為適應不同消費需求，目前市麵上袋裝麵粉有多種規格。麵粉自動包裝機包裝精確度直接影響著麵粉生產廠信譽和消費者利益，包裝速度直接影響著生產廠家的經濟效益。傳統的包裝機包裝品種單一或包裝品種少，包裝速度慢，包裝精確度低。為解決這一難題，本設計對傳統的工藝設備進行改造，應用稱重傳感器與可編程序控製器（ＰＬＣ），將自動化技術、計算機技術、網絡通信技術和多媒體技術綜合應用於麵粉包裝控製係統，在ＰＬＣ的輸入輸出端增添模擬量Ｉ／Ｏ模塊，通過模擬量進行控製，保證設備精準、安全、穩定運行，實現對多種重量等級麵粉的高精度定量稱量和自動包裝［１］。

１　設備組成及工藝控製流程

１．１　設備組成

麵粉包裝機設備由自動電子稱、輸送機和縫口機組成。自動電子稱由給料機構、稱重料鬥、稱重傳感器、夾袋機構、揉袋機構等組成，其中給料機構由存料鬥、給料葉輪和給料門等組成。動力設備給料電機、輸送機電機和縫口電機工作分別完成送料、輸送和縫口，給料門、卸料門的開關、夾袋和揉袋動作均由氣缸推動，是由相應的電磁閥線圈通過斷電來控製。

麵粉包裝

１．２　工藝控製流程

麵粉包裝機工藝流程［２］。秤鬥門處於關閉狀態，存料鬥內有料時，則打開給料門，並至開度最大，給料電機開始工作將料送入秤重料鬥中，當傳感器檢測秤鬥物料到達預設重量時，改變給料門的開度大小，實現快、中、慢三級進料。當達到包裝預設重量時，給料電機停止工作，打開秤鬥門，同時起動揉實機，卸料完成後秤鬥門自動關閉，揉實機延時停止工作，啟動輸送機，當運行到某一位置時，輸送機減速，同時起動縫口機，縫口完畢後碰行程開關，縫口機停止工作，輸送機升速，延時一段時間輸送機停止工作。

麵粉包裝

２　控製係統硬件組成

２．１　ＰＬＣ

ＰＬＣ是整個控製係統的核心，采用西門子公司Ｓ７－２００係列的主控模塊ＣＰＵ２２４。ＣＰＵ２２４有１４個輸入點，１０個輸出點，可連接７個擴展模塊，最大擴展到１６８路輸入／輸出點或３５路模擬輸入／輸出點［３］。

２．２　Ｉ／Ｏ模塊及接口

係統需要檢測稱料鬥內麵粉的重量、給料門的開度及控製給料門的開度，增添１塊模擬量輸入／輸出模塊ＥＭ２３５ＡＩ４／ＡＱ１。

輸入端連接數字量信號和模擬量信號。其中，數字量信號為存料鬥高、低料位信號、夾袋信號、秤鬥卸料門關開位置信號、輸送機減速信號、縫口機停止工作信號和各接觸器的輔助常開觸點；模擬量信號為稱料鬥內麵粉的重量、給料門開度大小。

輸出端中數字輸出端連接控製各台電動機動作的接觸器線圈、控製卸料、夾袋和卸袋氣缸動作的電磁閥線圈和控製給料機、輸送機速度的變頻器的多段速度控製端子；模擬輸出端接控製給料門開度的氣動ＰＩＤ調節閥［４］。

２．３　觸摸屏

ＭＴ８０００觸摸屏采用高可靠性精密電阻式工業級觸控麵板，保證精確的觸控精度。同時，其表麵硬度高，觸控壽命長，能夠滿足工業環境需求。可與ＰＬＣ直接通訊，無需ＰＬＣ運行任何附加程序即可進行數據傳輸。本設計在觸摸屏中設計了按鈕、信號燈、報警器、數據監視顯示器、計算機操作麵板、實時監測畫麵等，以完成對ＰＬＣ的操作及對現場設備運行狀況的監視。

３　主要控製內容

麵粉包裝智能控製的目標是：①生產過程安全可靠；②根據包裝重量等級自動調節給料電機速度及給料閥門開度大小，自動化程度高；③不僅生產效率高，而且包裝精度高。為實現上述目標，該控製係統的主要控製內容如下。

３．１　程序預選功能

用ＥａｓｙＢｕｉｌｌｇｅｒ８０００軟件做程序。

各矩形方框都相當於１個開關元件，用手觸摸時，該開關處於閉合狀態；未觸摸時，該開關處於斷開狀態；用手觸摸某矩形方框後，選擇相應等級包裝重量，係統通過判斷該開關的閉合和斷開情況執行相應程序，而跳過其它重量等級加工程序［５］。

