1　引　言

随着社会经济的发展及人们生活水平的不断提高,定量商品的合格率远不能达到人们满意的要求,主要原因是计量设备的技术落后。目前,小量程商品的定量大多采用容积计量,速度快,但精度较低;称重式设备精度较高,主要依赖于进口,价格昂贵,一般企业承受不了。针对此种情况,结合多年生产衡器的经验,充分吸收国外先进技术,开发出适合我国国情的小型多头快速全自动定量包装机。

它是根据预先设定的程序自动完成物料的供给、计量、充填、包装及成品输送等功能。研制中,充分利用了PLC的特点,采用模块化设计思想,根据需要选用双头秤、三头秤或四头秤组合的方式同时工作,既克服了容积定量准确度低的缺点,又克服了原来仅依靠单头秤速度慢的缺点,可靠性较好,可推广使用。

2　系统结构组成及其工艺过程

2.1　系统的结构组成

全自动定量包装机主要是由自动定量秤和自动包装机2大部分组成。自动定量秤主要是由储料仓、秤架、计量斗、称重传感器、状态传感器、给料机构、气路系统和控制柜等组成;自动包装机根据用户的需要可选配市场上销售的包装机(技术较成熟,本文不作详细介绍)。

2.2　系统的工作过程

称量开始时,由粗、细给料机同时向计量斗中供料,当计量斗中给料量达到提前量时,粗给料机停止给料,细给料机继续给料,当计量斗达到终值时,细给料机也停止给料。包装机送准包装信号后,计量斗门打开,卸料至包装机,在PLC的集中控制下,4个计量斗按照上述的工作过程协调工作,交替卸料,与包装机同步运行,形成既相互独立,又相互联系的工作体系。

3　控制系统的设计

3.1　控制系统的硬件组成

为满足设计要求及系统接口的需要,系统共需32个输入点和36个输出点,同时考虑到系统工作性能及可靠性,选用三菱公司的FX2-80MR型集中进行控制。其输入信号主要包括状态传感器输入信号、包装机准包装信号、仪表定值输出信号、系统自检/工作信号等;输出信号主要包括电机控制信号、仪表定值输入信号、电磁阀控制信号、给料机控制信号及报警信号等。

3.2　控制系统功能

1)自检功能　将旋钮置于自检状态,控制系统逐一点亮模拟盘上的指示灯,以检测给料机构及气路系统是否工作完好。

2)手动/自动功能　将旋钮置于手动状态,用于系统初始时,对每头秤单独进行调试,使其准确度和速度达到最优,若没有手动调试功能,系统调试时,4头秤同时工作,给调试带来极大不便。将旋钮置于自动状态,循环程序工作,系统按程序的要求自动进行给料、称量、包装及成品输送工作。

3)报警功能　运行中,仪表出现错误或定量物品出现超量、欠量时,系统发出报警信号,以便进行故障排除或将超量、欠量的物品挑选出去,以保证系统正常进行和定量物品的准确度。

3.3　软件设计

系统运行前先判断是处于运行状态,还是处于校准状态。若处于校准状态,可对仪表进行功能参数设定和校秤;若处于运行状态,则进行自检和工作状态判断。自检状态下,可检测给料机构及气路系统是否工作完好;若处于工作状态,先运行初始化程序,利用M8002运行开始接通、然后断开的特性,使循环程序在工作前将计量斗中的物料卸完,计量斗去皮重后,循环程序准备工作;同时还用来检测仪表是否出错,若有错误,程序不能正常工作,发出报警信号,以便排除。接着进行手动和自动状态判断,若处于手动状态,进行手动操作,若处于自动状态,循环程序工作,粗、细给料机同时给料,当重量达到提前量时,停止粗给料,当达到终值时,停止细给料,仪表显示稳定后,计量斗门打开放料。程序设计中,充分考虑到计量斗卸料程序,开始时不受计量斗顺序影响,当包装机发出准包装信号时,无论哪头秤先到达终值,都可以卸料,当1头秤处于卸料状态时,其他几头秤禁止卸料,即所谓的卸料互锁。若有2头秤(或3、4头秤)同时到达终值时,程序设计从1号到4号秤顺序卸料。为了节约系统运行时间,利用PLC的特性,借助中间继电器,将动作执行继电器线圈集中在一起,共同完成系统的动作。

4　结　语

样机经过用户试用表明,采用PLC集中进行控制,达到了预期设计的目的,量程为100～2000g,定量速度为20～60袋/min,定量准确度为±0.1%～±0.2%。可广泛应用于食品、粮食、医药、化工等行业,大大提高了工作效率。同时系统还留有RS232、RS422接口,可直接与打印机连接,打印报表,也可与微机进行通讯,进行数据管理;另外,系统自身还具有自动累计重量、定量袋数等功能。

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