作臺(tái)及控制電源系統(tǒng);
4. 被控對(duì)象及傳感檢測(cè)系統(tǒng)。硬件設(shè)計(jì)如圖 2。

2. 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)及系統(tǒng)控制信號(hào)和動(dòng)作要求

2. 1 設(shè)計(jì)方法

傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法是順序流程, 因控制對(duì)象動(dòng)作 處于轉(zhuǎn)架之上, 容易形成信號(hào)重疊, 一般使用各工位獨(dú)立控制的方法, 采用每個(gè)工位由一個(gè)小的 PLC 單獨(dú)控制, 因而其實(shí)現(xiàn)的功能有限, 難以與外設(shè)通訊?，F(xiàn)采用一只 PLC實(shí)現(xiàn)控制的新方案, 就大大節(jié)約了成本, 而且, 因其設(shè)在轉(zhuǎn)架外部, 信號(hào)易于實(shí)現(xiàn)被上位機(jī)監(jiān)控, 易于與各種外設(shè)通訊, 使其控制更具靈活性, 從而具有較大的擴(kuò)展能力, 用傳統(tǒng)的PLC流程圖分析, 這是難以達(dá)到的, 因各工位是并行工作關(guān)系, 要使用順序控制的 PLC來實(shí)現(xiàn), 必需改變思路; 本程序中, 采用在到位的一個(gè)非常短脈沖周期時(shí)間內(nèi), 讓系統(tǒng)瞬時(shí)接受信號(hào), 并完成處理, 回復(fù)到待命狀態(tài), 這樣, 以迅速反應(yīng)的觸發(fā)電路來避開信號(hào)沖突的時(shí)間, 再通過延時(shí)處理來達(dá)到有序執(zhí)行, 實(shí)現(xiàn)控制。

2. 2  本設(shè)計(jì)的構(gòu)思及采用方法

現(xiàn)設(shè)計(jì)成只在相應(yīng)工位上取出或輸入相關(guān)信號(hào)。 外圈上安裝有電刷, 轉(zhuǎn)動(dòng)到位時(shí)處在相應(yīng)工位上的固定電刷只能取出正在轉(zhuǎn)至該工位的表位的信

號(hào), 所需設(shè)計(jì)盤片有: 夾袋信號(hào)盤片 (輸入、 輸出各一片)、 粗料位信號(hào)盤片、 細(xì)料位信號(hào)盤片、 超差信號(hào)盤片、 松夾信號(hào)盤片。 共需設(shè)計(jì) 6塊盤片, 排成 6層。 信號(hào)采擷的位置 (即安裝電刷的位置) 如圖 3, 除夾袋信號(hào)輸入盤片可設(shè)計(jì)為整片覆蓋銅片外, 其余盤片銅片布置僅在對(duì)應(yīng)位置上, 如圖 3單層銅片布置方式, 實(shí)現(xiàn)信號(hào)隔離。

( 2) 轉(zhuǎn)架循環(huán)的實(shí)現(xiàn)。轉(zhuǎn)架啟動(dòng)通過停止延時(shí)信號(hào)來實(shí)現(xiàn), 規(guī)定停止的時(shí)間為 25s, 以到位信號(hào)的上沿為計(jì)時(shí)開始, 當(dāng)延時(shí)到達(dá)時(shí), 發(fā)出信號(hào)使轉(zhuǎn)架啟動(dòng), 轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)至下一個(gè)工位觸動(dòng)到位開關(guān), 到位上沿使轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)動(dòng)停止, 并進(jìn)入下一個(gè)到位延時(shí), 實(shí)現(xiàn)到位延時(shí)控制。 在轉(zhuǎn)架循環(huán)中, 為了準(zhǔn)確定位, 還要設(shè)一定位銷, 因此, 在停止時(shí)間里將分出一點(diǎn)拔銷的時(shí)間, 待拔銷結(jié)束后再啟動(dòng), 這里設(shè)為 1s。 另外, 為防止到位信號(hào)出現(xiàn)故障, 或是電機(jī)轉(zhuǎn)過位或不到位等等故障現(xiàn)象,須設(shè)置一個(gè)軟件監(jiān)控延時(shí),在 延時(shí)到達(dá)而還沒有停止轉(zhuǎn)架則該監(jiān)視信號(hào)將停止轉(zhuǎn)架的運(yùn)行。 此外, 還進(jìn)行手動(dòng)、 停止等控制。 手動(dòng)控制和前面的電機(jī)一樣, 須將手動(dòng)開閘開關(guān)轉(zhuǎn)到手動(dòng)功能一端, 然后, 才能通過手動(dòng)控制按鈕來控制轉(zhuǎn)架的轉(zhuǎn)動(dòng)。 料筒離開是轉(zhuǎn)架啟動(dòng)的關(guān)鍵, 筒沒有離開, 則不進(jìn)行拔銷轉(zhuǎn)動(dòng)。

圖 4 轉(zhuǎn)架循環(huán)程序段

( 3) 筒進(jìn)控制。通過虛設(shè)一個(gè)夾袋標(biāo)志, 將其保持到下一個(gè)到位稍晚一點(diǎn)時(shí)間,當(dāng)?shù)轿簧涎匾粊?/span>, 立即觸動(dòng)筒進(jìn)自鎖, 從而實(shí)現(xiàn)快速筒進(jìn), 當(dāng)筒進(jìn)延時(shí)到來時(shí), 將停止筒進(jìn), 由行程開關(guān)帶動(dòng)電磁閥換向, 將料筒緩慢退回, 并邊退邊下料。

