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前言

隨著化工自動化的普及，自動定量稱重、自動包裝系統(tǒng)逐步在許多企業(yè)中得到發(fā)展，但大多數(shù)系統(tǒng)的自動化程度都較低，浪費過多的人力、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，采用自動定量包裝系統(tǒng)，提高稱重準確度，加強生產的自動控制稱為化工生產發(fā)展的重點。本文從基于PCL控制的化肥自動定量包裝系統(tǒng)出發(fā)，介紹了定量包裝的結構及其控制原理，以及該系統(tǒng)PLC控制的硬件組成，且根據化肥定量包裝的工藝過程技術要求，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際情況，以此可以提高管理、提高勞動生產率、降低勞動強度。

1化肥自動定量包裝PCL系統(tǒng)組成及工作原理

化肥企業(yè)的稱重設備是針對粉粒狀物料設計的，基于PLC的自動稱重包裝系統(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備存在的不足，提高生產效率，提高控制系統(tǒng)的人機交互性。

在自動定量包裝控制系統(tǒng)中，PCL控制過程的變更要通過改變其中的程序來實現(xiàn)對化肥量度的控制，首先需要基于中央處理器，這是編程的神經中樞，另外通過存儲器來存儲化肥的各項數(shù)據和程序，通過輸入電平轉換來進行輸出和輸入設置，以作為自動定量包裝的行為準則。PCL控制系統(tǒng)工作后，稱重顯示儀對儀表進行自檢，同時可編程控制器對系統(tǒng)狀態(tài)進行自檢，如果發(fā)現(xiàn)化肥重量有異常，則不會進行自動包裝。自檢結束后，如果情況正常，則開始包裝功能選擇。運行過程分別分為空秤判別、裝載化肥、超差判別、自動包裝5個步驟進行。

2PCL自動定量和包裝控制系統(tǒng)的設計

自動定量包裝PCL控制系統(tǒng)可提高生產效率，化肥的自動定量過程由該控制器完成，本自動定量包裝系統(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外安裝一個力傳感器,用來測量包裝中每次輸進化肥的質量，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具體的數(shù)字信號,進一步輸入到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傳送部分，這樣化肥的生產過程自動、連續(xù)，提高了其包裝速度。

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

3化肥的PCL自動定量系統(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現(xiàn)，其控制方法如圖3所示。給定一個電壓限幅值U，針對不同需要的化肥重量采取不同的U值，當化肥放料開始時Uf較小，U=K，化肥持續(xù)放料。當Uf逐漸接近并達到設定值時，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置得當，可在電子稱底部互成120°，保證定量結果準確，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來控制化肥給料的速度，快速給料后，當化肥加到一定接近特定定量值時，使給料速度減緩，這樣通過調整變頻器啟來控制化肥給料的實際速度，從而提高各種物料的稱量精度。

4化肥的PCL自動包裝系統(tǒng)結構

化肥的自動包裝結構要進行的工作是，當化肥計量到達設定值時，包裝動作則開始執(zhí)行、成品輸出,在此同時還要保證整個傳動系統(tǒng)的流暢。定量操作控制結束則啟動封袋控制，第二條控制鏈上指令給下一個操作控制,再經過貼標簽,最后輸出成品,完成整個包裝過程。各動作對應的控制模塊直接從功能庫中在調用,適當修改某些參數(shù)而無需重新設計控制模塊。

PCL包裝控制包括了上袋和封口，由其程序控制空袋儲備、拾取以及機械打包功能模塊，程序設置將空袋進入放料口下端，定量完畢后，化肥滿袋的運輸至封口機處，進行程度控制封口，先通過邏輯判斷控制，控制該生產線路，并進行數(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，在包裝階段形成多級的PCL控制系統(tǒng)。

5PCL自動定量和包裝控制系統(tǒng)工作過程

該自動定量包裝的PCL控制具有比計算機更強的與工業(yè)過程相連接的接口，具有更適應與特殊要求的編程語言，因此，該自動控制系統(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。

在化肥生產稱重定量控制中，開始階段，化肥放料開關啟動，化肥從倉內落入事先預備的包裝袋中，化肥重量施加給力傳感器的壓力值轉換成PCL控制系統(tǒng)中的電壓信號，該信號值達到定量設定值時，裝料控制裝置停止，稍作滯后停頓，進行自動包裝動作，然后壓力復位，完成一次化肥的自動定量包裝過程?；谠撓到y(tǒng)的PCL控制，要使用到電磁閥、氣缸、力傳感器等裝置，根據現(xiàn)場的信號檢測，可采取力傳感器模擬量4路、啟動按鈕開關量4路以及驅動電磁閥開關量8路，因此PLC的配置為模擬量輸入收4點，數(shù)字量輸入4點，數(shù)字量輸出8點，以此基本控制完成化肥自動裝袋定量包裝功能。

定量化肥的輸入采樣階段，PCL以事先掃描的形式，按順序將所有重量信號讀入到寄存輸入狀態(tài)的輸入映像等寄存器中存儲，這一過程稱為采樣，這個采樣結果的內容不會改變，以作為定量的依據。到程序的執(zhí)行階段，PCL按順序對程序進行掃描，每條指令都是對定量和包裝的處理，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)據進行運算、處理，再將程序執(zhí)行的結果寫入寄存執(zhí)行結果的輸出映像寄存器中保存，但這個結果在整個程序為執(zhí)行完畢之前不會送到輸出端口上。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容送到寄存輸出狀態(tài)的鎖存器重，再以此的驅動控制系統(tǒng)，進行執(zhí)行任務。

PCL重復性的執(zhí)行以上階段，沒重復一次的時間為定量封裝周期，在一個共組周期內，PCL輸入和輸出刷新時間為4ms左右，但是工作周期因程序執(zhí)行時間和長度不同時間不同，一般在40ms~100ms之內。

6結語

化肥的自動定量和包裝的PCL控制系統(tǒng)，是將計算機應用于定量包裝系統(tǒng)中，使其成為該系統(tǒng)的核心，既能獲取稱重信息，又能實現(xiàn)對稱重信息的執(zhí)行操作，穩(wěn)定性好，稱量速度快、精度高，可連續(xù)自動稱重，也實現(xiàn)了稱重數(shù)據的存儲，該PCL控制系統(tǒng)還實現(xiàn)可視化，監(jiān)視現(xiàn)場，捕獲定量包裝過程，實現(xiàn)客戶和企業(yè)的利益雙贏。該化肥的自動定量包裝系統(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)，對我國化肥企業(yè)實現(xiàn)自動化，提高生產的效率具有長遠的意義。

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