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一、引言

近年來(lái)，隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，物質(zhì)生活水平的提高，人們對(duì)包裝的要求越來(lái)越高，迫切需要大量快速、準(zhǔn)確的包裝設(shè)備，而小型定量包裝設(shè)備又在其中占有相當(dāng)大的比例，廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化工等行業(yè)。目前，市場(chǎng)上的小型定量包裝設(shè)備大多采用容積式計(jì)量方式，其速度快，成本低，但準(zhǔn)確度不高；還有少數(shù)采用稱重式計(jì)量方式，雖然準(zhǔn)確度高，但速度低，造價(jià)高，一直沒(méi)被廣泛采用。為解決這一矛盾，我們嘗試設(shè)計(jì)了一種新型的稱重式小型定量包裝設(shè)備，并根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研，將其定量在500—2000g/袋。

二、主要結(jié)構(gòu)

該設(shè)備共分為兩大部分，即稱重和包裝部分。

包裝部分可直接采用市場(chǎng)上的自動(dòng)包裝機(jī)，能完成制袋、封口、打印生產(chǎn)日期、計(jì)數(shù)、成品輸送等功能。

稱重部分執(zhí)行計(jì)量功能，是重點(diǎn)設(shè)計(jì)對(duì)象，它主要由料倉(cāng)、振動(dòng)給料機(jī)、分料器、稱量料斗、稱重傳感器、狀態(tài)傳感器、電氣控制柜、電磁閥箱等組成（如圖1所示）。為解決包裝速度與準(zhǔn)確度之間的矛盾，稱重部分采用了“雙頭分斗”方式。所謂“雙頭”，即除料倉(cāng)外的給料和稱重部分具有完全相同的兩組裝置，這兩組裝置同時(shí)協(xié)調(diào)工作，使工作效率提高一倍；所謂“分斗”，就是每組的稱重料斗有粗細(xì)兩個(gè)料斗且同時(shí)稱重，這就再次縮短了稱重時(shí)間，最終可使包裝速度達(dá)到20-60袋/秒。

給料機(jī)構(gòu)分為兩級(jí)，上級(jí)振動(dòng)給料機(jī)接受料倉(cāng)物料，經(jīng)分料器分別送往下級(jí)的粗細(xì)振動(dòng)給料機(jī)，后者又分別將物料送至粗細(xì)稱量料斗進(jìn)行稱重。細(xì)料斗位于粗料斗的正下方。每個(gè)料斗都裝有稱重傳感器，后者可采用精度為0.02%的電阻應(yīng)變式傳感器。料倉(cāng)和粗細(xì)振動(dòng)給料機(jī)均裝有檢測(cè)開關(guān)，用于監(jiān)視料位和物流。電氣控制柜內(nèi)部裝有PLC，、稱重儀表、控制開關(guān)和控制電路。

三、稱重部分工作原理

系統(tǒng)啟動(dòng)后，其工作過(guò)程為：首先粗給料，到達(dá)設(shè)定值后，粗給料停止，粗料斗卸料至細(xì)料斗，其后開始細(xì)給料。與此同時(shí)，又開始第二袋的粗給料。當(dāng)細(xì)給料到達(dá)設(shè)定值后，停止細(xì)給料，并將細(xì)料斗中已完成粗細(xì)給料的第一袋物料卸至包裝部分。第二袋粗給料到達(dá)設(shè)定值后，停止粗給料，待細(xì)料斗卸料完畢后，再卸料至細(xì)

料斗。接著，粗細(xì)料斗再次分別進(jìn)行第三袋和第二袋的稱重過(guò)程，如此循環(huán)下去。

另一組給料裝置的工作過(guò)程與此完全相同。兩組裝置協(xié)調(diào)工作時(shí)，某一組細(xì)料斗卸料完畢后，要延時(shí)一段時(shí)間，另一組細(xì)料斗才開始卸料。如此形成兩個(gè)彼此獨(dú)立而又互相影響的稱重單元。

四、電氣設(shè)計(jì)

在電氣設(shè)計(jì)中，硬件的選擇和軟件的編制都要滿足上面所述的工作過(guò)程的要求。為達(dá)到較高的反應(yīng)速度，我們選擇了CB920儀表。該儀表的采樣速度為70次/秒，靈敏度達(dá)到0.5uV/d，具有多個(gè)輸出控制點(diǎn)。四臺(tái)儀表分別接受四只傳感器的輸出信號(hào)。PLC是電氣控制柜的核心，由于包裝設(shè)備工作起來(lái)具有連續(xù)性、頻繁性，所以要求PLC的接點(diǎn)能長(zhǎng)期頻繁快速的工作。為此，我們選用了三菱FX2-64MT型晶體管可編程控制器。為了提高可靠性，在PLC與外部負(fù)載間還連有中間繼電器。

在硬件結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，能否使設(shè)備正常工作并發(fā)揮最大的工作效率，其關(guān)鍵是軟件。

其中，XO～X17為CB920儀表的輸出控制信號(hào)；SP1檢測(cè)料倉(cāng)料位，SP2-SP5決定分料器的位置；K1為啟動(dòng)并關(guān)；由于輸入輸出點(diǎn)數(shù)太多，不便于用手動(dòng)操作檢測(cè)控制回路的完好，所以在軟件中加了一部分自診斷程序，用于工作前自檢．K2即用于選擇自檢方式。

輸出點(diǎn)控制各給料機(jī)的啟停和分料器、給料機(jī)擋板、料斗門處的氣缸，Y20作為稱重儀表的啟動(dòng)信號(hào)，Y30作為料倉(cāng)輸料電機(jī)的控制信號(hào)。

上述的硬件和軟件能使稱重部分在高準(zhǔn)確度、高速度的條件下工作，最終準(zhǔn)確度可達(dá)±0.2-1%，較好地解決了速度與準(zhǔn)確度間的矛盾，滿足了市場(chǎng)的需求。當(dāng)然，在總體調(diào)試時(shí)，需以實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定給料機(jī)、儀表及PLC的各種參數(shù)，使設(shè)備工作在最佳狀態(tài)下，發(fā)揮出最高的效率。

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