1　引　言

隨著社會經濟的發展及人們生活水平的不斷提高, 定量商品的合格率遠不能達到人們滿意的要求, 主要原因是計量設備的技術落後。目前, 小量程商品的定量大多采用容積計量, 速度快, 但精度較低;稱重式設備精度較高, 主要依賴於進口,價格昂貴, 一般企業承受不了。針對此種情況, 結合多年生產衡器的經驗, 充分吸收國外先進技術,開發出適合我國國情的小型多頭快速全自動定量包裝機。

它是根據預先設定的程序自動完成物料的供給、 計量、 充填、 包裝及成品輸送等功能。研製中,充分利用了 PLC 的特點, 采用模塊化設計思想,根據需要選用雙頭秤、 三頭秤或四頭秤組合的方式同時工作, 既克服了容積定量準確度低的缺點,又克服了原來僅依靠單頭秤速度慢的缺點, 可靠性較好, 可推廣使用。

2　係統結構組成及其工藝過程

2. 1　係統的結構組成

全自動定量包裝機主要是由自動定量秤和自動包裝機 2大部分組成。主要是由儲料倉、 秤架、 計量鬥、 稱重傳感器、 狀態傳感器、 給料機構、氣路係統和控製櫃等組成; 自動包裝機根據用戶的需要可選配市場上銷售的包裝機( 技術較成熟, 本文不作詳細介紹) 。

2. 2　係統的工藝過程

稱量開始時, 由粗、 細給料機同時向計量鬥中供料, 當計量鬥中給料量達到提前量時, 粗給料機停止給料, 細給料機繼續給料, 當計量鬥達到終值時, 細給料機也停止給料。包裝機送準包裝信號後, 計量鬥門打開, 卸料至包裝機, 在 PLC 的集中控製下, 4 個計量鬥按照上述的工作過程協調工作, 交替卸料, 與包裝機同步運行, 形成既相互獨立, 又相互聯係的工作體係。

3　控製係統的設計

3. 1　控製係統的硬件組成

為滿足設計要求及係統接口的需要, 係統共需 32 個輸入點和 36 個輸出點, 同時考慮到係統工作性能及可靠性, 選用三菱公司的 FX2-80MR型集中進行控製。其輸入信號主要包括狀態傳感器輸入信號、 包裝機準包裝信號、 儀表定值輸出信號、 係統自檢/ 工作信號等; 輸出信號主要包括電機控製信號、 儀表定值輸入信號、 電磁閥控製信號、 給料機控製信號及報警信號等。 

3. 2　控製係統功能

1) 自檢功能　將旋鈕置於自檢狀態, 控製係統逐一點亮模擬盤上的指示燈, 以檢測給料機構及氣路係統是否工作完好。

2) 手動/ 自動功能　將旋鈕置於手動狀態,用於係統初始時, 對每頭秤單獨進行調試, 使其準確度和速度達到最優, 若沒有手動調試功能, 係統調試時, 4 頭秤同時工作, 給調試帶來極大不便。將旋鈕置於自動狀態, 循環程序工作, 係統按程序的要求自動進行給料、 稱量、 包裝及成品輸送工作。

3) 報警功能　運行中, 儀表出現錯誤或定量物品出現超量、 欠量時, 係統發出報警信號, 以便進行故障排除或將超量、 欠量的物品挑選出去, 以保證係統正常進行和定量物品的準確度。

3. 3　軟件設計

係統運行前先判斷是處於運行狀態, 還是處於校準狀態。 若處於校準狀態, 可對儀表進行功能參數設定和校秤; 若處於運行狀態, 則進行自檢和工作狀態判斷。 自檢狀態下, 可檢測給料機構及氣路係統是否工作完好; 若處於工作狀態, 先運行初始化程序, 利用 M8002 運行開始接通、 然後斷開的特性, 使循環程序在工作前將計量鬥中的物料卸完,計量鬥去皮重後, 循環程序準備工作; 同時還用來檢測儀表是否出錯, 若有錯誤, 程序不能正常工作, 發出報警信號, 以便排除。接著進行手動和自動狀態判斷, 若處於手動狀態, 進行手動操作, 若處於自動狀態, 循環程序工作, 粗、 細給料機同時給料, 當重量達到提前量時, 停止粗給料, 當達到終值時, 停止細給料, 儀表顯示穩定後, 計量鬥門打開放料。 程序設計中, 充分考慮到計量鬥卸料程序, 開始時不受計量鬥順序影響, 當包裝機發出準包裝信號時, 無論哪頭秤先到達終值, 都可以卸料, 當 1 頭秤處於卸料狀態時, 其他幾頭秤禁止卸料, 即所謂的卸料互鎖。若有 2 頭秤( 或 3、 4 頭秤) 同時到達終值時, 程序設計從 1 號到 4 號秤順序卸料。為了節約係統運行時間, 利用 PLC 的特性, 借助中間繼電器, 將動作執行繼電器線圈集中在一起, 共同完成係統的動作。

4　結　語

樣機經過用戶試用表明, 采用 PLC 集中進行控製, 達到了預期設計的目的, 量程為 100～2 000 g, 定量速度為 20～60 袋/ min, 定量準確度為±0. 1%～±0. 2%。可廣泛應用於食品、 糧食、醫藥、 化工等行業, 大大提高了工作效率。同時係統還留有RS232、 RS422 接口, 可直接與打印機連接, 打印報表, 也可與微機進行通訊, 進行數據管理; 另外, 係統自身還具有自動累計重量、 定量袋數等功能。

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