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中山市天玄包裝機械有限公司
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稱重包裝機:PLC在稱重式自動定量包裝機上的應

日期: 2021-01-05 11:32 點擊:

1. 包裝機的工作原理
1.1 包裝機的組成
       稱重式自動定量包裝機由供料部分、稱重部分與卸料部分組成。供料部分分為儲料斗和重力供料裝置。儲料斗用于存儲需要灌裝的物料,重力供料裝置主要是向稱量料斗中提供物料。稱重部分即稱量斗,它通過和稱重傳感器相連,測量物料重量。卸料部分用來完成標準重量物料的卸料裝袋過程。如圖1 所示,為包裝機的組成圖。

1.2 工作原理

       稱重式自動定量包裝機的工作原理流程圖如圖2 所示。當儲料斗中物料足夠,在重力的作用下進入重力供料裝置,完全打開料門進入大給料狀態。當到達給定大給料重量時,關閉給料門,留一條狹縫,進入小給料狀態。當到達給定小給料重量時,完全關閉給料門,經過一定的空中落料,稱量斗穩定,并且卡袋機構卡緊時,卸料門打開,物料進入放料斗,再落入袋內,完成一個包裝循環。

2.控制系統硬件設計

       該系統主要為開關量控制,料門的全部動作由氣缸驅動,而氣缸又由相應的電磁閥控制。設備即可以手動操作也可以自動操作。手動操作要求用按鈕對機器的每一步運動單獨進行操作控制。自動操作要求按一下自動/手動選擇開關,機器自動地、連續不斷地周期性循環。在工作中若按下停止按鈕,則機器繼續完成一個周期的動作,回到初始狀態后自動停止??刂葡到y框圖如圖3 所示。
 

       根據稱重式自動定量包裝機的操作和控制要求,控制系統選用西門子公司的SIMATICS7-200 系列PLC,此系列的PLC 具有結構緊湊、模塊化、可擴展性強、指令集豐富等特點。所選CPU 的型號為CPU 226 AC/DC/REL,它提供24 個數字量輸入和16 個數字量輸出,輸入/輸出接口電路均采用了光耦合電路,對外界接口具有很強的適應性。并且2 個RS485 通訊/編程口,具有PPI 通訊協議、MPI 通訊協議和自由方式通訊能力。由于要處理傳感器的模擬量輸入信號,所以擴展了一個EM 235 模擬量處理模塊,該模塊具有4 路模擬量輸入。POP 文本顯示器對整個系統進行過程監控顯示以及參數設定等功能,可以通過PPI 協議和s7-200 系列PLC 的編程口或擴展通訊口直接通訊。
 
4.控制系統軟件設計

       控制系統軟件設計為各功能軟件設計,包括顯示功能、參數設定功能、自動修正給料量功能、通訊功能等。如圖4 所示為軟件系統的總體結構。
 
4.1 稱重信號處理

       由于稱量信號存在干擾,需要對信號進行濾波處理,并判斷信號是否穩定,讀數是否準確。所謂數字濾波,就是通過一定的計算或判斷程序減少干擾在有用信號的比重,是一種程序濾波即軟件濾波。常見的濾波方法有限幅濾波、限速濾波、中值濾波、滑動平均濾波等。
       本系統采用滑動平均濾波方法,系統采集的信號是與重量成正比的電壓信號。這類信號的特點是存在一個平均值,信號在某一數值范圍附近作上下波動,在這種情況下僅取一個采樣值作為判斷依據顯然是不準確的。采用滑動濾波方法可以得到較好的效果。該方法采用最新采集的一個數據替換n 個暫存數據中的最早的一個數據,使得n 個暫存數據始終是最近的數據。求平均后所得數據既反映了最近的數據變化,又克服了隨機誤差帶來的響。
 

       當標準差σ 小于設定值時,則系統穩定,當前值即為稱量值。根據系統要求的精度不同,可以設定不同的值。
 
4.2 PLC 程序設計

       根據稱重式自動定量包裝機的操作要求,確定各動作的順序和相互之間的關系,畫出程序流程圖,再由PLC 輸入輸出的邏輯關系編寫出梯形圖。本系統輸入端口定義為自動手動按鈕、卡袋復位按鈕、單步執行按鈕、總復位按鈕、停止按鈕、卡袋開關等,輸出端口定義為稱量斗穩定指示、大給料氣缸動作、小給料氣缸動作、卸料氣缸動作、卡袋氣缸動作、系統報警等。輸出采用西門子公司STEP7-Micro/WIN32 軟件進行編寫,程序流程圖如圖5 所示。

4.3 POP 文本畫面設計

       POP-HMI 除 LCD 顯示窗之外,還有22 個薄膜開關按鍵,其中16 個按鍵能被設定成特殊的功能鍵,用來完成畫面跳轉,開關量、位狀態設定等功能。本系統中通過POP-HMI 可以設定灌裝目標重量、大給料量、小給料量,同時實時監控稱量重量,并且查看灌裝數據。
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