1原粉體包裝機工藝及改造項目

粉體行業的自動微粉定量包裝機係列開發於20世紀90年代末，該設備主要功能是將微粉及微納米粉自動灌裝到多種形式袋口密封的包裝袋。如袖口袋、閥口袋，並能同時完成袋裝物料的計量。從包裝到計量整個係統用的是歐姆龍CPM1A小型PLC控製，係統由供料、輸料、輸料控製、氣壓輔助輸料、計量稱重等機構等組成。

1.1目前存在的問題

產品開發較早，控製係統技術相對落後，包括硬件和軟件的更新；產品自身功能多年沒有發展，有些工藝相對落後，根據市場需求，需完善包裝工藝過程；產品技術性能老化，麵臨被新產品替代，帶來市場需求量減少。存在潛在的危機；電氣元件，包括PLC采購上越來越不方便，而且與目前更新換代產品相比價格較貴

1.2改造項目

基於包裝新工藝的需求及節能考慮，包裝輸料電機增加變頻器控製；增加包裝負壓脫氣功能；增加敞口包裝功能；解決料位假象，增加清料位功能。

1.3改造後主要控製對象

①供料用下料閥電機：自帶減速24rad/min；三相380V，50Hz；功率1.1kW。受控於料位計，實現包裝自動供料。②包裝輸料電機：三相380V，50Hz；功率：5.5kW。由變頻器控製，控製信號來自稱重傳感器，經PLC處理後控製變頻器。實現大投和小投二段速度給定（改進前大投和小投隻改變閥口，輸料速度不變）。③用於負壓脫氣的水環泵電機，由PLC控製啟停。④用於氣壓輔助輸料的氣動電磁閥，由PLC控製輸出。包括：脹袋、壓袋、托袋、閥口、輸料、清積粉、清出料口、清料位等。⑤計量稱重由稱重顯示儀表輸出，稱重信號來自稱重傳感器，由PLC控製包裝的定量輸出。⑥包裝輸料電機、下料閥電機、水環泵電機的過載保護及報警指示。

2CP1E小型PLC簡介

CP1E小型PLC是由世界著名PLC生產廠商歐姆龍公司近二年推出的經濟、易用、高效產品，分為基本型CP1E-E和應用型CP1E-N兩種。歐姆龍CP1E小型機的推出，對一些應用小型機的用戶是一個很好的選擇，CP1ECPU單元的指令執行刷新速度，指令種類以及最大I/O擴展點數都有所提高，尤其是CP1E-E基本型更具有較高的性價比。因此用CP1E-E基本型代替一些隻應用基本控製功能的應用型CPM係列小型PLC不失為最好的選擇。

2.1CP1E-E小型PLC主要特性

可通過CX-programmer專用軟件進行編輯、設定和監控；可通過市售的USB電纜與計算機輕鬆實現連接；30點以上CPU單元可通過連接擴展I/O單元增加容量；30點以上CPU單元可通過連接擴展單元增加模擬量I/O或溫度輸入；快速響應輸入；輸入中斷；完整的高速計數器功能。

2.2CP1E-E小型PLC與原機CPM1A主要參數對比將I/O30點原機可編程序控製器CPM1A與CP1E的主要參數進行比較。可以看出二種機型出自於同一廠商，硬件兼容性及功能參數在原有的基礎上有所提高，控製性能優於原產品。編程方式上CP1E與PC之間通訊為USB接口，更加方便程序的上下載。

3CP1E-E小型PLC對粉體包裝機控製的整體設計

3.1係統主控電路

3.2I/O的輸入、輸出分配

根據輸入、輸出的總點數來選擇40點基本型CP1E-E40-DR繼電器輸出的小型PLC，整個包裝過程由PLC來實現控製係統的輸入、輸出邏輯關係並實時指示運行狀態、料位狀態以及各工作電機報警情況並及時處理。

3.3應用中解決的問題

①控製包裝輸料電機的變頻器采用英威騰的交流三相380VCHF100A-5R5G/7R5P/5.5kW矢量型通用型變頻器。采用外控端子控製方式，由PLC輸出Q100.03和Q100.02控製變頻器速度1（外接端子S1端）及速度2（外接端子S2端）。②敞口包裝通過更換出料口部件，由PLC選擇輸入後，啟動包裝同時與閥口包裝不同的就是PLC控製托袋機構上升，托起包裝袋，包裝結束後托袋機構延時下降。③料位假象的處理是在包裝啟動延時3s後，對料位計感應麵進行一次脈衝噴吹清理。④輸出重量信號的稱重顯示儀為晶體管TTL電平輸出，它作為PLC重量信號輸入時，由於PLC輸入電壓為+24V,所以稱重顯示儀輸出需經電平轉換到+24V後輸入給PLC。⑤包裝脫氣的負壓采用水環真空泵來產生，由PLC控製啟停、過載保護及報警顯示。⑥報警顯示通過一個報警指示燈由PLC輸出不同頻率的閃爍信號，指示不同事件的報警。

本機設計為輸料電機過載指示燈常亮；下料閥電機過載指示燈以1s脈衝閃爍；水環泵電機過載指示燈以2s脈衝閃爍。CP1E-E基本型PLC為了最大限度提高產品的性價比，省略了一些高級功能，其中包括內部時鍾。這樣就沒有內部時鍾繼電器，報警程序中利用CP1E-E內部時間繼電器編製了1s和2s時鍾繼電器203.02和203.04程序。當事件(過載）發生時，觸發時鍾繼電器，通過內部時間繼電器T20、T210.5s的延時，達到1s脈衝輸出，改變T020、T021的延時時間，輸出不同頻率的脈衝。圖中SP1重量大投值輸出，這時給運行指示提供1s閃爍脈衝，提示操縱者包裝大投完成，包裝重量就要接近目標值。同樣也可以編製2s時鍾繼電器輸出。

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