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1　引　言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及人們生活水平的不斷提高, 定量商品的合格率遠(yuǎn)不能達(dá)到人們滿意的要求, 主要原因是計量設(shè)備的技術(shù)落后。目前, 小量程商品的定量大多采用容積計量, 速度快, 但精度較低;稱重式設(shè)備精度較高, 主要依賴于進(jìn)口,價格昂貴, 一般企業(yè)承受不了。針對此種情況, 結(jié)合多年生產(chǎn)衡器的經(jīng)驗, 充分吸收國外先進(jìn)技術(shù),開發(fā)出適合我國國情的小型多頭快速全自動定量包裝機。

它是根據(jù)預(yù)先設(shè)定的程序自動完成物料的供給、 計量、 充填、 包裝及成品輸送等功能。研制中,充分利用了 PLC 的特點, 采用模塊化設(shè)計思想,根據(jù)需要選用雙頭秤、 三頭秤或四頭秤組合的方式同時工作, 既克服了容積定量準(zhǔn)確度低的缺點,又克服了原來僅依靠單頭秤速度慢的缺點, 可靠性較好, 可推廣使用。

2　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成及其工藝過程

2. 1　系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

全自動定量包裝機主要是由自動定量秤和自動包裝機 2大部分組成。主要是由儲料倉、 秤架、 計量斗、 稱重傳感器、 狀態(tài)傳感器、 給料機構(gòu)、氣路系統(tǒng)和控制柜等組成; 自動包裝機根據(jù)用戶的需要可選配市場上銷售的包裝機( 技術(shù)較成熟, 本文不作詳細(xì)介紹) 。

2. 2　系統(tǒng)的工藝過程

稱量開始時, 由粗、 細(xì)給料機同時向計量斗中供料, 當(dāng)計量斗中給料量達(dá)到提前量時, 粗給料機停止給料, 細(xì)給料機繼續(xù)給料, 當(dāng)計量斗達(dá)到終值時, 細(xì)給料機也停止給料。包裝機送準(zhǔn)包裝信號后, 計量斗門打開, 卸料至包裝機, 在 PLC 的集中控制下, 4 個計量斗按照上述的工作過程協(xié)調(diào)工作, 交替卸料, 與包裝機同步運行, 形成既相互獨立, 又相互聯(lián)系的工作體系。

3　控制系統(tǒng)的設(shè)計

3. 1　控制系統(tǒng)的硬件組成

為滿足設(shè)計要求及系統(tǒng)接口的需要, 系統(tǒng)共需 32 個輸入點和 36 個輸出點, 同時考慮到系統(tǒng)工作性能及可靠性, 選用三菱公司的 FX2-80MR型集中進(jìn)行控制。其輸入信號主要包括狀態(tài)傳感器輸入信號、 包裝機準(zhǔn)包裝信號、 儀表定值輸出信號、 系統(tǒng)自檢/ 工作信號等; 輸出信號主要包括電機控制信號、 儀表定值輸入信號、 電磁閥控制信號、 給料機控制信號及報警信號等。 

3. 2　控制系統(tǒng)功能

1) 自檢功能　將旋鈕置于自檢狀態(tài), 控制系統(tǒng)逐一點亮模擬盤上的指示燈, 以檢測給料機構(gòu)及氣路系統(tǒng)是否工作完好。

2) 手動/ 自動功能　將旋鈕置于手動狀態(tài),用于系統(tǒng)初始時, 對每頭秤單獨進(jìn)行調(diào)試, 使其準(zhǔn)確度和速度達(dá)到最優(yōu), 若沒有手動調(diào)試功能, 系統(tǒng)調(diào)試時, 4 頭秤同時工作, 給調(diào)試帶來極大不便。將旋鈕置于自動狀態(tài), 循環(huán)程序工作, 系統(tǒng)按程序的要求自動進(jìn)行給料、 稱量、 包裝及成品輸送工作。

3) 報警功能　運行中, 儀表出現(xiàn)錯誤或定量物品出現(xiàn)超量、 欠量時, 系統(tǒng)發(fā)出報警信號, 以便進(jìn)行故障排除或?qū)⒊俊?nbsp;欠量的物品挑選出去, 以保證系統(tǒng)正常進(jìn)行和定量物品的準(zhǔn)確度。

3. 3　軟件設(shè)計

系統(tǒng)運行前先判斷是處于運行狀態(tài), 還是處于校準(zhǔn)狀態(tài)。 若處于校準(zhǔn)狀態(tài), 可對儀表進(jìn)行功能參數(shù)設(shè)定和校秤; 若處于運行狀態(tài), 則進(jìn)行自檢和工作狀態(tài)判斷。 自檢狀態(tài)下, 可檢測給料機構(gòu)及氣路系統(tǒng)是否工作完好; 若處于工作狀態(tài), 先運行初始化程序, 利用 M8002 運行開始接通、 然后斷開的特性, 使循環(huán)程序在工作前將計量斗中的物料卸完,計量斗去皮重后, 循環(huán)程序準(zhǔn)備工作; 同時還用來檢測儀表是否出錯, 若有錯誤, 程序不能正常工作, 發(fā)出報警信號, 以便排除。接著進(jìn)行手動和自動狀態(tài)判斷, 若處于手動狀態(tài), 進(jìn)行手動操作, 若處于自動狀態(tài), 循環(huán)程序工作, 粗、 細(xì)給料機同時給料, 當(dāng)重量達(dá)到提前量時, 停止粗給料, 當(dāng)達(dá)到終值時, 停止細(xì)給料, 儀表顯示穩(wěn)定后, 計量斗門打開放料。 程序設(shè)計中, 充分考慮到計量斗卸料程序, 開始時不受計量斗順序影響, 當(dāng)包裝機發(fā)出準(zhǔn)包裝信號時, 無論哪頭秤先到達(dá)終值, 都可以卸料, 當(dāng) 1 頭秤處于卸料狀態(tài)時, 其他幾頭秤禁止卸料, 即所謂的卸料互鎖。若有 2 頭秤( 或 3、 4 頭秤) 同時到達(dá)終值時, 程序設(shè)計從 1 號到 4 號秤順序卸料。為了節(jié)約系統(tǒng)運行時間, 利用 PLC 的特性, 借助中間繼電器, 將動作執(zhí)行繼電器線圈集中在一起, 共同完成系統(tǒng)的動作。

4　結(jié)　語

樣機經(jīng)過用戶試用表明, 采用 PLC 集中進(jìn)行控制, 達(dá)到了預(yù)期設(shè)計的目的, 量程為 100～2 000 g, 定量速度為 20～60 袋/ min, 定量準(zhǔn)確度為±0. 1%～±0. 2%。可廣泛應(yīng)用于食品、 糧食、醫(yī)藥、 化工等行業(yè), 大大提高了工作效率。同時系統(tǒng)還留有RS232、 RS422 接口, 可直接與打印機連接, 打印報表, 也可與微機進(jìn)行通訊, 進(jìn)行數(shù)據(jù)管理; 另外, 系統(tǒng)自身還具有自動累計重量、 定量袋數(shù)等功能。

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