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唐山某糖業(yè) 2015 年 9 月引進(jìn)意大利某公司生產(chǎn)的全自動(dòng)包裝機(jī)兩套，用于50公斤的白砂糖編織袋凈重稱量、包裝、封口。白砂糖生產(chǎn)線包裝能力：凈重50公斤/袋，每條生產(chǎn)線包裝速度為 850/900包每小時(shí)。快速并精確地稱量、包裝，要求設(shè)備完美運(yùn)行。全自動(dòng)包裝機(jī)的結(jié)構(gòu)組成：稱量部分、上袋部分、裝糖部分、運(yùn)輸部分、縫包部分、控制部分。
1稱量部分
全自動(dòng)凈重秤，型號(hào) NET/CC-G。主要系統(tǒng)構(gòu)成：供料漏斗、弧形給料門，稱量料斗，稱重控制器；產(chǎn)品從供料漏斗由重力作用下落， 通過(guò)弧形給料門攔截，稱量料斗稱重量、稱重控制器計(jì)算發(fā)出粗給料、細(xì)給料、關(guān)閉命令給電磁閥到氣缸驅(qū)動(dòng)弧形門執(zhí)行動(dòng)作，完成精確稱重。
供料漏斗為倒錐形，作為連續(xù)供料的供料槽，要確保產(chǎn)品供料漏斗內(nèi)產(chǎn)品連續(xù)不斷。對(duì)此安裝三個(gè)料線指示器，料線滿時(shí)，打斷接收產(chǎn)品；料線低時(shí)，及時(shí)向供料漏斗連續(xù)供料；料線極低時(shí)，稱重部分等待。
弧形門設(shè)計(jì)，開(kāi)關(guān)迅速、不擠壓產(chǎn)品，不存在關(guān)不嚴(yán)的和擠碎物料的情況。門的開(kāi)關(guān)有雙氣缸聯(lián)動(dòng)，控制三個(gè)位置打開(kāi)、中間、關(guān)閉。打開(kāi)位機(jī)械開(kāi)度可調(diào)，高速供料；中間位機(jī)械開(kāi)度可調(diào)，低速供料； 高速是為提高加工速度，低速保證供料速度降低到精加工速度，提高控制精確度。
稱量料斗由稱重傳感器和稱量斗組成，在此得到精確的產(chǎn)品重量， 稱量斗下部是兩個(gè)金屬窗門氣動(dòng)氣缸驅(qū)動(dòng)快速開(kāi)關(guān)，迅速收放產(chǎn)品； 稱重傳感器原理電阻阻值與產(chǎn)品重量成正比關(guān)系，通過(guò)惠斯通電橋引入電路測(cè)量放大通過(guò)控制器處理轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。稱重控制器是整個(gè)稱重部分的核心，控制器型號(hào)：BRAN+LUEBBE SWA 2000C 負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)、顯示重量、自動(dòng)運(yùn)算并發(fā)出稱量指令等的任務(wù)?？刂破鬟B接包裝機(jī)的 PLC 系統(tǒng)，控制所述稱重執(zhí)行器，以盡可能準(zhǔn)確地執(zhí)行稱重的步驟。
2上袋部分
上袋部分構(gòu)成：自動(dòng)袋倉(cāng)、真空系統(tǒng)、取袋組、夾鉗提袋組。真空吸盤從袋倉(cāng)提取空袋，放置于運(yùn)動(dòng)的懸鏈線上，袋子運(yùn)動(dòng)到可旋轉(zhuǎn)90°的機(jī)械臂下，機(jī)械臂頂端氣動(dòng)手抓住平袋子旋轉(zhuǎn) 90°送到固定鉗變?yōu)樨Q向夾持。為開(kāi)袋、裝袋做準(zhǔn)備。
