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0引言
由于淀粉物料本身的特點，對淀粉實現(xiàn)自動稱重包裝釆用絞龍供料要想達(dá)到較高的精度是比較困難的，比較成功的供料方式是風(fēng)送，這導(dǎo)致機(jī)械部分的復(fù)雜，伴隨著電控部分相對于其它定量稱重包裝設(shè)備的控制儀表也復(fù)雜，國內(nèi)現(xiàn)有的設(shè)備大部分是進(jìn)口的，國產(chǎn)化是必然的趨勢。針對這種情況，開發(fā)研制了一種淀粉稱重包裝控制器。
1系統(tǒng)的工作流程
系統(tǒng)的機(jī)械部分主要包括料倉、壓力罐、快慢流閘門、噴嘴、袋夾、袋托，機(jī)械部分如圖1所示。整個系統(tǒng)在控制器的控制下，根據(jù)淀粉的重量、現(xiàn)場的狀態(tài)開關(guān)，進(jìn)行不同的動作控制和相應(yīng)的報警輸岀。主要流程如下：

1）開機(jī)后，系統(tǒng)自動檢測內(nèi)部設(shè)定的參數(shù)的正誤，如有錯誤，提示出來，如不改正，不能往下進(jìn)行；如無錯誤，系統(tǒng)可以進(jìn)入保持或運(yùn)行狀態(tài)。
2）在保持狀態(tài)下，用戶可以進(jìn)行一、二、三級數(shù)據(jù)的設(shè)定和存取，以及一些數(shù)據(jù)的打印和顯示。
3）按下“運(yùn)行”鍵后，系統(tǒng)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，同時稱重系統(tǒng)清零，如果零偏差超出設(shè)定值，系統(tǒng)報警，直到零點偏差小于設(shè)定值，方可進(jìn)入下一步，等待啟動信號。
4）能否進(jìn)入稱重循環(huán)，還要看料倉的料位、壓力罐中淀粉的料位。都滿足后，關(guān)閉壓力罐，該動作發(fā)出后，壓力罐的截流門未關(guān)嚴(yán)，將產(chǎn)生報警，不解除，不能進(jìn)入下一步。
5）當(dāng)壓力罐關(guān)嚴(yán)后，給出提示，可以放袋到噴嘴上，按下關(guān)合袋夾按鈕，控制器輸出夾袋動作，動作發(fā)出后,袋未夾好，系統(tǒng)報警，袋夾好后，解除報警。
6）如果解除上述報警或未發(fā)出上述報警，則開始向袋內(nèi)全流放料，在放料到一定重量后，袋托抬起，在全流結(jié)束后，開始細(xì)流送料，在這個過程中，可能產(chǎn)生短細(xì)流報警、慢循環(huán)報警。
7）裝料結(jié)束后進(jìn)行袋重抽檢。抽檢過程中可能產(chǎn)生超重報警、欠重報警、稱重器振動報警。
8）稱重結(jié)束后，傾斜袋托，放下裝滿淀粉的袋子，進(jìn)入下一個稱重循環(huán)。
2方案選擇
現(xiàn)在生產(chǎn)中使用的定量包裝電子秤，其控制儀表都是以單片機(jī)為核心的稱重控制儀表，它所能處理的輸入輸出量較少，適用于顆粒狀或不易吸濕的粉狀物料的包裝控制，由于淀粉定量包裝設(shè)備的機(jī)械部分較一般的復(fù)雜，需要更為復(fù)雜的時序動作控制，以目前現(xiàn)有的以單片機(jī)為核心的控制系統(tǒng)很難勝任，而復(fù)雜的時序動作的控制正是PLC的特長，但是PLC的交互能力較弱，且高位數(shù)模擬板的成本也較高；作為一個完整的稱重控制系統(tǒng)，有許多參數(shù)需要經(jīng)常改變，即需要豐富的鍵盤能力，這是一般單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)所擅長的，所以可取兩者的特點，整個系統(tǒng)是PLC子系統(tǒng)加單片機(jī)子系統(tǒng)。這是第一個方案。另一個方案是整個系統(tǒng)采用STD總線工控機(jī)。