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0引言
自動(dòng)稱(chēng)重包裝機(jī)是目前使用于食品或藥品行業(yè)的配料定量包裝設(shè)備。其主要稱(chēng)重產(chǎn)品對(duì)象為:小食品、薯片、膨化食品、糖果、餅干以及其他一些食品或藥品等規(guī)則或不規(guī)則顆粒物料。提高包裝機(jī)的稱(chēng)重精度、自動(dòng)化水平以及包裝速度能給企業(yè)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。目前多數(shù)企業(yè)使用的是雙稱(chēng)聯(lián)動(dòng)式包裝機(jī),用可編程控制器來(lái)控制。然而我們所承接的卻是一臺(tái)14頭稱(chēng)量雙包裝機(jī)設(shè)備。
自動(dòng)稱(chēng)重包裝機(jī),自動(dòng)包裝
由于有14頭秤的輸入輸出信號(hào)需要處理,加上包裝機(jī)的多工序控制信號(hào),如此大的信號(hào)量若用可編程控制器,所需的輸入輸出模塊是很可觀的,造價(jià)太高,用戶承受不了。因此我們使用單片機(jī)來(lái)完成這個(gè)多信號(hào)的控制。
1系統(tǒng)組成與工作原理
根據(jù)系統(tǒng)要求,每分鐘包裝180袋成品。換句話說(shuō),就是在300毫米內(nèi)物料要從主儲(chǔ)料斗被分裝在14個(gè)分料斗中,又對(duì)14個(gè)分料斗進(jìn)行稱(chēng)重,當(dāng)某一包裝機(jī)空時(shí)將達(dá)到目標(biāo)重量的料斗門(mén)打開(kāi)卸料至包裝袋中,然后進(jìn)行包裝工序。由此可見(jiàn)這種高速度的工作只能由計(jì)算機(jī)來(lái)完成。
本系統(tǒng)采用重量式計(jì)量和多秤組合量原理,14頭秤聯(lián)動(dòng)雙包裝機(jī)交替完成包裝工序。
1.1電子稱(chēng)量系統(tǒng)
電子稱(chēng)量系統(tǒng)是整機(jī)的關(guān)鍵部分,它由機(jī)械稱(chēng)量斗、斗門(mén)傳感器、重量顯示器、A/D轉(zhuǎn)換器、8279可編程接口、單片機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)(氣閥、電磁閥)等部分組成。按常規(guī)控制方式,輸入輸出均使用并行口,但本系統(tǒng)的特殊性就在于信號(hào)量大,控制復(fù)雜。若用并行口方式,軟硬件設(shè)計(jì)難度大而且調(diào)試?yán)щy,因此我們采用了8279傳感器方式,輸入輸出控制全部由8279完成,使系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單調(diào)試方便。
其工作過(guò)程是:當(dāng)8279接收到儲(chǔ)料斗傳感器發(fā)來(lái)的分料完畢的關(guān)門(mén)信號(hào)時(shí),識(shí)別是哪桿秤,然后發(fā)A/D采樣信號(hào)進(jìn)行稱(chēng)量,稱(chēng)量完畢單片機(jī)進(jìn)入隨機(jī)組合算法的運(yùn)行,組合完成后8279查詢到某一包裝機(jī)的就緒信號(hào)則發(fā)指令給執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)料斗門(mén)打開(kāi)卸料的機(jī)械動(dòng)作。在這一系列的過(guò)程中,單片機(jī)負(fù)責(zé)控制信號(hào)的采集、發(fā)送、數(shù)據(jù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、稱(chēng)斗組合、傳輸管理、報(bào)警判別等工作。
1.2包裝機(jī)系統(tǒng)
包裝機(jī)系統(tǒng)由左、右兩臺(tái)包裝機(jī)組成。完成一袋成品的包裝要經(jīng)過(guò)包裝膜遞進(jìn)、打印、包裝袋背封、端封、夾緊、切斷六個(gè)工序。每包裝完一袋,計(jì)算機(jī)接收到就緒信號(hào)后,控制電子秤又卸下一秤,如此左右兩機(jī)交替工作,高速運(yùn)轉(zhuǎn)完成包裝任務(wù)。
2控制軟件結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)
控制軟件為模塊式結(jié)構(gòu)。
2.1鍵功能模塊
