1.引言

隨著人們生活水平不斷提高，生活需求也與之前大不相同，人們變得越來越會(huì)享受生活，對(duì)各種方便食品的需求也隨之大增，這近一步拉動(dòng)了我國食品包裝業(yè)的快速發(fā)展。包裝機(jī)械發(fā)展比較快，擁有著廣闊的發(fā)展前景，其自動(dòng)化水平也在不斷提高，自動(dòng)控制技術(shù)在稱量充填生產(chǎn)中應(yīng)用越來越多，在大米、豆類、奶粉、飼料、金屬粉末、塑料顆粒、各種化工原料和輕工等行業(yè)都有廣泛的應(yīng)用。相對(duì)于傳統(tǒng)的稱重儀表控制，應(yīng)用PLC 、觸摸屏、變頻器(或者伺服)組成的控制系統(tǒng)便于將重量設(shè)置、開關(guān)量設(shè)置、操作設(shè)定和參數(shù)修改等功能有機(jī)結(jié)合，從而提高機(jī)器速度、精度以及操作的便利性。

2.工作原理

該自動(dòng)稱量充填包裝機(jī)是由上料、稱重與下料料部分組成。上料部分分為儲(chǔ)料斗和重力供料裝置。儲(chǔ)料斗用于存儲(chǔ)需要充填的物料，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(cè)量物料重量。下料部分用來完成重量物料的下料裝袋。其工作流程是：人工協(xié)助上袋、自動(dòng)稱量、夾袋、充填、振動(dòng)、推袋、經(jīng)傳送帶傳遞進(jìn)行自動(dòng)縫包或封口。通過改變給料方式，適應(yīng)于包裝超細(xì)粉到大顆粒物料的敞口袋定量包裝。其工作流程如圖1：

圖1 工作流程

3.硬件配置

該系統(tǒng)主要為開關(guān)量控制，上袋、送袋、料門、抱袋等由氣缸驅(qū)動(dòng)，設(shè)備可手動(dòng)操作也可以自動(dòng)操作。手動(dòng)操作要求用按鈕對(duì)機(jī)器的每一步運(yùn)動(dòng)單獨(dú)進(jìn)行操作控制。自動(dòng)操作在觸摸屏上選擇了“自動(dòng)模式”后按“啟動(dòng)”按鈕，機(jī)器自動(dòng)地、連續(xù)不斷地周期性循環(huán)。在工作中若按下停止按鈕，則機(jī)器停止(下料動(dòng)作也停止，稱斗缸中剩余物料的重量記憶住)，按“復(fù)位”按鈕，設(shè)備回到初始狀態(tài)。控制系統(tǒng)框圖如圖2 所示。

圖2 控制系統(tǒng)框圖

該自動(dòng)稱量充填包裝機(jī)的操作和控制要求，控制系統(tǒng)選用Banner公司的BSP01 系列PLC，此系列的PLC 具有結(jié)構(gòu)緊湊、模塊化、可擴(kuò)展性強(qiáng)、指令集豐富等特點(diǎn)。對(duì)外界接口具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。并且1 個(gè)RS485 通訊口1個(gè)RS232編程口，具有標(biāo)準(zhǔn)Modbus通訊協(xié)議。重量處理通過PLC的RS485通訊口和稱重模塊通訊得到實(shí)時(shí)重量數(shù)值;螺旋送料以及出袋輸送帶選用Banner公司BMD-A系列變頻器驅(qū)動(dòng)，BMD-A系列變頻器具有32Bit處理器、響應(yīng)速度快、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、過載能力強(qiáng)優(yōu)點(diǎn)，通過變頻器最多16段的多段速功能實(shí)現(xiàn)多級(jí)加料，確保重量精度; Banner公司THM系列觸摸屏對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行過程監(jiān)控顯示以及參數(shù)設(shè)定等功能。

4.程序設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)了為各功能畫面，包括顯示功能、參數(shù)設(shè)定功能、稱的標(biāo)定、自動(dòng)去皮、不同物料的參數(shù)配方功能等。部分設(shè)定畫面如圖3：

圖3 設(shè)定畫面

對(duì)于重量信號(hào)的處理中，由于稱量信號(hào)存在干擾，需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波處理，并判斷信號(hào)是否穩(wěn)定，讀數(shù)是否準(zhǔn)確。在PLC程序中，對(duì)于稱重模塊反饋回來的重量數(shù)據(jù)進(jìn)行了相應(yīng)的處理，使其重量數(shù)值精確、穩(wěn)定度高。

5.結(jié)束語

該設(shè)備現(xiàn)場調(diào)試結(jié)束后在最終用戶處實(shí)際包裝粉料，充填稱重重量誤差小且穩(wěn)定，整機(jī)性能穩(wěn)定、運(yùn)行效率高，超預(yù)期完成客戶的使用要求。