0引言
自動稱重包裝機是目前使用於食品或藥品行業的配料定量包裝設備。其主要稱重產品對象為:小食品、薯片、膨化食品、糖果、餅幹以及其他一些食品或藥品等規則或不規則顆粒物料。提高包裝機的稱重精度、自動化水平以及包裝速度能給企業帶來可觀的經濟效益。目前多數企業使用的是雙稱聯動式包裝機,用可編程控製器來控製。然而我們所承接的卻是一台14頭稱量雙包裝機設備。
自動稱重包裝機,自動包裝
由於有14頭秤的輸入輸出信號需要處理,加上包裝機的多工序控製信號,如此大的信號量若用可編程控製器,所需的輸入輸出模塊是很可觀的,造價太高,用戶承受不了。因此我們使用單片機來完成這個多信號的控製。
1係統組成與工作原理
根據係統要求,每分鍾包裝180袋成品。換句話說,就是在300毫米內物料要從主儲料鬥被分裝在14個分料鬥中,又對14個分料鬥進行稱重,當某一包裝機空時將達到目標重量的料鬥門打開卸料至包裝袋中,然後進行包裝工序。由此可見這種高速度的工作隻能由計算機來完成。
本係統采用重量式計量和多秤組合量原理,14頭秤聯動雙包裝機交替完成包裝工序。
1.1電子稱量係統
電子稱量係統是整機的關鍵部分,它由機械稱量鬥、鬥門傳感器、重量顯示器、A/D轉換器、8279可編程接口、單片機和執行機構(氣閥、電磁閥)等部分組成。按常規控製方式,輸入輸出均使用並行口,但本係統的特殊性就在於信號量大,控製複雜。若用並行口方式,軟硬件設計難度大而且調試困難,因此我們采用了8279傳感器方式,輸入輸出控製全部由8279完成,使係統設計簡單調試方便。
其工作過程是:當8279接收到儲料鬥傳感器發來的分料完畢的關門信號時,識別是哪杆秤,然後發A/D采樣信號進行稱量,稱量完畢單片機進入隨機組合算法的運行,組合完成後8279查詢到某一包裝機的就緒信號則發指令給執行機構實現料鬥門打開卸料的機械動作。在這一係列的過程中,單片機負責控製信號的采集、發送、數據運算、數據存儲、稱鬥組合、傳輸管理、報警判別等工作。
1.2包裝機係統
包裝機係統由左、右兩台包裝機組成。完成一袋成品的包裝要經過包裝膜遞進、打印、包裝袋背封、端封、夾緊、切斷六個工序。每包裝完一袋,計算機接收到就緒信號後,控製電子秤又卸下一秤,如此左右兩機交替工作,高速運轉完成包裝任務。
2控製軟件結構及特點
控製軟件為模塊式結構。
2.1鍵功能模塊
本係統在麵板上提供40個鍵給用戶使用。分為參數設定和功能鍵兩部分。功能鍵中手動自檢開關料鬥門和零位調整可稱作遙控鍵。因為分料器和料鬥安裝在兩米以上的高台上,當某一料鬥出現故障時需要開門,爬上爬下很不方便,有了手動開門鍵,隻要按下鍵,再按下某一數字鍵就可將對應料鬥門打開。同樣,要想調節某一料鬥的零位,按下調零鍵,再按某一數字鍵就可調節對應稱鬥的零位。另外,分料器工作時間、目標重量、過衝量值、批號、產量以及包裝機各工序時間間隔均可由鍵盤設定。鍵功能采用中斷方式,設定時不影響正常生產。
2.2自動稱量模塊
此模塊完成自動稱量(A/D采樣、濾波)、目標重量組合算法、過衝量自動調整等功能。另外,在加料或卸料過程中,難免會有物料附在稱重鬥中的現象,造成零點漂移或配重不準。因此在卸料停止和加料前,程序進行調零和校正配重的工作,這是自動方式。手動方式為上述鍵功能中的遙控方式。
2.3自動包裝模塊
此模塊完成包裝機工序的分時控製。
2.4光電信號處理模塊
該模塊接收主儲料鬥、14個分料鬥,14個稱重鬥、左右包裝膜遞進、製動等光電信號傳感器輸入信號,經判斷處理後再進行下一工序的輸出信號發送。
3高速度高精度的實現
由於本係統采用8279傳感器中斷方式接收各執行機構的動作信號,不占用各自工作時間。另外,在稱量時采用組合達到目標重量的方式,即單秤達到目標值則單稱卸料,兩秤之和達到目標值則兩秤卸料。因此實現了多秤聯動、交替稱重包裝的高速度運行。而高精度的實現則是本係統的難點。由於係統采用電子稱量方式,而且要達到180袋/分的速度,因此影響稱量精度的因素很多。首先是電壓不穩造成A/D采樣不準,零點漂移也使稱量有誤差,再有就是分料不勻影響目標重量的組合。針對電壓波動,我們通過軟硬件結合的方法來解決。在硬件上,增加微分電路使輸入信號在A/D采樣時可以充分發揮A/D轉換器的12位精度,就是二進製值的80個字對應1克重量,這樣電壓的波動就可忽略不計了。軟件上,我們采用濾波方式,就是每個通道都采樣十個循環(間隔10毫秒),而每個循環采樣8次判斷其采樣值是否有效並求出平均值,然後對十個循環的值再求平均才作為重量值,若有突發的電壓波動,由於是無效值被去掉了,因而起到濾波的作用。對於零點漂移,硬件上使用運算放大器進行調整,軟件上采用校零功能,上麵已有敘述。分料不勻的問題在機械上增強分料器上彈簧的強度,振動時不歪斜達到均勻分料的目的。軟件上采用負反饋偏差控製方式對過衝量進行調整。具體做法是,根據上次稱量的值與目標值的偏差來調整本次稱量中采用的過衝量值,即調整進料門的關門時間,使本次稱量與目標值的偏差減小,從而保證了稱量精度。
4結束語
本係統能通過液晶數碼管顯示稱重數據,用發光二極管燈動態顯示14杆秤運行狀態和稱鬥組合情況,監視直觀,自動化程度高,操作人員隻需開啟閉合電源即可。係統在實用中運行良好,使企業降低了損耗,增加了效益。

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