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現(xiàn)代包裝技術(shù)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(shù)都采用了自動包裝機械和自動包裝生產(chǎn)線來完成。相比之下?農(nóng)產(chǎn)品的包裝發(fā)展稍有不足?本文結(jié)合小雜糧生產(chǎn)的實際情況研制了小雜糧自動定量包裝系統(tǒng)的控制系統(tǒng)。
1自動控制系統(tǒng)介紹
可編程控制器［1］在機電一體化產(chǎn)品中應(yīng)用范圍極廣?具有工作可靠、可與工業(yè)現(xiàn)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(tǒng)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(yīng)的控制執(zhí)行電路組成的?主要實現(xiàn)了定量稱重包裝系統(tǒng)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(yīng)的測量和顯示儀表構(gòu)成?實現(xiàn)了小雜糧的稱重分包和單包裝質(zhì)量數(shù)字顯示。物料傳輸單元主要是由電動機控制的鏈傳動系統(tǒng)組成?實現(xiàn)了對包裝件的傳送。封口單元按產(chǎn)品和包裝的不同自動執(zhí)行封包動作。系統(tǒng)基本構(gòu)成見圖1。

1.2原理
本系統(tǒng)以傳感器的輸出信號為判斷依據(jù)?實現(xiàn)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(jìn)料閥打開?當(dāng)稱量斗中物料達(dá)到加料閾值時?進(jìn)料閥關(guān)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(jìn)入包裝袋中?當(dāng)排料完成后關(guān)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(shè)計
本系統(tǒng)硬件電路主要由稱重、控制和執(zhí)行3部分構(gòu)成。在稱量斗兩側(cè)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(zhì)量?并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出。電壓信號通過放大處理后?通過A／D轉(zhuǎn)換模塊?將所測得的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號?輸入到PLC中央處理器?通過換算即可得到物料質(zhì)量?通過TD200文本顯示器顯示出來。
3軟件設(shè)計
系統(tǒng)軟件由一個主程序和若干個子程序組成。主程序包括系統(tǒng)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(jìn)料和排料過程中?有時會有少量的物料粘于稱量斗壁?導(dǎo)致零點漂移。為修正稱量誤差?在每次進(jìn)料之前?由PLC控制自動稱量空斗質(zhì)量m0?并把m0作為下一次進(jìn)料稱量質(zhì)量（m′）的參考零點。通過運算可得到物料的實際質(zhì)量m＝m′－m0。這樣可以保證每次實際進(jìn)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(jìn)料閾值設(shè)定
采用快速進(jìn)料和微調(diào)進(jìn)料?既可以保證進(jìn)料速度?又可增加包裝計量準(zhǔn)確性。快速進(jìn)料閾值設(shè)定為目標(biāo)值的85％?使進(jìn)料速度快。微調(diào)進(jìn)料可以保證加料的精確度?微調(diào)進(jìn)料閾值等于目標(biāo)值減去過沖量。
3.3過沖量自整定［8］
當(dāng)微調(diào)進(jìn)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(zhì)量超過定量包裝的目標(biāo)值?同時在加料過程中?由于物料的沖擊?會造成瞬時質(zhì)量增加?這種現(xiàn)象稱為過沖量。
實際加料量等于微調(diào)進(jìn)料和過沖量之和。本系統(tǒng)采用負(fù)反饋偏差控制技術(shù)來實現(xiàn)自動修正過沖量?；驹硎歉鶕?jù)上次稱量值與目標(biāo)值的偏差來調(diào)整本次稱量過程中產(chǎn)生的過
沖量?通過調(diào)整微進(jìn)料閥門啟閉時間?來減小稱量值與目標(biāo)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(tǒng)具有良好的人機交互界面?通過按鈕可選擇幾種生產(chǎn)線上常見的小雜糧種類和包裝目標(biāo)值。通過修改程序可實現(xiàn)其它品種的自動包裝。本系統(tǒng)通過TD200實現(xiàn)了稱量結(jié)果的動態(tài)顯示?包裝袋裝滿后自動實現(xiàn)聲光報警。
4結(jié)論
通過以上論述?完成了小雜糧定量稱重自動包裝系統(tǒng)的設(shè)計。其特點在于?系統(tǒng)以傳感器的輸出信號為判斷依據(jù)?以PLC為控制中樞?以鏈傳動為物料的傳送單元器?配以相關(guān)的執(zhí)行驅(qū)動器件?使系統(tǒng)可自動運行；并實現(xiàn)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(tǒng)可適用于不同的小雜糧定量包裝。現(xiàn)場使用一年來?系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。

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