３．２　麵粉包裝各設備的驅動及停止控製

按照生產工藝要求，控製各設備的驅動與停止。以給料機為例。係統運行後，當存料鬥有料（即料位高於低料位）和秤鬥門處於關閉狀態，打開開料門時驅動給料機，當秤鬥內麵粉達到預設重量時，給料電機停止工作。係統運行信號Ｍ０．０＝１，存料鬥有料Ｉ０．０＝０，秤鬥門關閉Ｉ０．３＝１，給料門打開信號Ｍ０．１＝1，這４個條件滿足Ｑ０．０＝１，給料機工作；當秤鬥內麵粉達到預設重量時，Ｍ０．２＝１，Ｑ０．０＝０，給料機停止工作。其它設備的程序編製方法與此相同，由工藝要求分析出該設備驅動所滿足的條件，找出這些條件和ＰＬＣ中一一對應的元件，這些元件的常開觸點（滿足條件是單元內容為１時）或常閉觸點（滿足條件是單元內容為０時）串聯，然後與停車時的條件對應ＰＬＣ中單元的常閉觸點串聯來驅動該設備對應ＰＬＣ輸出繼電器線圈。

３．３　給料機速度控製

在提高供料速度和計量精度的雙重要求下，給料機對不同重量等級的麵粉包裝品須有不同的速度，包裝品的重量越小對應的給料機的速度就小［６］，鑒於此采用變頻器來控製給料機的速度，使其工作在４個頻率下，每個速度對應兩個重量等級。Ｑ　０．６、Ｑ０．７的狀態組成了４種組合００、０１、１０、１１，每個組合對應一個速度，即：當包裝２．５ｋｇ或５ｋｇ時，就控製程序Ｑ０．６＝０，Ｑ０．７＝０，給料機在最低的速度下運行。依此類推，其它不再一一敘述。

３．４　稱重重量控製

對某一定量麵粉包裝品，為保證精度，采用“先快後慢，先大量後小量”［７］的三級進料方式，通過控製給料門的開度大小來實現。開始進料時，給料門開度最大，以在較短的時間加入較多數量的麵粉；當加入到快給料設定值時，給料門開度減小到中間某個位置；當加入到中給料設定值時，給料門開度減小到最小值；當加入到慢給料設定值時，料門關閉，給料機停止工作。快、中、慢給料設定值是影響包裝重量精度和包裝速度的一個重要參數，根據多年經驗，編製了快、中、慢給料設定值與包裝重量等級的對應表和查表程序。一般來講，快、中、慢給料設定值為額定重量的７１％～７５％、８９％～９５％和９９．０％～９９．８％。若發現包裝精度不滿足要求時，隨時變更該表數值。除此之外，給料門開度大小是影響包裝重量精度的一個關鍵參數。控製給料門開度，係統采用了氣動ＰＩＤ調節閥，並設計有檢測開度大小的電信號。當該信號不滿足要求時，軟件程序根據偏差大小，選取合適的的ｋｐ、ｋＩ、ｋｄ值，自動調節ＰＬＣ模擬輸出端，使給料門開度快速增大或減小，很快地滿足要求。

３．５　故障停車和事故報警

運行過程中，某台設備發生故障時，控製該設備的接觸器常開觸點斷開，而接觸器常開觸點接到了ＰＬＣ輸入端，ＰＬＣ就會檢測到該輸入端的狀態發生了改變，軟件已編製相應的程序，即一旦輸入端的狀態由“１”變為了“０”，控製故障點至料源側的設備的接觸器線圈斷電，這些設備就會瞬時停車；控製故障點以後設備的接觸器線圈順序延時斷電，並順序延時停車，同時驅動故障顯示燈閃爍，顯示故障設備［５］。

４　結果與分析

係統改造後，對５，１０ｋｇ的麵粉隨機抽樣進行檢測。稱量精度大大提高了，５ｋｇ和１０ｋｇ袋裝麵粉分別由原來的平均絕對誤差１６．６８，２７．８８ｇ下降到了７．５２，８．２６ｇ，誤差值下降率分別為４８．３％，７０．４％。

麵粉包裝

５　結論

本控製係統通過應用ＰＬＣ作為動態稱量包裝測控設備，在硬件中使用了高精度氣動ＰＩＤ調節閥，軟件設計可根據需要方便地改變快、中、慢給料設定值和快、中、慢給料時對應閥門的開度，較好兼顧了稱量速度與稱量精度的要求，實現了稱量包裝自動化生產中包裝品種的多樣化和動態稱重的高精度計量；采用ＥａｓｙＢｕｉｌｌｇｅｒ８０００觸摸屏軟件，實現麵粉包裝控製係統的整體監控，具有三維動畫、語音等多媒體功能，人機界麵友好，具有軟／硬件報警功能，方便了解報警點和報警狀態。該係統不僅具有控製功能，而且具有管理功能，能夠提供數據顯示、多媒體顯示，進行聲、光報警。經過近兩年的運行實踐，表明該係統性能可靠、自動化程度高、操作方便。

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