因為STD總線工控機(jī)有豐富的的輸入輸出模板，容易組成系統(tǒng)，其可靠性也較高，但其所提供的A/D模板的位數(shù)有限也滿足不了稱重的要求。第三個方案是采用基于PC總線的工控機(jī)系統(tǒng)。作為基于PC總線的工控機(jī)也有豐富的輸入輸岀模板，而且可以在顯示器上形象地顯示現(xiàn)場的工作狀態(tài)，并且可方便地進(jìn)行人機(jī)對話，它的交互性是最好的，但其模擬板的A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)一般為12位，再高的位數(shù)，組成系統(tǒng)成本較高，對現(xiàn)場的要求也最高。經(jīng)過比較我們選擇了第一種方案。
3系統(tǒng)實現(xiàn)
在具體的實現(xiàn)過程中，我們選擇了性能價格比較高的韓國三星公司的PLCSP—100,由它來負(fù)責(zé)機(jī)械部分的動作控制和一些現(xiàn)場狀態(tài)開關(guān)的監(jiān)測。
稱重部分采用我們自己設(shè)計的以單片機(jī)為核心而定量稱重控制器。
3.1PLC子系統(tǒng)
PLC釆用了3個輸入模塊和3個輸出模塊，分別解釋如下：
INT模塊1：全流信號、壓力罐料位、止流門關(guān)閉、袋夾關(guān)閉、空氣壓力、細(xì)流信號、噴嘴清理許可、輸送帶開動。
INT模塊2：傾斜袋托、釋放認(rèn)可、上袋托延時繼電器、稱重器報警、噴嘴清理、抽檢信號、松袋延時選擇、殘物排放信號。
INT模塊3：電源、運(yùn)行信號、LED閃爍信號、稱重循環(huán)間隔信號。
OUT模塊1：止流門、準(zhǔn)備放袋、壓力罐排放、啟動稱重信號、上袋托延時繼電器、下袋托、上袋托、清理噴嘴。
OUT模塊2；傾斜袋托、打開袋夾、中心報警、物料不足指示、細(xì)流輸送、截流門未打開報警、全流輸送、清零啟動信號。
OUT模塊3：細(xì)流指示、全流指示、袋夾/稱重斗未準(zhǔn)備好報警、袋位置正確指示、袋夾關(guān)閉指示、準(zhǔn)備好指示。
整個工作過程由PLC的程序控制。
3.2稱重控制器子系統(tǒng)
它包括開關(guān)量輸入輸出電路、信號調(diào)理和變換電路、單片機(jī)系統(tǒng)（包括程序存儲器、EEPROM和看門狗電路、實時時鐘、配置DIP開關(guān)）、鍵盤和顯示電路、打印機(jī)。
1）交流開關(guān)量輸入輸出電路：完成把稱重控制器的輸出信號送給PLC,同時把PLC的輸出信號輸入給稱重控制器。圖2中交流輸入可以是現(xiàn)場開關(guān)，也可來自PLC輸出?？刂戚敵霾捎霉虘B(tài)繼電器。
2）信號調(diào)理和變換電路：把稱重傳感器轉(zhuǎn)換的重量信號放大到A/D轉(zhuǎn)換器所能接受的幅值，由A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成單片機(jī)所能處理的數(shù)字信號。
3）單片機(jī)系統(tǒng)：為稱重控制器的核心，它接受A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、顯示、判斷，進(jìn)行全流細(xì)流輸出、_些報警輸出；接受鍵盤輸入的數(shù)據(jù)，進(jìn)行必要的碼制變換，并把必要數(shù)據(jù)存儲于EEPROM中；根據(jù)配置開關(guān)進(jìn)入不同級別程序。
4）打印機(jī)：可隨時打印時間、批次、累計袋數(shù)和累計重量。
5）鍵盤顯示模塊：完成人機(jī)交互功能和狀態(tài)顯示功能，共有八位數(shù)碼管顯示和一些狀態(tài)指示，還有32個按鍵，包括10個數(shù)字鍵和22個功能鍵，給用戶一個方便的操作界面。22個功能鍵包括：數(shù)據(jù)提取、數(shù)據(jù)存儲、批量計數(shù)、袋重檢查、菜單、自動校零、自動補(bǔ)償、批量袋數(shù)、預(yù)置重量、皮重、細(xì)流重量、補(bǔ)償重量、裝袋數(shù)量、識別號碼、裝袋單位、打印、測試、清零、運(yùn)行、保持、殘物排放、報警確認(rèn)。
