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1包裝機(jī)基本構(gòu)成及工作原理
供料、稱重以及卸料等部分組成了稱重式定量包裝設(shè)備。其中供料部分由包括重力供料設(shè)備及蓄料斗。儲(chǔ)料斗的主要作用是對(duì)灌裝物料進(jìn)行存儲(chǔ)，重力供料設(shè)備主要作用是將物料提供給稱量料斗。稱重部分的主要作用是連接稱重傳感設(shè)設(shè)備，對(duì)物料重量進(jìn)行測(cè)量。卸料部分主要用于物料卸料裝袋。
在儲(chǔ)料斗內(nèi)存有足夠的物料時(shí)，利用自身重量使物料進(jìn)入供料設(shè)備，將料門完全打開進(jìn)行大給料。當(dāng)大給料的重量達(dá)到給定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，將給料門關(guān)閉，僅留一處狹縫，然后進(jìn)行小給料，當(dāng)達(dá)到小給料給定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，將給料門完全關(guān)閉，經(jīng)過空中抖落，穩(wěn)定稱量斗，同時(shí)在卡緊卡袋機(jī)構(gòu)時(shí)，打開卸料門，然后放料斗中進(jìn)入物料，最終落入袋中，則整個(gè)包裝過程完成。
2系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2．1硬件設(shè)計(jì)
組成該系統(tǒng)的主要硬件包括控制開關(guān)量的設(shè)備、氣缸、電磁閥等。在氣缸驅(qū)動(dòng)下完成所有料門動(dòng)作，氣缸受控于相應(yīng)電磁閥。設(shè)備有自動(dòng)、手動(dòng)兩種操作方式。自動(dòng)操作時(shí)需要手動(dòng)選擇或者按壓自動(dòng)開關(guān)，機(jī)器開始周而復(fù)始地、自動(dòng)循環(huán)。如果工作過程中，按壓停止按鈕，機(jī)器在做完一個(gè)周期性動(dòng)作后，至初始狀態(tài)停止工作。以稱重式定量包裝設(shè)備控制及操作要求為依據(jù)，該控制系統(tǒng)所應(yīng)用的PLC為SIMATICS7－200系列，該系列PLC具有緊湊的結(jié)構(gòu)、模塊化、豐富的指令集及較強(qiáng)的可擴(kuò)展性等優(yōu)勢(shì)。
選用266AC/DC/ＲEL型CPU，數(shù)字的輸入量為24和16，輸出與輸入接口處的電路為光耦合式，對(duì)外接口的適應(yīng)性較強(qiáng)。兩個(gè)ＲS485編程及通訊口，有自由式的通訊能力及MPI、PPI通訊協(xié)議。因?yàn)閭鞲性O(shè)備模擬量的輸入信號(hào)需要處理，所以設(shè)置了EM235模擬量的處理模塊，可輸入4路的模擬量。PUP顯示設(shè)備具有監(jiān)控顯示系統(tǒng)過程及設(shè)定參數(shù)等作用，通過S7－200PLC擴(kuò)展通訊或者編程口及PPI協(xié)議進(jìn)行直接通訊。
2．2軟件設(shè)計(jì)
2．2．1信號(hào)處理
因?yàn)榇嬖诜Q量信號(hào)的干擾，所以需要濾波處理信號(hào)，并對(duì)信號(hào)的穩(wěn)定性及讀數(shù)的準(zhǔn)確性進(jìn)行判斷。數(shù)字濾波指的是利用判斷程序或者一定計(jì)算，使有用的信號(hào)比重所受干擾減少，屬于軟件濾波。其中限速/限幅、滑動(dòng)平均、中值等濾波方式最為常見。
本系統(tǒng)所采用的濾波方法為滑動(dòng)平均式，所采集的電壓信號(hào)和重量是正比關(guān)系，擁有一個(gè)平均的數(shù)值是該類信號(hào)最大的特點(diǎn)，在一定數(shù)值范圍的附近信號(hào)上下波動(dòng)，顯然這時(shí)只進(jìn)行一個(gè)數(shù)值的采取為判斷提供依據(jù)是缺乏準(zhǔn)確性的。而滑動(dòng)濾波的方法所取得的效果較好，該方法是用一個(gè)最新采集來的數(shù)據(jù)將若干個(gè)暫存的數(shù)據(jù)中最早的數(shù)據(jù)替換掉，使得若干暫存的數(shù)據(jù)一直都是最近數(shù)據(jù)。平均后得到的數(shù)值不僅是最近數(shù)據(jù)變化的反映，同時(shí)又使隨機(jī)誤差產(chǎn)生的影響大大減小。在標(biāo)準(zhǔn)差比設(shè)定值小的情況下，系統(tǒng)比較穩(wěn)定，稱量值為當(dāng)前值。然后根據(jù)系統(tǒng)不同的精度要求，進(jìn)行不同值的設(shè)定。