( 4) 粗下料的動(dòng)作控制。 粗下料螺旋的啟停,

當(dāng)筒進(jìn)到位時(shí) , 開始啟動(dòng)下料, 到粗到信號(hào)到來時(shí)停止, 或者手動(dòng)停止, 手動(dòng)下料采用并聯(lián)方式控制,當(dāng)延時(shí)到來而還沒有粗到信號(hào)來臨時(shí), 停止下料。夾袋工位有裝夾時(shí), 在粗下料工位須予以粗下

料, 粗下料的過程是送料機(jī)構(gòu)先動(dòng)作, 料筒向下伸進(jìn), 到位后由行程開關(guān)控制漸漸退回, 并進(jìn)行粗下料, 這里設(shè)料筒伸進(jìn)時(shí)間為 3s, 伸進(jìn)到位后, 才啟

動(dòng)下料螺旋機(jī)。直到稱重表頭發(fā)出粗料位到的信號(hào)。這里還設(shè)置軟件監(jiān)控延時(shí), 監(jiān)控延時(shí)來臨, 粗下料也將終止。   判斷有裝夾的方法是將夾袋信號(hào)虛設(shè)一個(gè)內(nèi)部保持標(biāo)志。    在下一次到位上沿來臨之時(shí)交由粗下料啟控制使用; 通過到位上沿來觸發(fā)粗下料,在這里還須設(shè)一個(gè)到位信號(hào)的延遲信號(hào), 否則無法將夾袋信息保持到被采用時(shí)間。 經(jīng)過這樣的處理, 夾袋保持信號(hào)迅速被處理, 這時(shí), 在夾袋工位就又可以進(jìn)行夾袋操作了。 這樣, 既保持了單工位動(dòng)作歷經(jīng)循環(huán)的獨(dú)立性, 又實(shí)現(xiàn)了并行的重復(fù)工作, 也不存在信號(hào)沖突 , 從而達(dá)到控制要求。 其具體實(shí)現(xiàn)梯形圖如圖 5所示, 設(shè)粗下料監(jiān)控時(shí)間為 15s。

2. 3 程序控制的脈沖分析

如圖 6所示, 送料機(jī)及輸送機(jī)在啟動(dòng)后檢測(cè)延時(shí) 10s完成即開始啟動(dòng)并保持; 松夾及到位信號(hào)在啟動(dòng) 10s后一般情況下處于高位的狀態(tài), 即轉(zhuǎn)架在到位狀態(tài)下; 轉(zhuǎn)架的循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)在延時(shí) 10s后也進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài),開始時(shí)為停止延時(shí) 24s+ 拔銷 1s= 25s的時(shí)間, 25s后即進(jìn)入轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài), 反復(fù)循環(huán); 當(dāng)在到位狀態(tài)下, 有夾袋上沿脈沖信號(hào)產(chǎn)生時(shí), 即產(chǎn)生一個(gè)夾袋保持標(biāo)志, 為了在下一個(gè)工位能夠取用該信號(hào)進(jìn)行判斷是否有裝夾,還設(shè)置了一個(gè)到位延時(shí)信號(hào), 該信號(hào)延時(shí)時(shí)間極短,這里設(shè)為 5ms,當(dāng)在下一到位時(shí), 到位延時(shí)信號(hào)延時(shí)打開, 其上沿將取消夾袋保持信號(hào), 使它此時(shí)進(jìn)入該段停止時(shí)段的生命周期極短 (這里是 5ms的時(shí)間) , 以夾袋保持信號(hào)為料筒伸進(jìn)下料的條件 , 利用到位信號(hào)上沿觸發(fā)筒進(jìn)信號(hào)產(chǎn)生并保持至其延時(shí)時(shí)間的到來 (就使它的生命周期為 3s) , 筒進(jìn)信號(hào)的下沿將啟動(dòng)粗下料進(jìn)行粗下料, 這里以其監(jiān)控時(shí)間 15s作為其生命期, 通過粗下料信號(hào)的上沿制作一個(gè)粗下料保持信號(hào), 與夾袋保持信號(hào)同樣的方法被取用為細(xì)下料動(dòng)作的控制。

2. 4 本程序的功能

2. 4. 1 實(shí)時(shí)監(jiān)控功能,對(duì)各執(zhí)行部件的運(yùn)行進(jìn)行實(shí)

時(shí)監(jiān)控。

2. 4. 2 動(dòng)作判斷,能夠準(zhǔn)確的判斷動(dòng)作發(fā)生的前提條件是否存在。

2. 4. 3 實(shí)現(xiàn)邏輯聯(lián)鎖, 根據(jù)生產(chǎn)工藝要求, 按上述動(dòng)作分析啟動(dòng) , 送料, 下料。

2. 4. 4 料筒退回檢測(cè),料筒的伸入與轉(zhuǎn)架的轉(zhuǎn)動(dòng)是兩個(gè)存在硬干涉的動(dòng)作, 如果料筒沒有退離, 轉(zhuǎn)架就開始啟動(dòng), 轉(zhuǎn)架與料筒的剛性交涉會(huì)使系統(tǒng)造成嚴(yán)重破壞, 因此, 料筒的退回, 必須是轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)動(dòng)的

硬性條件之一。

2. 4. 5 轉(zhuǎn)架到位的檢測(cè)。必須隨時(shí)檢測(cè)轉(zhuǎn)架到位的情況, 轉(zhuǎn)架沒有到位, 料筒不能伸進(jìn), 否則, 料筒無法準(zhǔn)確伸入裝夾位置, 而與轉(zhuǎn)架產(chǎn)生動(dòng)作干涉。