由于靜態(tài)顯示方式數(shù)碼管發(fā)光亮，但顯示的信息少，而動態(tài)顯示方式顯示信息比靜態(tài)的多，但數(shù)碼管不亮，所以數(shù)碼管顯示電路釆用了動靜結(jié)合的電路，它以8279做動態(tài)掃描，以74LS373作靜態(tài)鎖存，再加上相應(yīng)的譯碼控制電路，具體電路如圖3所示。其它電路都為標(biāo)準(zhǔn)電路，不再贅述。

3.3PLC子系統(tǒng)和稱重控制器子系統(tǒng)的聯(lián)系
PLC子系統(tǒng)和稱重控制器子系統(tǒng)的聯(lián)系如圖4所示，以往由稱重控制器發(fā)出的控制動作，先傳給PLC,然后由PLC直接控制執(zhí)行器件。稱重控制器還根據(jù)稱重過程中出現(xiàn)的“短細(xì)流"、“慢循環(huán)"、"超重"、"欠重"、“稱重器振動"'狀態(tài)，向PLC發(fā)出報警信號，由PLC接通報警燈，同時由稱重控制器顯示給出具體的報警類型。PLC根據(jù)時序動作發(fā)給稱重控制器啟動稱重、清零命令。

4系統(tǒng)工作參數(shù)的三級存取
本系統(tǒng)的工作參數(shù)針對不同的使用級別設(shè)置了三級存取權(quán)限。三級參數(shù)的存取級別最高，置入的是那些不需要經(jīng)常變更的參數(shù)，這些參數(shù)主要是根據(jù)機(jī)械設(shè)備情況及生產(chǎn)需要而設(shè)定。一般由生產(chǎn)工藝人員實施。必須打開控制柜，改變一定的硬件配置，然后用按鍵順次更改。這些參數(shù)如“抽檢袋數(shù)”、“超重上限”、"超重下限”、“全流穩(wěn)定填料時間”、“細(xì)流穩(wěn)定填料時間”等等。在二級參數(shù)存取中可以根據(jù)需要任意設(shè)置運(yùn)行中經(jīng)常用到的參數(shù),如“預(yù)置重量”、“皮重”、“細(xì)流重量”、“補(bǔ)償重量”、“批量計數(shù)”等。這一級參數(shù)可以由儀表工通過鍵盤的密碼控制設(shè)定，而無須改變硬件配置。因此其權(quán)限級別低于三級。對于一級參數(shù)存取，必須是二級和三級存取的參數(shù)都正確時方可進(jìn)行。在這一級別中，可由操作工調(diào)出二級存取中置入的所有參數(shù)，根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行選擇。其權(quán)限僅是選擇二算和實驗證明，大變形矯直方案具有更高的矯級設(shè)定的參數(shù)，而不能改變，因此權(quán)限級別最低。
5結(jié)束語
本文所給出的稱重包裝控制器，充分利用了PLC和單片機(jī)的特點,使控制器既可滿足較復(fù)雜的時序控制要求，也給用戶一個友好的使用界面，提供了三級參數(shù)存取級別，方便用戶管理整個系統(tǒng)，使系統(tǒng)工作于最佳條件。該控制器不僅滿足了淀粉包裝的需要，也可用于類似物料的包裝控制。

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深圳市卓禾儀器有限公司是一家專門從事稱重儀表和全自動包裝碼垛生產(chǎn)線的研發(fā)及生產(chǎn)的高新技術(shù)企業(yè)，所生產(chǎn)的JY500系列稱重顯示控制器（包括配料秤儀表、皮帶秤儀表、包裝秤儀表、重量變送器等）高速高精度，使用壽命長。卓禾儀器有十?dāng)?shù)年的現(xiàn)場校驗經(jīng)驗，在業(yè)內(nèi)有良好的口碑，且有專門的售后工程師幫忙解決產(chǎn)品使用過程中遇到的技術(shù)問題，客戶可以放心省心順心的使用我司的產(chǎn)品。如果對我司的產(chǎn)品感興趣，歡迎咨詢。