一、引　言

近年来,随着市场经济的发展,人们物质生活水平的提高及生活节奏的加快,逐渐希望购到一些包装精巧、携带方便的日常消费品,诸如:面粉、大米、小食品、洗衣粉等,而要完成这些散装粉、粒状物料的包装则需要大量高速、准确的定量包装设备。

目前,国内此类定量包装设备的计量装置有两种方式:容积式和称重式(包括单秤、双秤)。

由表1可见,容积式计量无法满足高准确度的要求,单秤称重式计量的速度又太低,而双秤称重式计量装置的成本高且其计量速度仍不理想。因此,需要有一种新的计量装置在保证高准确度的基础上达到理想的计量速度。

二、新型高速定量包装秤

新型高速定量包装秤的主要结构,该计量部分采用“双路四斗”结构形式。“双路”即除料仓外的给料和称重部分有完全相同的两套装置,两套装置协调工作能使工作效率提高一倍;“四斗”即每套称重料斗有粗、细两个料斗,两个料斗同时称重,再次缩短了称重时间,最终可使包装速度达到60袋/分钟。

给料机构分为两级,上级振动给料机接受料仓物料,经分料器分时送往下级的粗、细振动给料机,最终将物料送至粗、细称量料斗称重,细料斗位于粗料斗正下方。

系统启动后,工作过程如下:一路先进行粗给料,到达设定值后,停止粗给料,粗料斗卸料至细料斗,然后,开始细给料,与此同时,又开始第二袋的粗给料,细给料到达设定值后,停止细给料并将细料斗中已完成粗细给料的第一袋物料卸至包装部分,第二袋粗给料到达设定值时,停止粗给料,待细料斗卸料完毕后,再卸料至细料斗,接着,粗细料斗再次分别进行第三袋和第二袋的称重过程,如此循环下去。

另一路给料装置的工作过程与此完全相同,两路协调工作时,某一路细料斗卸料完毕后,要延时一段时间,另一路细料斗才开始卸料,如此形成两个彼此独立又互相影响的两个称重单元,必要时可实现单路控制。

三、可编程控制器在新型高速定量包装秤中的应用

要上述设备自动完成如此复杂的工作过程,自动控制问题是关键,现采用可编程控制器(PLC)作为其核心控制器件。

PLC自问世以来,以其功能强大、应用灵活、稳定可靠、抗干扰能力强等特点被广泛使用。将PLC应用于新型高速定量包装秤,可有效解决“双路”协调工作时的控制问题以及粗细料斗的分时卸料问题,使设备正常工作并发挥最大的工作效率。

PLC是电气控制的核心,由于包装设备工作起来具有连续性、频繁性,所以要求PLC的接点能长期频繁快速地工作,为此,选用了三菱FX2-64MT型晶体管可编程控制器。

其中,X0～X17为称重仪表的输出控制信号。SP1检测料仓料位,SP2～SP5决定分料器的位置。K1为启动开关。由于输入输出点数太多,不便于用手动操作检测控制回路的完好,因此在软件中加了一部分自诊断程序用于在工作前进行自检,K2用于选择自检方式。输出点控制各给料机的启停和分料器、给料机挡板、料斗门处的气缸,Y20作为称重仪表的启动信号,Y30作为料仓输料电机的控制信号。

在软件编制时,应注意以下几点:1.对输出触点的控制,要结合考虑称重仪表的设定值及其时序特征。

2.充分利用PLC内部多种类型的定时器。

3.利用步进顺控指令使工作过程状态化并实现两路间及粗细料斗间的联系及互锁。

4.直接利用PLC内部的特殊元件进行控制。

以上硬件和软件能够使称重部分在高准确度、高速度的条件下工作,最终测量不确定度可达±(0.2～1)%,较好地解决了速度和准确度的矛盾,满足了市场的需求。当然,在总体调试时,需要以实际经验确定给料机、仪表及PLC的各种参数,使设备工作在最佳状态,发挥出最高效率。

四、结　论

总之,可编程控制器在新型高速定量包装秤中的应用,验证了其在自动送料、顺序逻辑控制中的强大优势,再次说明了可编程控制器是实现自动控制的最有力的工具之一。

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