0引言
在糧食、化肥、飼料等行業中都需要對成品的物料進行定量包裝。稱重包裝技術的發展大致經曆了手工稱量、繼電器控製、稱重儀表控製、.PLC控製等幾個階段。而使用PLC控製的裝置具有高可靠性、可編程、易於擴展、具有強大的功能、豐富的的通信方式、適合工業控製環境等優點，成為工業自動控製的首選產品。本文針對粉狀或顆粒狀物質的成品包裝，選用施耐德電氣有限公司的Twido型可編程控製器為控製平台，能夠完成自動送料、自動稱重下料、自動裝袋、自動計數的過程。
1自動雙秤包裝機的組成及工作原理
1.1包裝機的組成
自動雙秤包裝機主要由供料部分、稱重部分、裝料部分和傳送部分組成。供料部分是將成品的物料由傳送設備輸送過來稱量。稱重部分是采用雙計量磅秤進行成品稱量，由A、B秤振蕩器向A秤和B秤秤鬥給料，測量物料重量。裝料部分是將完成標準重量的成品物料的裝袋過程。傳送部分是將成品的物料通過傳送設備進行稱量及將裝袋的物料通過輸送帶運走。包裝機的組成原理圖如圖1所示。

1.2工作原理
自動雙秤包裝機的工作原理流程圖如圖2所示.當傳送設備將成品的物料送來時，A秤和B秤振蕩器起蕩，振蕩器擋板打開，當到達大給料重量時，擋板關閉，進行小振給料，達到預定重量時，停止給料，秤鬥打開，經過渡料鬥進行放料，再落入袋內，完成一個包裝循環。

2控製係統的設計
本控製係統的要求如下：
1）A、B兩秤的控製方案相同。
2）控製係統設置了外部計數功能，可以對包裝機完成的袋數進行統計。同時為了掌握控製器的工作情況，了解其使用壽命，設置了內部計數器，最大的計數值為5000,且設置了計數複位功能。
3）當A秤發生故障時，控製係統會自動切換到B秤稱重；當B秤發生故障時，控製係統會自動切換到A秤稱重。
4）在稱鬥控製中，為了防止A、B兩秤鬥同時打開，A秤鬥和B秤鬥之間有有互鎖功能。
2.1稱重部分設計
在控製係統的設計中，物料定量是物料包裝時的一個重要工序，定量精確與否將直接影響包裝質量。根據物料的物理化學性質、自然形態、包裝規格及銷售、使用習慣的不同，需選用不同的定量方法。常用的定量方法有計數法定量、容積法定量、稱重法定量三種。由於該控製係統是針對粉狀或顆粒狀物質，且要求的定量精度較高，所以采用稱量法定量。
稱量法定量法采用杠杆力矩平衡原理的間歇稱量法。秤的基本組成部分為秤梁、配重主底碼與微調砥碼、支承座、稱量料鬥等，如圖3所示。由力矩平衡原理及m=W/g可得：

式中：L1表示秤梁重心到支承點O的水平距離；L2表示主砝碼到支承點O的水平距離；L3表示微調砥碼到支承點O的水平距離；L0表示稱量料鬥重心到支承點O的水平距離；W表示稱量物料的重力；m表示所稱量物料的質量；W表示秤梁的重力；m1表示秤梁的質量；W2表示主毯碼的重力；m2表示主蘇碼的質量；W3表示微調慈碼的質量；m3表示微調砝碼的質量；W0表示稱量鬥的重力；m0表示稱量鬥的質量。
對於給定的杠杆來說，稱量料鬥質量嶼、秤梁質量m1及長度L0、L1都為定量,而主底碼質量m2L2、微調砥碼質量m3及L2、L3為參變量,一般稱m2L2為粗調參量，m3L3為細調參量。稱量時，先按計量值m調好m2L2、m3L3再向稱量料鬥加入物料，使秤梁由向右傾料轉至水平狀態。通常利用秤梁的位置變化實現稱重定量的檢測控製，從而達到對稱量過程的自動控製的目的.
為了減少慣性力的影響,常要求給稱量料鬥加料分為粗加料、細加料兩個階段進行。,這就需要具有高靈敏度的檢測控製裝置加以保證。

2.2稱定檢測控製裝置設計
稱量定量檢測控製裝置采用無觸點檢測控製。無觸點檢測控製裝置應用差動變壓器、光敏元件及電子器件檢測傳感器，對稱量係統的預定稱量程序進行檢測控製，得到相應信號，經電子裝置放大後，自動控製執行機構按要求程序進行稱量工作。其控製的原理圖如圖4所示。這種檢測控製裝置工作可靠，精度高，速度快。

本控製係統的秤鬥Al、B1選擇反射式光電檢澇開關，A2、B2選取普通光電檢測開關，完全能滿足控製係統的要求。其中反射式光電檢測開關的原理圖如圖5所示"由振蕩回路產生的調製脈衝經反射電路後，由發光管GL輻射出光脈神。當被測物體進入受光器作用範圍時，被反射回來的光脈衝進入光敏三極管DU；並在接收回路中將光脈衝解調為電脈衝信號，再經放大器放大和同步選通整形，然後用數字積分或RC積分方式排除幹擾，最後經延時（成不延時）觸發驅動輸出光電開關控製信號。

2.3傳送裝置設計
控製係統的稱量物料和完成裝袋的物料是由傳送帶來進行傳送，送料傳送帶和出品傳送帶分別由一台電機來帶動，選用施耐德ATV31變頻器實現電機調速。施耐德電氣公司的ATV31變頻器具有以下優點：1）簡化傳動係統，大大降低故障率，2）提高控製功能，實現控製係統的軟件化。
3）使生產的產品質量穩定，通過補償轉矩，防止再啟動和失速等功能，實現不跳閘運行。
2.4硬件設計2.4.1PLC選型
根據上述控製係統的要求和工作原理流程圖分析，該控製係統主要為開關量控製，料門的全部動作由氣缸驅動，而氣缸由電磁閥控製。本控製係統需A、B秤光電開關Al、A2,Bl、B2；夾袋按鈕；內部計數器複位按鈕和A、B秤故障開關8個開關輸入量。A、B秤振蕩器；A、B擋板電磁閥；A、B秤鬥門電磁閥，夾袋電磁閥8個開關輸出量。但從經濟、維修、性價比和控製係統的擴展性等因素考慮，可選用施耐德TwidoPLC係列可編程控製器。CPU的型號為TWDLMDA40DUK(24點輸入、16點輸出),采用24V直流電源供電。

2.4.2I/O分配表
輸入/輸岀(I/O)分配表見表1所示。

2.4.3I/O接線圖
I/O接線圖如圖6所示。
2.4.4軟件設計
所設計的自動雙秤包裝機控製係統的梯形圖如圖7所示。％M1〜％M7為A秤的輔助繼電器，％TM1〜％TM3為A秤控製的時間繼電器，％M11〜％M17為B秤的輔助繼電器，％TM4〜％TM6為B秤控製的時間繼電器，％M0為夾袋控製輔助繼電器。
對內部計數程序說明如下：
1)%C0、％C1、％C2為雙向計數器，采用加計數功能，設置值分別為10、10、50,因此，最大計數為10X10X50=5000。
2)計數器利用秤鬥門作為加1觸發信號，％Mk%M14分別為A、B秤鬥輔助控製繼電器。
3)%Io.5為外部輸入信號，作為計數器複位信號。
3結束語
用PLC對自動稱重包裝機進行控製，操作簡單快捷，係統啟動平穩，性能穩定可靠，故障率低，具有很好的實用價值。

作者：曾繁玲

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