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前言

隨著化工自動(dòng)化的普及，自動(dòng)定量稱重、自動(dòng)包裝系統(tǒng)逐步在許多企業(yè)中得到發(fā)展，但大多數(shù)系統(tǒng)的自動(dòng)化程度都較低，浪費(fèi)過多的人力、物力，并且效率低、誤差大，造成不必要的損失，為解決這些缺點(diǎn)，采用自動(dòng)定量包裝系統(tǒng)，提高稱重準(zhǔn)確度，加強(qiáng)生產(chǎn)的自動(dòng)控制稱為化工生產(chǎn)發(fā)展的重點(diǎn)。本文從基于PCL控制的化肥自動(dòng)定量包裝系統(tǒng)出發(fā)，介紹了定量包裝的結(jié)構(gòu)及其控制原理，以及該系統(tǒng)PLC控制的硬件組成，且根據(jù)化肥定量包裝的工藝過程技術(shù)要求，從PCL控制系統(tǒng)的工作過程，系統(tǒng)地考慮了化肥定量包裝的實(shí)際情況，以此可以提高管理、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度。

1化肥自動(dòng)定量包裝PCL系統(tǒng)組成及工作原理

化肥企業(yè)的稱重設(shè)備是針對(duì)粉粒狀物料設(shè)計(jì)的，基于PLC的自動(dòng)稱重包裝系統(tǒng)以PLC為核心的控制器來完成，稱重的精度也得到了保證，并能夠解決原稱重設(shè)備存在的不足，提高生產(chǎn)效率，提高控制系統(tǒng)的人機(jī)交互性。

在自動(dòng)定量包裝控制系統(tǒng)中，PCL控制過程的變更要通過改變其中的程序來實(shí)現(xiàn)對(duì)化肥量度的控制，首先需要基于中央處理器，這是編程的神經(jīng)中樞，另外通過存儲(chǔ)器來存儲(chǔ)化肥的各項(xiàng)數(shù)據(jù)和程序，通過輸入電平轉(zhuǎn)換來進(jìn)行輸出和輸入設(shè)置，以作為自動(dòng)定量包裝的行為準(zhǔn)則。PCL控制系統(tǒng)工作后，稱重顯示儀對(duì)儀表進(jìn)行自檢，同時(shí)可編程控制器對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行自檢，如果發(fā)現(xiàn)化肥重量有異常，則不會(huì)進(jìn)行自動(dòng)包裝。自檢結(jié)束后，如果情況正常，則開始包裝功能選擇。運(yùn)行過程分別分為空秤判別、裝載化肥、超差判別、自動(dòng)包裝5個(gè)步驟進(jìn)行。

2PCL自動(dòng)定量和包裝控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

自動(dòng)定量包裝PCL控制系統(tǒng)可提高生產(chǎn)效率，化肥的自動(dòng)定量過程由該控制器完成，本自動(dòng)定量包裝系統(tǒng)的硬件可由定量、控制和包裝行為3階段組成。在定量裝置的受力支撐點(diǎn)外安裝一個(gè)力傳感器,用來測量包裝中每次輸進(jìn)化肥的質(zhì)量，并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出。電壓信號(hào)通過放大處理后，通過A/D轉(zhuǎn)換模塊，將所測得的模擬量轉(zhuǎn)換成具體的數(shù)字信號(hào),進(jìn)一步輸入到PLC中央處理器,即可得到化肥規(guī)定重量，并顯示出來，定量的精度可得到了保證，其中也可增加了化肥的自動(dòng)傳送部分，這樣化肥的生產(chǎn)過程自動(dòng)、連續(xù)，提高了其包裝速度。

自動(dòng)定量和包裝控制系統(tǒng)是開放的、模塊化的結(jié)構(gòu)，首先要有大量的調(diào)查研究,制定出切實(shí)可行的方案，涵蓋各執(zhí)行動(dòng)作的控制要求,同時(shí)還要設(shè)計(jì)出檢測控制單元。其一是進(jìn)行廣泛的調(diào)研,以通用方式分解定量和包裝設(shè)備的具體功能，把它們作為模塊，其二是對(duì)所有功能模塊及統(tǒng)一的接口進(jìn)行編程的自動(dòng)化控制，形成不同的功能控制模塊；其三是將功能自動(dòng)化控制模塊按照一定順序儲(chǔ)存在功能庫中,構(gòu)成一個(gè)功能控制模塊庫；最后按照生產(chǎn)的特定要求,選擇功能控制模塊，連同他們的接口一起形成全機(jī)的控制框架。

3化肥的PCL自動(dòng)定量系統(tǒng)及其精度

化肥的PCL控制系統(tǒng)是固定重量的，不可以出項(xiàng)超重和少重，誤差范圍保持在±5克，為滿足定量精度和稱量的快速性，本系統(tǒng)可采用飽和非線性的方法來實(shí)現(xiàn)，其控制方法如圖3所示。給定一個(gè)電壓限幅值U，針對(duì)不同需要的化肥重量采取不同的U值，當(dāng)化肥放料開始時(shí)Uf較小，U=K，化肥持續(xù)放料。當(dāng)Uf逐漸接近并達(dá)到設(shè)定值時(shí)，U=K，△U

為了提高稱量精度，采用了精度高、線性度好，力傳感器要選擇好且要設(shè)置得當(dāng)，可在電子稱底部互成120°，保證定量結(jié)果準(zhǔn)確，也可采用高精度的放大器，輸入端采用光電隔離來消除干擾源。軟件方面則通過控制變頻器輸入電子信號(hào)來控制化肥給料的速度，快速給料后，當(dāng)化肥加到一定接近特定定量值時(shí)，使給料速度減緩，這樣通過調(diào)整變頻器啟來控制化肥給料的實(shí)際速度，從而提高各種物料的稱量精度。

