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我公司第三化工廠有一套年產(chǎn)聚酯熔體15萬噸的設(shè)備，以下設(shè)備配備年產(chǎn)短絲7萬噸。剩下的熔體用造粒機(jī)切成聚酯切片，包裝成1t袋出口。包裝機(jī)采用航天十二所1t袋裝自動稱重包裝系統(tǒng)，共2套。以下描述了該包裝系統(tǒng)在設(shè)備中的應(yīng)用。
l整體系統(tǒng)。
該包裝系統(tǒng)是采用機(jī)電一體化技術(shù)的包裝機(jī)。采用由可編程控制器(PLC)和稱重指示控制器組成的測控系統(tǒng)，完成切片稱重、計量和包裝的生產(chǎn)過程。該系統(tǒng)以PLC和稱重指示器為核心，配有稱重傳感器、氣動執(zhí)行器、電動執(zhí)行器、自動控制部件和機(jī)械裝置，實現(xiàn)切片的動態(tài)在線測量和包裝。系統(tǒng)的總體框圖如圖1所示。
包裝機(jī)的控制部分由兩部分組成。
L.l板安裝件。
它由主控制柜、輔助控制柜和2個現(xiàn)場操作箱組成。主控柜內(nèi)主要有PLC、稱重指示控制器F701、碼盤設(shè)定器、包計數(shù)器。輔助控制柜主要是交流接觸器和熱繼電器，分別控制風(fēng)扇電機(jī)M1，升降機(jī)構(gòu)電機(jī)M2和傳動機(jī)構(gòu)電機(jī)M4，其中兩個接觸器因升降機(jī)構(gòu)而用于升降機(jī)構(gòu)?，F(xiàn)場操作箱AR1用于進(jìn)料口的提升控制，AR2用于輸送控制。兩個控制柜的前面板上有相應(yīng)的信號指示燈、按鈕和旋鈕。
L.2現(xiàn)場部分。
①M1、M2和M3三家汽車公司；②四個二位五通電磁閥配合氣缸分別控制進(jìn)料門1(電磁閥YV1)、進(jìn)料門2(電磁閥YV2)、出料門(電磁閥YV4)、開袋夾釋放(電磁閥YV5)；③六個限位開關(guān)，s01為進(jìn)料門的關(guān)閉位置，s03為出料門的關(guān)閉位置，s04、s05、s06、s07分別對應(yīng)裝袋升降機(jī)構(gòu)進(jìn)料口的上、下、上、下限；④三個稱重傳感器BP1、BP2和BP3；⑤一個光電開關(guān)s011用于檢測包裹是否到達(dá)輸送鏈板末端。
主要機(jī)械設(shè)備有稱重料斗、平板輸送機(jī)、裝袋機(jī)構(gòu)、控制門、卸料門等。由于切片為顆粒狀，顆粒均勻，與粉狀物料相比，流動性更好，無粘連，可自行卸料，料斗不需要做特殊操作。其中，控制門采用雙門，控制門1、2全開時快速給料，控制門2關(guān)1開時慢速給料。
2.包裝過程。
該系統(tǒng)有自動和手動兩種操作模式，但手動模式也是由PLC實現(xiàn)的。手動模式主要用于調(diào)試、維護(hù)和故障排除，以自動運行為例介紹如下。
2.l稱重過程。
F701自動扣除皮重后，打開控制門1、2，從料倉快速給料至稱重料斗(快速給料速度約23kg/s)。當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)值時，關(guān)閉控制門2，將快速進(jìn)料改為慢速進(jìn)料。
(速度約為2kg/s)，當(dāng)物料量達(dá)到下降值時，關(guān)閉控制門1，送料完成。穩(wěn)定后，PLC向F701發(fā)送數(shù)據(jù)保持信號，F(xiàn)701自動將其與設(shè)定的不足、過量和上限值進(jìn)行比較。如果適中，“稱量好”燈亮；如果過量或不足，“超出公差范圍”燈將亮起并發(fā)出警報。
2.2升降機(jī)構(gòu)動作和送料過程。
將空袋夾在出料口，按下AR1的“提料口”按鈕，直到“稱重”燈亮，然后出料口自動上升到上方位置，風(fēng)扇開始充電15s，充電后打開出料門開始出料，當(dāng)F701發(fā)出接近零的信號時，出料口夾自動松開，同時袋數(shù)增加1，可編程控制器將向F701發(fā)送皮革質(zhì)量復(fù)位命令信號，并且填充的袋子將被放置在遠(yuǎn)離材料端口的地方。

