引言：
自动定量包装机整体设计结构合理、操作简便、性能可靠、自动化程度高，能够针对粮食、饲料、化肥、化工、塑料、仓储码头等行业的定量包装的生产过程，进行重力式吨袋自动定量称重包装设计，完成该部位的自动化生产，满足用户的需求。

一、控制原理
自动定量包装机主要分为不锈钢料仓-1、双螺旋给料-2、称量斗-3、自动卸料-4四个部分。不锈钢料仓用于存储需要灌装的物料，双螺旋给料主要是向称量斗中提供物料。称量斗是本机的核心部分，用于测量称量斗内物料的实时重量，同时将实时重量信息反 馈给给料和卸料部分。自动卸料用于完成称重定量物料的卸料装袋。如图    1 所示，为自动定量包装机总图。
本机双螺旋给料采用电机配套减速机进行链条驱动，同时精给电机使用变频器精确驱动。截料门、卸料门、夹松袋采用气动执行机构，气动电磁阀动作，气源进入气缸，引导其动作，进而驱动相关执行机构动作，完成自动化控制。
当不锈钢料仓内的物料满足自动定量包装的生产条件时，打开料门，在重力的作用下，物料会双螺旋给料的进料部分。粗给电机起动快速给料，同时截料门打开，物料进入称量斗，当达到粗给定量时，粗给电机停止，同时精给电机起动，变频器控制精给电机快中慢速依次运行给料，当达到标准重量时，截料门关闭，同时精给电机立即停止。称量斗稳定，并且卡袋机构卡紧时，卸料门打开，物料落入袋内，完成一个包装循环。

图 1  自动定量包装机总图

二、硬件设计
1、控制柜
设计使用西门子S7-200 CPU226CN可编程控制器、松下小型继电器等可靠电气元件，可以接收系统操作指令、称重传感器和位置传感器反馈信号等，然后对这些信息进行数据分析、程序运算、逻辑判断， 发出相应的指令，进而控制小型继电器等电气元件动作，最终可以控制外部相关执行机构动作，同时将对应信息显示在操作台的触摸屏上。
2、操作台
设计使用MCGS昆仑通泰TPC-1061Ti 10.2寸触摸屏、施耐德按钮、指示灯等可靠电气元件，可以组态现场的工作情况，模拟显示整机设备工作流程、双螺旋给料、称量斗物料及重量、气缸位置等信息，可以实时在线参数整定，设定标准重量、粗给料量、精给料量，同时实时监控称量重量，并且查看称重数据。同时，操作人员可以通过触摸屏和相关按钮，向PLC控制柜发出操作命令。
3、传感器
称重传感器设计使用美国MKCELL HSX-A系列产品，并配套对应变送器，将毫伏信号转换为DC24V 4-20mA标准信号。截料门、放料门、夹松袋用的位置传感器，设计使用瑞士科瑞DW- AD系列传感器，可以直接输出标准的DC24V的低电平信号。
4、控制系统框图

图2  控制系统框图
三、软件设计
根据电气原理图和现场生产过程的操作要求，确定各执行机构的动作顺序和相互之间的关系，画出程序流程图，再由 PLC 
输入输出的逻辑关系编写出梯形图。程序流程图如下所示。
选择状态（控制柜）
↓
自动控制
↓
初始化(自动全关三个阀+4电机)
↓
手动按下“夹/松（就地）”第1次
↓
夹袋阀打开，松开袋口，人工套袋
↓
手动按下“夹/松（就地）”第2次
↓
夹袋阀关闭，自动锁住袋口
↓
自动给料开始
↓ 延时1s
↓
自动检测称量斗是否在关位→NO，报警
↓YES
重量比较，满足下限＜2%→N，报警
↓Y
粗给电机运行、同时截料阀打开
↓
延时2-10s（可设置）
↓
粗给电机停止、精给电机变频高速运行
↓
延时2-10s（可设置）
↓

精给电机变频低速运行
↓
重量比较，满足上限99-101%→N，报警
↓Y
停止精给电机、同时关闭截料阀
↓
自动给料结束
↓
自动卸料开始
↓
延时1s，自动检测夹袋阀是否处于关闭位置→N，报警
↓Y
重量比较，满足上限99-101%→N，报警
↓Y
卸料阀打开，关位灯由亮变灭
↓
延时2-5s（可设置）
↓
卸料阀关闭，关位灯亮
↓
自动卸料结束
↓
自动给料开始，触发循环
↓
延时1-3s（可设置）
↓
自动松开袋口→输送开始
↓
人工套上空口袋
↓
手动按下“夹/松（就地）”，解除累计，单键循环、反向操作打开状态，按一下，夹袋阀关闭，关闭状态，按一下，夹袋阀打开
↓
夹袋阀关闭，自动锁住袋口
↓
满足自动卸料循环的条件

四、系统功能
1、整机采用封闭防尘结构设计，环保除尘、密封防尘设计，配有多处除尘接口，完善的除尘系统，无粉尘污染，环保效果好，确保优良工作环境。采用优质304不锈钢，控制器和物料接触主要部件采用316L超低碳不锈钢材料，有效的达到防酸、防腐目的。特殊要求可具有防腐、防爆、清除静电、抽真空、除尘等功能。

2、双螺旋送料器：采用双螺旋给料，快慢给料分别由大小螺旋分别控制，可实现包装速度、精度控制的无级变速调整，无堵料、沾料现象，具有工作速度快、计量准确等特点。出料口加气动止漏阀：精度更高、无掉料。
3、单秤净重式称重斗式计量结构，确保计量精度和工作速度。三级流量控制，高精度称重传感器计量，确保计量精度。具有重量累计显示、自动去皮、自动校零、自动落差修正、超差报警、故障自诊断等功能。
4、整机电气控制系统采用PLC程序控制，自动/手动切换功能，具有RS485/RS232、RJ45
等多种数据通讯接口，便于联机联网、实时监控、远程诊断和网络化管理等。
5、技术参数
包装能力: 120～240 bag/h 台称重范围: 20～50    kg/bag
精度等级: ≤±0.2％（十包平均≤±20g） 电源电压:380VAC±10％ 50HZ±5％
电源功率: ～6KW（包装机部分） 气源压力: 0.5～0.8MP
消耗气量: 3~5ｍ3/h
除尘风量: 150～2000m3/h（可选） 温度范围: -10～40℃
相对湿度: ≤80％

结语:
本机相对于传统的控制方式，应用 PLC和触摸屏组成的控制系统，能够提高设备的可靠性、稳定性、准确性、实时性，对于生产过程的自动化、信息化、智能化、人性化具有极其重要的意义。

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