4化肥的PCL自動(dòng)包裝系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

化肥的自動(dòng)包裝結(jié)構(gòu)要進(jìn)行的工作是，當(dāng)化肥計(jì)量到達(dá)設(shè)定值時(shí)，包裝動(dòng)作則開始執(zhí)行、成品輸出,在此同時(shí)還要保證整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的流暢。定量操作控制結(jié)束則啟動(dòng)封袋控制，第二條控制鏈上指令給下一個(gè)操作控制,再經(jīng)過貼標(biāo)簽,最后輸出成品,完成整個(gè)包裝過程。各動(dòng)作對(duì)應(yīng)的控制模塊直接從功能庫中在調(diào)用,適當(dāng)修改某些參數(shù)而無需重新設(shè)計(jì)控制模塊。

PCL包裝控制包括了上袋和封口，由其程序控制空袋儲(chǔ)備、拾取以及機(jī)械打包功能模塊，程序設(shè)置將空袋進(jìn)入放料口下端，定量完畢后，化肥滿袋的運(yùn)輸至封口機(jī)處，進(jìn)行程度控制封口，先通過邏輯判斷控制，控制該生產(chǎn)線路，并進(jìn)行數(shù)字交換，最后可完成包裝的閉環(huán)控制，以速度控制和過程控制為主導(dǎo)，在包裝階段形成多級(jí)的PCL控制系統(tǒng)。

5PCL自動(dòng)定量和包裝控制系統(tǒng)工作過程

該自動(dòng)定量包裝的PCL控制具有比計(jì)算機(jī)更強(qiáng)的與工業(yè)過程相連接的接口，具有更適應(yīng)與特殊要求的編程語言，因此，該自動(dòng)控制系統(tǒng)的工作過程可分為輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段。

在化肥生產(chǎn)稱重定量控制中，開始階段，化肥放料開關(guān)啟動(dòng)，化肥從倉內(nèi)落入事先預(yù)備的包裝袋中，化肥重量施加給力傳感器的壓力值轉(zhuǎn)換成PCL控制系統(tǒng)中的電壓信號(hào)，該信號(hào)值達(dá)到定量設(shè)定值時(shí)，裝料控制裝置停止，稍作滯后停頓，進(jìn)行自動(dòng)包裝動(dòng)作，然后壓力復(fù)位，完成一次化肥的自動(dòng)定量包裝過程。基于該系統(tǒng)的PCL控制，要使用到電磁閥、氣缸、力傳感器等裝置，根據(jù)現(xiàn)場的信號(hào)檢測，可采取力傳感器模擬量4路、啟動(dòng)按鈕開關(guān)量4路以及驅(qū)動(dòng)電磁閥開關(guān)量8路，因此PLC的配置為模擬量輸入收4點(diǎn)，數(shù)字量輸入4點(diǎn)，數(shù)字量輸出8點(diǎn)，以此基本控制完成化肥自動(dòng)裝袋定量包裝功能。

定量化肥的輸入采樣階段，PCL以事先掃描的形式，按順序?qū)⑺兄亓啃盘?hào)讀入到寄存輸入狀態(tài)的輸入映像等寄存器中存儲(chǔ)，這一過程稱為采樣，這個(gè)采樣結(jié)果的內(nèi)容不會(huì)改變，以作為定量的依據(jù)。到程序的執(zhí)行階段，PCL按順序?qū)Τ绦蜻M(jìn)行掃描，每條指令都是對(duì)定量和包裝的處理，及從輸入映像寄存器和輸出映像寄存器中獲得所需的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算、處理，再將程序執(zhí)行的結(jié)果寫入寄存執(zhí)行結(jié)果的輸出映像寄存器中保存，但這個(gè)結(jié)果在整個(gè)程序?yàn)閳?zhí)行完畢之前不會(huì)送到輸出端口上。最后是刷出刷新階段，在定量和包裝執(zhí)行完成后，PCL將映像寄存器中的內(nèi)容送到寄存輸出狀態(tài)的鎖存器重，再以此的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，進(jìn)行執(zhí)行任務(wù)。

PCL重復(fù)性的執(zhí)行以上階段，沒重復(fù)一次的時(shí)間為定量封裝周期，在一個(gè)共組周期內(nèi)，PCL輸入和輸出刷新時(shí)間為4ms左右，但是工作周期因程序執(zhí)行時(shí)間和長度不同時(shí)間不同，一般在40ms~100ms之內(nèi)。

6結(jié)語

化肥的自動(dòng)定量和包裝的PCL控制系統(tǒng)，是將計(jì)算機(jī)應(yīng)用于定量包裝系統(tǒng)中，使其成為該系統(tǒng)的核心，既能獲取稱重信息，又能實(shí)現(xiàn)對(duì)稱重信息的執(zhí)行操作，穩(wěn)定性好，稱量速度快、精度高，可連續(xù)自動(dòng)稱重，也實(shí)現(xiàn)了稱重?cái)?shù)據(jù)的存儲(chǔ)，該P(yáng)CL控制系統(tǒng)還實(shí)現(xiàn)可視化，監(jiān)視現(xiàn)場，捕獲定量包裝過程，實(shí)現(xiàn)客戶和企業(yè)的利益雙贏。該化肥的自動(dòng)定量包裝系統(tǒng)可見是有效的一種控制途徑，因此，盡快地改變現(xiàn)有的定量裝置和包裝系統(tǒng)，對(duì)我國化肥企業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，提高生產(chǎn)的效率具有長遠(yuǎn)的意義。

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