2.3傳輸過程。
按下AR2的“傳送開始”按鈕，M4開始自動傳送一個袋位停止，手動系袋口，料口自動下降到較低位置。每個袋子稱重后，根據(jù)傳送開始按鈕的順序?qū)⒋酉蚯皞魉鸵粋€工位。等等。用叉車及時運輸輸送機(jī)上的袋子。
短缺時，允許按下“慢送”按鈕補(bǔ)充材料，并自動達(dá)到正確的數(shù)量；如果數(shù)量過多，系統(tǒng)除報警外沒有任何糾正措施，因此需要按下“強(qiáng)制”按鈕打開卸料門進(jìn)行卸料。
3PIC和F70l的組合。
該包裝系統(tǒng)的核心控制部分是PLC+F701。
(1)1)PLC選用歐姆龍性價比高、擴(kuò)展性好的C200HE，共享7個I/o卡。其中有4張DI卡，均為帶有ID212的DC輸入單元，共有32個輸入量，包括F701控制輸出信號和按鈕、旋鈕、限位開關(guān)的輸入數(shù)據(jù)；有三個D0卡，0C222繼電器輸出單元和0D411晶體管輸出單元，共享20路輸出，包括電磁閥和電機(jī)的控制信號、信號燈和發(fā)送到F701的控制信號。
(2)稱重指示控制器選用日產(chǎn)UNIPULsE生產(chǎn)的Mode1F701，精度高，可靠性好。F701由面板上的組合鍵設(shè)置。
稱重傳感器接口通過四線制與現(xiàn)場稱重傳感器連接，系統(tǒng)并聯(lián)使用三個現(xiàn)場傳感器。設(shè)定點接口連接一個5位碼撥盤設(shè)定器，對應(yīng)幾千位和幾十位，用于設(shè)定最終值。F701可以通過面板組合鍵或連接外部設(shè)置器來設(shè)置最終值，外部設(shè)置器可以通過組合鍵進(jìn)行切換。這個系統(tǒng)是后者，可以以100g為單位修正最終值。
控制信號輸入/輸出接口用于連接外部信號輸入和控制信號輸出，從PLC發(fā)出三個信號，即剝皮質(zhì)量、皮膚質(zhì)量復(fù)位和數(shù)據(jù)保留；每次稱重前去皮，凈質(zhì)量立即歸零。最終稱量值后會保留數(shù)據(jù)，出料后會重新設(shè)定皮質(zhì)，即再次取消去皮操作。此時毛重和凈重是同一個值，可以保證每次稱量的切片凈重。發(fā)送給PLC的信號有五種，接近零、預(yù)設(shè)值、下降值、不足、過量、上限。實際參數(shù)設(shè)置如下:上限值1200kg，下限值0kg，接近零的值10kg。預(yù)置器知道設(shè)備的運行，因此包裝系統(tǒng)的運行、停止和故障信號被引入中央控制室的集散控制系統(tǒng)。另外，當(dāng)包裝機(jī)的包計數(shù)器增加1時，會向DCs發(fā)出脈沖信號進(jìn)行計數(shù)，方便統(tǒng)計工作。此外，每個包的質(zhì)量被轉(zhuǎn)換成4~20mA信號，并被發(fā)送到集散控制系統(tǒng)進(jìn)行顯示。
值1和2都是30k(gF701支持三檔進(jìn)給，這個系統(tǒng)只用兩檔，所以預(yù)置值2信號沒用)，下降值1.7kg，余缺都是0.8kg，最終值1000kg。在PLC程序中，有時會使用下降值的信號作為終值信號，因為當(dāng)質(zhì)量達(dá)到下降值時，控制門關(guān)閉，結(jié)束進(jìn)料，只有閥門關(guān)閉的間隔。該值的大小是關(guān)閉控制門后尚未落入料斗的切片質(zhì)量。實際使用中(撥碼器設(shè)置為1000.0時):質(zhì)量為970k(g1000.0-30)前快送，970kg后慢送，998.3kg(1000.0-1.7)控制門關(guān)閉，即為下降量；出料過程中，當(dāng)質(zhì)量達(dá)到10kg時，可以延時5s關(guān)閉出料門，確保物料已經(jīng)完全出料。質(zhì)量變化示意圖如圖2所示。

由于停電送電后質(zhì)量不變，故障排除恢復(fù)運行后停止運行后，PLC編程相對簡單，不考慮數(shù)據(jù)保留功能，即不使用PLC中的專用內(nèi)存和相應(yīng)命令。自動運行程序流程圖如圖3所示。

4外部切換信號。
該系統(tǒng)引入料倉高低報警信號，通過信號燈顯示在控制柜面板上，提醒操作人員注意料倉的物料狀況。由于包裝裝置遠(yuǎn)離中央控制室，為了便于中央控制人員了解該裝置的操作，將包裝系統(tǒng)的操作、停止和故障信號引入中央控制室的3#4系統(tǒng)。此外，當(dāng)包裝機(jī)的包計數(shù)器增加%時，會向3#4發(fā)出脈沖信號進(jìn)行計數(shù)，方便統(tǒng)計工作。此外，每個包的質(zhì)量將被轉(zhuǎn)換成4-20mA信號，并發(fā)送到集散控制系統(tǒng)進(jìn)行顯示。
5結(jié)束語。
包裝是產(chǎn)品進(jìn)入流通領(lǐng)域的必要條件，實現(xiàn)包裝的主要手段是使用包裝機(jī)械。稱重包裝的準(zhǔn)確性將直接影響企業(yè)的聲譽和經(jīng)濟(jì)效益。該包裝系統(tǒng)的最大包裝能力為32袋/小時，只需2-3名操作人員，操作簡單方便。幾乎所有的控制系統(tǒng)部件都是進(jìn)口產(chǎn)品，可靠性高，故障率低，維護(hù)方便。稱重精度設(shè)計為(1000±0.8)千克。該系統(tǒng)自投入使用以來，經(jīng)過計量部門兩次測試，整個系統(tǒng)的動態(tài)測量精度優(yōu)于0.02%。自設(shè)備出口以來，沒有客戶報告產(chǎn)品有質(zhì)量問題，很好地維護(hù)了公司的聲譽。

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