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現代包裝技術日益向著高度機械化和自動化的方向發(fā)展?各類物品的包裝作業(yè)?大多數都采用了自動包裝機械和自動包裝生產線來完成。相比之下?農產品的包裝發(fā)展稍有不足?本文結合小雜糧生產的實際情況研制了小雜糧自動定量包裝系統的控制系統。
1自動控制系統介紹
可編程控制器［1］在機電一體化產品中應用范圍極廣?具有工作可靠、可與工業(yè)現場信號直接輸入輸出連接、組合靈活、編程容易、安裝簡單、維修方便、運行迅速等優(yōu)點。
1.1組成
本系統主要由主控單元、電子稱重計量單元［2］、物料傳輸單元和封口單元等組成。主控單元是由PLC［3］及其相應的控制執(zhí)行電路組成的?主要實現了定量稱重包裝系統各個工序的自動控制功能。電子稱重計量單元是由稱重傳感器及相應的測量和顯示儀表構成?實現了小雜糧的稱重分包和單包裝質量數字顯示。物料傳輸單元主要是由電動機控制的鏈傳動系統組成?實現了對包裝件的傳送。封口單元按產品和包裝的不同自動執(zhí)行封包動作。系統基本構成見圖1。

1.2原理
本系統以傳感器的輸出信號為判斷依據?實現物料的自動定量包裝［4－5］。其基本工作過程分為稱量、排料、傳輸和封口4個階段。
稱量開始時［6－7］?PLC控制器控制料斗的進料閥打開?當稱量斗中物料達到加料閾值時?進料閥關閉?稱量過程完成。接著套上包裝袋?并啟動夾具?打開稱量斗的排料閥?物料進入包裝袋中?當排料完成后關閉排料閥。夾具裝置松開?裝有物料的包裝袋落到輸送帶上?由傳輸單元送至封口單元?完成封口工序?見圖2。

2硬件設計
本系統硬件電路主要由稱重、控制和執(zhí)行3部分構成。在稱量斗兩側的受力支撐點外各安裝一個稱重傳感器?用來測量稱量斗中每次稱量物料的質量?并將其轉換成電壓信號輸出。電壓信號通過放大處理后?通過A／D轉換模塊?將所測得的模擬量轉換成數字信號?輸入到PLC中央處理器?通過換算即可得到物料質量?通過TD200文本顯示器顯示出來。
3軟件設計
系統軟件由一個主程序和若干個子程序組成。主程序包括系統初始化、傳感器自動回零、物料定量控制、過沖量自動修正、卸料、物料傳輸和封口等控制模塊?流程圖見圖3。
3.1零點漂移自整定在進料和排料過程中?有時會有少量的物料粘于稱量斗壁?導致零點漂移。為修正稱量誤差?在每次進料之前?由PLC控制自動稱量空斗質量m0?并把m0作為下一次進料稱量質量（m′）的參考零點。通過運算可得到物料的實際質量m＝m′－m0。這樣可以保證每次實際進料量的值?不會由于外因引起的零點漂移而受到的影響。
3．2進料閾值設定
采用快速進料和微調進料?既可以保證進料速度?又可增加包裝計量準確性。快速進料閾值設定為目標值的85％?使進料速度快。微調進料可以保證加料的精確度?微調進料閾值等于目標值減去過沖量。
3.3過沖量自整定［8］
當微調進料閥停止加料時?從料口到稱量斗之間有一段“飛流物料”?這部分物料最終將落入包裝袋中?使實際質量超過定量包裝的目標值?同時在加料過程中?由于物料的沖擊?會造成瞬時質量增加?這種現象稱為過沖量。
實際加料量等于微調進料和過沖量之和。本系統采用負反饋偏差控制技術來實現自動修正過沖量?；驹硎歉鶕洗畏Q量值與目標值的偏差來調整本次稱量過程中產生的過
沖量?通過調整微進料閥門啟閉時間?來減小稱量值與目標值的偏差?以提高定量包裝的精度。
3.4良好的人機交互界面
系統具有良好的人機交互界面?通過按鈕可選擇幾種生產線上常見的小雜糧種類和包裝目標值。通過修改程序可實現其它品種的自動包裝。本系統通過TD200實現了稱量結果的動態(tài)顯示?包裝袋裝滿后自動實現聲光報警。
4結論
通過以上論述?完成了小雜糧定量稱重自動包裝系統的設計。其特點在于?系統以傳感器的輸出信號為判斷依據?以PLC為控制中樞?以鏈傳動為物料的傳送單元器?配以相關的執(zhí)行驅動器件?使系統可自動運行；并實現了零點漂移自整定和過沖量自整定等功能；具有良好的人機界面和編程功能?使得該系統可適用于不同的小雜糧定量包裝。現場使用一年來?系統穩(wěn)定可靠。

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