2．2．2設(shè)計(jì)PLC程序
以稱重式定量包裝設(shè)備操作的要求為依據(jù)，對(duì)各種動(dòng)作順序及其相互關(guān)系進(jìn)行確定，然后繪制程序的流程圖，根據(jù)PLC的輸入和輸出之間邏輯關(guān)系進(jìn)行梯形圖的編寫。本系統(tǒng)的輸入口可定義為卡帶復(fù)位式按鈕、手動(dòng)自動(dòng)按鈕、總復(fù)位式按鈕、卡帶開關(guān)、單步執(zhí)行式按鈕等，輸出端則可定義為大、小給料的氣缸動(dòng)作、稱量斗的穩(wěn)定指標(biāo)、卡帶氣缸的動(dòng)作、卸料氣缸的動(dòng)作以及報(bào)警等，采用軟件STEP7－Micro/WIN32進(jìn)行輸出編寫。
2．2．3設(shè)計(jì)文本畫面
本系統(tǒng)的POP－HMI包括顯示窗LC、22個(gè)開關(guān)鍵，設(shè)定其中的16個(gè)鍵為特殊功能鍵控制畫面的跳轉(zhuǎn)、設(shè)定位狀態(tài)、開關(guān)量等。本系統(tǒng)利用POP－HMI進(jìn)行灌裝目標(biāo)的重量及大、小給料量的設(shè)定，并對(duì)稱量重量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，進(jìn)行灌裝數(shù)據(jù)查看。
3分析稱重誤差
傳感設(shè)備動(dòng)態(tài)測(cè)量產(chǎn)生的誤差、采集數(shù)據(jù)的模塊精度、下料沖擊、秤體的震動(dòng)以及存留于空中的物料等因素將會(huì)對(duì)稱重設(shè)備的性能產(chǎn)生較大影響。其中傳感設(shè)備動(dòng)態(tài)測(cè)量中產(chǎn)生誤差的原因是因?yàn)閯?dòng)態(tài)測(cè)量中，測(cè)量重量不斷發(fā)生變化。傳感設(shè)備每接受一個(gè)重量，該重量的受力狀態(tài)會(huì)發(fā)生改變。在改變的過程中，實(shí)際的重量與測(cè)量所得的重量相差較大。同時(shí)克服秤體震動(dòng)也是一個(gè)難題，因?yàn)榉Q重式定量包裝設(shè)備的執(zhí)行機(jī)構(gòu)為氣動(dòng)閥門，閥門動(dòng)作會(huì)引起秤體發(fā)生震動(dòng)，而受秤體震動(dòng)的影響，計(jì)量斗也會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)，在物料檢測(cè)信號(hào)中會(huì)加入因震動(dòng)而產(chǎn)生的信號(hào)，對(duì)真實(shí)信號(hào)造成干擾。下料過程中，物料落入計(jì)量斗時(shí)產(chǎn)生沖擊重量，關(guān)閉備料斗后一些物料仍舊在空中運(yùn)動(dòng)等都會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果的真實(shí)性造成影響。采用高精度的SIMAICS7－200稱重模塊可使以上誤差得以有效克服。
4結(jié)語
完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)后，實(shí)施多次的模擬實(shí)驗(yàn)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試狀況實(shí)施修正。投入運(yùn)行之后，系統(tǒng)具有可靠穩(wěn)定的性能，達(dá)到各項(xiàng)工藝的設(shè)計(jì)要求，提高了產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)了電氣與機(jī)械控制的一體化，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

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