本系統(tǒng)在面板上提供40個(gè)鍵給用戶使用。分為參數(shù)設(shè)定和功能鍵兩部分。功能鍵中手動(dòng)自檢開(kāi)關(guān)料斗門(mén)和零位調(diào)整可稱(chēng)作遙控鍵。因?yàn)榉至掀骱土隙钒惭b在兩米以上的高臺(tái)上,當(dāng)某一料斗出現(xiàn)故障時(shí)需要開(kāi)門(mén),爬上爬下很不方便,有了手動(dòng)開(kāi)門(mén)鍵,只要按下鍵,再按下某一數(shù)字鍵就可將對(duì)應(yīng)料斗門(mén)打開(kāi)。同樣,要想調(diào)節(jié)某一料斗的零位,按下調(diào)零鍵,再按某一數(shù)字鍵就可調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)稱(chēng)斗的零位。另外,分料器工作時(shí)間、目標(biāo)重量、過(guò)沖量值、批號(hào)、產(chǎn)量以及包裝機(jī)各工序時(shí)間間隔均可由鍵盤(pán)設(shè)定。鍵功能采用中斷方式,設(shè)定時(shí)不影響正常生產(chǎn)。
2.2自動(dòng)稱(chēng)量模塊
此模塊完成自動(dòng)稱(chēng)量(A/D采樣、濾波)、目標(biāo)重量組合算法、過(guò)沖量自動(dòng)調(diào)整等功能。另外,在加料或卸料過(guò)程中,難免會(huì)有物料附在稱(chēng)重斗中的現(xiàn)象,造成零點(diǎn)漂移或配重不準(zhǔn)。因此在卸料停止和加料前,程序進(jìn)行調(diào)零和校正配重的工作,這是自動(dòng)方式。手動(dòng)方式為上述鍵功能中的遙控方式。
2.3自動(dòng)包裝模塊
此模塊完成包裝機(jī)工序的分時(shí)控制。
2.4光電信號(hào)處理模塊
該模塊接收主儲(chǔ)料斗、14個(gè)分料斗,14個(gè)稱(chēng)重斗、左右包裝膜遞進(jìn)、制動(dòng)等光電信號(hào)傳感器輸入信號(hào),經(jīng)判斷處理后再進(jìn)行下一工序的輸出信號(hào)發(fā)送。
3高速度高精度的實(shí)現(xiàn)
由于本系統(tǒng)采用8279傳感器中斷方式接收各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作信號(hào),不占用各自工作時(shí)間。另外,在稱(chēng)量時(shí)采用組合達(dá)到目標(biāo)重量的方式,即單秤達(dá)到目標(biāo)值則單稱(chēng)卸料,兩秤之和達(dá)到目標(biāo)值則兩秤卸料。因此實(shí)現(xiàn)了多秤聯(lián)動(dòng)、交替稱(chēng)重包裝的高速度運(yùn)行。而高精度的實(shí)現(xiàn)則是本系統(tǒng)的難點(diǎn)。由于系統(tǒng)采用電子稱(chēng)量方式,而且要達(dá)到180袋/分的速度,因此影響稱(chēng)量精度的因素很多。首先是電壓不穩(wěn)造成A/D采樣不準(zhǔn),零點(diǎn)漂移也使稱(chēng)量有誤差,再有就是分料不勻影響目標(biāo)重量的組合。針對(duì)電壓波動(dòng),我們通過(guò)軟硬件結(jié)合的方法來(lái)解決。在硬件上,增加微分電路使輸入信號(hào)在A/D采樣時(shí)可以充分發(fā)揮A/D轉(zhuǎn)換器的12位精度,就是二進(jìn)制值的80個(gè)字對(duì)應(yīng)1克重量,這樣電壓的波動(dòng)就可忽略不計(jì)了。軟件上,我們采用濾波方式,就是每個(gè)通道都采樣十個(gè)循環(huán)(間隔10毫秒),而每個(gè)循環(huán)采樣8次判斷其采樣值是否有效并求出平均值,然后對(duì)十個(gè)循環(huán)的值再求平均才作為重量值,若有突發(fā)的電壓波動(dòng),由于是無(wú)效值被去掉了,因而起到濾波的作用。對(duì)于零點(diǎn)漂移,硬件上使用運(yùn)算放大器進(jìn)行調(diào)整,軟件上采用校零功能,上面已有敘述。分料不勻的問(wèn)題在機(jī)械上增強(qiáng)分料器上彈簧的強(qiáng)度,振動(dòng)時(shí)不歪斜達(dá)到均勻分料的目的。軟件上采用負(fù)反饋偏差控制方式對(duì)過(guò)沖量進(jìn)行調(diào)整。具體做法是,根據(jù)上次稱(chēng)量的值與目標(biāo)值的偏差來(lái)調(diào)整本次稱(chēng)量中采用的過(guò)沖量值,即調(diào)整進(jìn)料門(mén)的關(guān)門(mén)時(shí)間,使本次稱(chēng)量與目標(biāo)值的偏差減小,從而保證了稱(chēng)量精度。
4結(jié)束語(yǔ)
本系統(tǒng)能通過(guò)液晶數(shù)碼管顯示稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù),用發(fā)光二極管燈動(dòng)態(tài)顯示14桿秤運(yùn)行狀態(tài)和稱(chēng)斗組合情況,監(jiān)視直觀,自動(dòng)化程度高,操作人員只需開(kāi)啟閉合電源即可。系統(tǒng)在實(shí)用中運(yùn)行良好,使企業(yè)降低了損耗,增加了效益。
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