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1　引　言

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展及人們生活水平的不斷提高,定量商品的合格率遠(yuǎn)不能達(dá)到人們滿意的要求,主要原因是計量設(shè)備的技術(shù)落后。目前,小量程商品的定量大多采用容積計量,速度快,但精度較低;稱重式設(shè)備精度較高,主要依賴于進(jìn)口,價格昂貴,一般企業(yè)承受不了。針對此種情況,結(jié)合多年生產(chǎn)衡器的經(jīng)驗,充分吸收國外先進(jìn)技術(shù),開發(fā)出適合我國國情的小型多頭快速全自動定量包裝機。

它是根據(jù)預(yù)先設(shè)定的程序自動完成物料的供給、計量、充填、包裝及成品輸送等功能。研制中,充分利用了PLC的特點,采用模塊化設(shè)計思想,根據(jù)需要選用雙頭秤、三頭秤或四頭秤組合的方式同時工作,既克服了容積定量準(zhǔn)確度低的缺點,又克服了原來僅依靠單頭秤速度慢的缺點,可靠性較好,可推廣使用。

2　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成及其工藝過程

2.1　系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

全自動定量包裝機主要是由自動定量秤和自動包裝機2大部分組成。自動定量秤主要是由儲料倉、秤架、計量斗、稱重傳感器、狀態(tài)傳感器、給料機構(gòu)、氣路系統(tǒng)和控制柜等組成;自動包裝機根據(jù)用戶的需要可選配市場上銷售的包裝機(技術(shù)較成熟,本文不作詳細(xì)介紹)。

2.2　系統(tǒng)的工作過程

稱量開始時,由粗、細(xì)給料機同時向計量斗中供料,當(dāng)計量斗中給料量達(dá)到提前量時,粗給料機停止給料,細(xì)給料機繼續(xù)給料,當(dāng)計量斗達(dá)到終值時,細(xì)給料機也停止給料。包裝機送準(zhǔn)包裝信號后,計量斗門打開,卸料至包裝機,在PLC的集中控制下,4個計量斗按照上述的工作過程協(xié)調(diào)工作,交替卸料,與包裝機同步運行,形成既相互獨立,又相互聯(lián)系的工作體系。

3　控制系統(tǒng)的設(shè)計

3.1　控制系統(tǒng)的硬件組成

為滿足設(shè)計要求及系統(tǒng)接口的需要,系統(tǒng)共需32個輸入點和36個輸出點,同時考慮到系統(tǒng)工作性能及可靠性,選用三菱公司的FX2-80MR型集中進(jìn)行控制。其輸入信號主要包括狀態(tài)傳感器輸入信號、包裝機準(zhǔn)包裝信號、儀表定值輸出信號、系統(tǒng)自檢/工作信號等;輸出信號主要包括電機控制信號、儀表定值輸入信號、電磁閥控制信號、給料機控制信號及報警信號等。

3.2　控制系統(tǒng)功能

1)自檢功能　將旋鈕置于自檢狀態(tài),控制系統(tǒng)逐一點亮模擬盤上的指示燈,以檢測給料機構(gòu)及氣路系統(tǒng)是否工作完好。

2)手動/自動功能　將旋鈕置于手動狀態(tài),用于系統(tǒng)初始時,對每頭秤單獨進(jìn)行調(diào)試,使其準(zhǔn)確度和速度達(dá)到最優(yōu),若沒有手動調(diào)試功能,系統(tǒng)調(diào)試時,4頭秤同時工作,給調(diào)試帶來極大不便。將旋鈕置于自動狀態(tài),循環(huán)程序工作,系統(tǒng)按程序的要求自動進(jìn)行給料、稱量、包裝及成品輸送工作。

3)報警功能　運行中,儀表出現(xiàn)錯誤或定量物品出現(xiàn)超量、欠量時,系統(tǒng)發(fā)出報警信號,以便進(jìn)行故障排除或?qū)⒊?、欠量的物品挑選出去,以保證系統(tǒng)正常進(jìn)行和定量物品的準(zhǔn)確度。

3.3　軟件設(shè)計

系統(tǒng)運行前先判斷是處于運行狀態(tài),還是處于校準(zhǔn)狀態(tài)。若處于校準(zhǔn)狀態(tài),可對儀表進(jìn)行功能參數(shù)設(shè)定和校秤;若處于運行狀態(tài),則進(jìn)行自檢和工作狀態(tài)判斷。自檢狀態(tài)下,可檢測給料機構(gòu)及氣路系統(tǒng)是否工作完好;若處于工作狀態(tài),先運行初始化程序,利用M8002運行開始接通、然后斷開的特性,使循環(huán)程序在工作前將計量斗中的物料卸完,計量斗去皮重后,循環(huán)程序準(zhǔn)備工作;同時還用來檢測儀表是否出錯,若有錯誤,程序不能正常工作,發(fā)出報警信號,以便排除。接著進(jìn)行手動和自動狀態(tài)判斷,若處于手動狀態(tài),進(jìn)行手動操作,若處于自動狀態(tài),循環(huán)程序工作,粗、細(xì)給料機同時給料,當(dāng)重量達(dá)到提前量時,停止粗給料,當(dāng)達(dá)到終值時,停止細(xì)給料,儀表顯示穩(wěn)定后,計量斗門打開放料。程序設(shè)計中,充分考慮到計量斗卸料程序,開始時不受計量斗順序影響,當(dāng)包裝機發(fā)出準(zhǔn)包裝信號時,無論哪頭秤先到達(dá)終值,都可以卸料,當(dāng)1頭秤處于卸料狀態(tài)時,其他幾頭秤禁止卸料,即所謂的卸料互鎖。若有2頭秤(或3、4頭秤)同時到達(dá)終值時,程序設(shè)計從1號到4號秤順序卸料。為了節(jié)約系統(tǒng)運行時間,利用PLC的特性,借助中間繼電器,將動作執(zhí)行繼電器線圈集中在一起,共同完成系統(tǒng)的動作。

4　結(jié)　語

樣機經(jīng)過用戶試用表明,采用PLC集中進(jìn)行控制,達(dá)到了預(yù)期設(shè)計的目的,量程為100～2000g,定量速度為20～60袋/min,定量準(zhǔn)確度為±0.1%～±0.2%?？蓮V泛應(yīng)用于食品、糧食、醫(yī)藥、化工等行業(yè),大大提高了工作效率。同時系統(tǒng)還留有RS232、RS422接口,可直接與打印機連接,打印報表,也可與微機進(jìn)行通訊,進(jìn)行數(shù)據(jù)管理;另外,系統(tǒng)自身還具有自動累計重量、定量袋數(shù)等功能。

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