袋倉(cāng)平行三個(gè)倉(cāng)位，堆疊空袋，由電機(jī)帶動(dòng)循環(huán)使用，空倉(cāng)手動(dòng)填補(bǔ)袋子。自動(dòng)移動(dòng)到真空吸盤下，上袋倉(cāng)側(cè)面由光電開(kāi)關(guān)確定袋子的精確定位。真空泵提供負(fù)壓，通過(guò)吸盤將編織袋吸起到運(yùn)動(dòng)中的懸鏈線上，負(fù)壓保持延時(shí)停止袋子落在懸鏈線，移動(dòng)到袋子水平抓取位。懸鏈線是施耐德變頻器控制，有啟停命令和加減速點(diǎn)，速度可調(diào)，通過(guò)光電開(kāi)關(guān)信號(hào)和機(jī)械擋板確保袋口水平完好停在機(jī)械臂氣動(dòng)手抓取位。有袋厚檢測(cè)探頭模擬信號(hào)進(jìn)入 PLC，判斷是否雙袋，如果袋厚超過(guò)設(shè)定值，機(jī)械臂送到固定鉗位，固定鉗不夾取。固定鉗夾袋等待移動(dòng)組取袋，到裝糖位。
3裝糖部分
裝糖部分的結(jié)構(gòu)組成：移動(dòng)組、束袋機(jī)。移動(dòng)組從固定鉗夾取編織袋通過(guò)兩排負(fù)壓吸盤吸開(kāi)袋口，運(yùn)動(dòng)到束袋機(jī)下結(jié)合好撐開(kāi)的袋口接受稱量好的糖。
移動(dòng)組是運(yùn)送裝滿袋子的設(shè)備，擔(dān)負(fù)著取空袋和運(yùn)送滿袋的任務(wù)。移動(dòng)裝置臂分為兩個(gè)部分，第一部分是從上袋部分的固定鉗處提起空袋，通過(guò)吸盤負(fù)壓打開(kāi)袋口，并運(yùn)送到束袋機(jī)下填充位置；同時(shí)第二部分是將束袋機(jī)下裝滿糖的袋子夾送到運(yùn)輸部分，通過(guò)運(yùn)輸部分將產(chǎn)品傳送的到縫包部分。移動(dòng)組裝置水平來(lái)回往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由齒形帶傳送減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)，六個(gè)接近開(kāi)關(guān)分別控制正反轉(zhuǎn)啟停命令、加減速命令。
束袋機(jī)裝置為填充單元，兩片扁帶從隔層伸出以配合被小吸盤吸開(kāi)的袋口，將袋口撐開(kāi)為近似長(zhǎng)方形。完成卸料后扁帶向上移動(dòng)，縮回到隔層，使袋子可以水平平移到下一工序。長(zhǎng)方形側(cè)面兩邊配有夾具，兩個(gè)卡鉗夾緊袋子的末端，限制袋口，讓編織袋與扁鋼結(jié)合密閉， 防止產(chǎn)品外漏也防止有雜質(zhì)進(jìn)入袋子污染產(chǎn)品。裝滿袋結(jié)束后，扁帶收回，夾具卡鉗水平向兩邊移動(dòng)拉平編織袋口。移動(dòng)組夾緊袋子邊緣后，夾具卡鉗釋放回到初始位置，束袋機(jī)部分設(shè)備動(dòng)作都是由電磁閥驅(qū)動(dòng)氣缸完成的。
4運(yùn)輸部分
運(yùn)輸部分的構(gòu)成：振動(dòng)輸送機(jī)、夾送輥、輸送帶、袋子輸送機(jī)。其中振動(dòng)輸送機(jī)和夾送輥裝在編織袋下方部與上部移動(dòng)組配合使用，輸送帶承載滿袋產(chǎn)品與在上部夾著袋口的袋子輸送機(jī)以相同的速度運(yùn)動(dòng)，將袋子運(yùn)送到縫包部分縫包。
振動(dòng)輸送機(jī)的位置在束袋機(jī)的正下方，同時(shí)振動(dòng)輸送機(jī)、卸料輥、輸送帶安裝在同一水平機(jī)械基礎(chǔ)上，該基礎(chǔ)可上下移動(dòng)，調(diào)整高度以適應(yīng)不同長(zhǎng)度的編織袋。在袋子填充過(guò)程中輥式振動(dòng)輸送機(jī)上下升降并振動(dòng)，動(dòng)作由下部氣缸驅(qū)動(dòng)完成，主要目的是盡可能的將產(chǎn)品裝實(shí)。填充過(guò)程結(jié)束，輥道升起與上部移動(dòng)組配合使?jié)M袋產(chǎn)品向下游移動(dòng)。完成后，輥道重新降下來(lái)循環(huán)下一袋產(chǎn)品。卸料輥，輥道有多根并排的配有小齒輪的輥?zhàn)訕?gòu)成，通過(guò)鏈?zhǔn)絺魉蛶?lái)移動(dòng)，變頻調(diào)速。卸料輥是裝料部分與縫包部分的過(guò)渡，裝滿產(chǎn)品的編織袋由束袋機(jī)下過(guò)渡到輸送帶上（承載重量），袋子輸送機(jī)在上部夾緊平整的袋口，同步運(yùn)輸?shù)娇p包機(jī)處縫口。袋子輸送機(jī)是通過(guò)兩個(gè)對(duì)立傳送帶夾緊編織袋口，并引導(dǎo)袋子的進(jìn)給，確保袋邊完美對(duì)齊。變頻調(diào)速確保與下面的輸送帶同步。
5縫包部分
縫包部分功能構(gòu)成：折邊裝置、有袋感應(yīng)探頭、斷線檢測(cè)傳感器、縫包機(jī)、切刀等。
折邊裝置安裝在袋子輸送機(jī)上，進(jìn)縫包機(jī)前。彎曲形狀的金屬板由氣缸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)有袋感應(yīng)探頭經(jīng)過(guò)袋子觸發(fā)，電磁閥驅(qū)動(dòng)氣缸動(dòng)作一次，袋口在進(jìn)縫包機(jī)前被平整折起?？p包機(jī)啟停時(shí)機(jī)由有袋感應(yīng)探頭觸發(fā)，PLC 內(nèi)部定時(shí)器設(shè)定延時(shí)控制?？p包機(jī)頭通過(guò)變頻調(diào)速， 與運(yùn)輸部分速度相匹配。針線和底線分別穿過(guò)斷線傳感器，斷線報(bào)警停止運(yùn)行，防止縫包不嚴(yán)產(chǎn)品灑出。在編織袋縫好出縫包機(jī)后，氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)切刀動(dòng)作切斷鏈狀針線，完成縫包。

6控制部分
控制部分構(gòu)成：動(dòng)力柜和控制柜、分散 IO、閥島、檢測(cè)原件、執(zhí)行元件等。動(dòng)力柜內(nèi)主要是電源回路、接觸器變頻器等電機(jī)控制回路。電源配電器件選用西門子產(chǎn)品，變頻器選用施耐德ATV32 系列?？刂乒駜?nèi)主要是 PLC、繼電器、安全模塊裝置、接觸器等。
PLC 選用S7 315-2DP 處理器，擴(kuò)展設(shè)備通過(guò)DP 通訊協(xié)議， 連接有分布 IO，TP700 人機(jī)界面、FESTO 閥島控制電磁閥。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖 1。
IGF900 是整個(gè)控制系統(tǒng)的大腦，S7 300CPU 運(yùn)算、處理采集設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)，發(fā)出指令給各輸出設(shè)備執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。 所有設(shè)備按CPU 內(nèi)編好的程序運(yùn)行，當(dāng)運(yùn)行階段出現(xiàn)故障或有中斷條件，設(shè)備停下來(lái)在 TP700 操作面板上會(huì)出現(xiàn)停機(jī)原因。排除故障或解除中斷條件后重新啟動(dòng)設(shè)備、自動(dòng)運(yùn)行。TP700 人機(jī)界面內(nèi)容豐富，可以監(jiān)控設(shè)備的狀態(tài)，可以在線修改設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，調(diào)整設(shè)備。可手自動(dòng)切換， 正常運(yùn)行在自動(dòng)狀態(tài)，調(diào)試設(shè)備、處理故障時(shí)可手動(dòng)在觸摸屏上操作動(dòng)作設(shè)備。

作者：王曉明

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