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為適應(yīng)不同消費(fèi)需求，目前市面上袋裝面粉有多種規(guī)格。面粉自動(dòng)包裝機(jī)包裝精確度直接影響著面粉生產(chǎn)廠信譽(yù)和消費(fèi)者利益，包裝速度直接影響著生產(chǎn)廠家的經(jīng)濟(jì)效益。傳統(tǒng)的包裝機(jī)包裝品種單一或包裝品種少，包裝速度慢，包裝精確度低。為解決這一難題，本設(shè)計(jì)對(duì)傳統(tǒng)的工藝設(shè)備進(jìn)行改造，應(yīng)用稱重傳感器與可編程序控制器（ＰＬＣ），將自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和多媒體技術(shù)綜合應(yīng)用于面粉包裝控制系統(tǒng)，在ＰＬＣ的輸入輸出端增添模擬量Ｉ／Ｏ模塊，通過模擬量進(jìn)行控制，保證設(shè)備精準(zhǔn)、安全、穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)對(duì)多種重量等級(jí)面粉的高精度定量稱量和自動(dòng)包裝［１］。

１　設(shè)備組成及工藝控制流程

１．１　設(shè)備組成

面粉包裝機(jī)設(shè)備由自動(dòng)電子稱、輸送機(jī)和縫口機(jī)組成。自動(dòng)電子稱由給料機(jī)構(gòu)、稱重料斗、稱重傳感器、夾袋機(jī)構(gòu)、揉袋機(jī)構(gòu)等組成，其中給料機(jī)構(gòu)由存料斗、給料葉輪和給料門等組成。動(dòng)力設(shè)備給料電機(jī)、輸送機(jī)電機(jī)和縫口電機(jī)工作分別完成送料、輸送和縫口，給料門、卸料門的開關(guān)、夾袋和揉袋動(dòng)作均由氣缸推動(dòng)，是由相應(yīng)的電磁閥線圈通過斷電來控制。

面粉包裝

１．２　工藝控制流程

面粉包裝機(jī)工藝流程［２］。秤斗門處于關(guān)閉狀態(tài)，存料斗內(nèi)有料時(shí)，則打開給料門，并至開度最大，給料電機(jī)開始工作將料送入秤重料斗中，當(dāng)傳感器檢測秤斗物料到達(dá)預(yù)設(shè)重量時(shí)，改變給料門的開度大小，實(shí)現(xiàn)快、中、慢三級(jí)進(jìn)料。當(dāng)達(dá)到包裝預(yù)設(shè)重量時(shí)，給料電機(jī)停止工作，打開秤斗門，同時(shí)起動(dòng)揉實(shí)機(jī)，卸料完成后秤斗門自動(dòng)關(guān)閉，揉實(shí)機(jī)延時(shí)停止工作，啟動(dòng)輸送機(jī)，當(dāng)運(yùn)行到某一位置時(shí)，輸送機(jī)減速，同時(shí)起動(dòng)縫口機(jī)，縫口完畢后碰行程開關(guān)，縫口機(jī)停止工作，輸送機(jī)升速，延時(shí)一段時(shí)間輸送機(jī)停止工作。

面粉包裝

２　控制系統(tǒng)硬件組成

２．１?。校蹋?/span>

ＰＬＣ是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，采用西門子公司Ｓ７－２００系列的主控模塊ＣＰＵ２２４。ＣＰＵ２２４有１４個(gè)輸入點(diǎn)，１０個(gè)輸出點(diǎn)，可連接７個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展到１６８路輸入／輸出點(diǎn)或３５路模擬輸入／輸出點(diǎn)［３］。

２．２?。桑夏K及接口

系統(tǒng)需要檢測稱料斗內(nèi)面粉的重量、給料門的開度及控制給料門的開度，增添１塊模擬量輸入／輸出模塊ＥＭ２３５ＡＩ４／ＡＱ１。

輸入端連接數(shù)字量信號(hào)和模擬量信號(hào)。其中，數(shù)字量信號(hào)為存料斗高、低料位信號(hào)、夾袋信號(hào)、秤斗卸料門關(guān)開位置信號(hào)、輸送機(jī)減速信號(hào)、縫口機(jī)停止工作信號(hào)和各接觸器的輔助常開觸點(diǎn)；模擬量信號(hào)為稱料斗內(nèi)面粉的重量、給料門開度大小。

輸出端中數(shù)字輸出端連接控制各臺(tái)電動(dòng)機(jī)動(dòng)作的接觸器線圈、控制卸料、夾袋和卸袋氣缸動(dòng)作的電磁閥線圈和控制給料機(jī)、輸送機(jī)速度的變頻器的多段速度控制端子；模擬輸出端接控制給料門開度的氣動(dòng)ＰＩＤ調(diào)節(jié)閥［４］。

２．３　觸摸屏

ＭＴ８０００觸摸屏采用高可靠性精密電阻式工業(yè)級(jí)觸控面板，保證精確的觸控精度。同時(shí)，其表面硬度高，觸控壽命長，能夠滿足工業(yè)環(huán)境需求?？膳cＰＬＣ直接通訊，無需ＰＬＣ運(yùn)行任何附加程序即可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。本設(shè)計(jì)在觸摸屏中設(shè)計(jì)了按鈕、信號(hào)燈、報(bào)警器、數(shù)據(jù)監(jiān)視顯示器、計(jì)算機(jī)操作面板、實(shí)時(shí)監(jiān)測畫面等，以完成對(duì)ＰＬＣ的操作及對(duì)現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀況的監(jiān)視。

３　主要控制內(nèi)容

面粉包裝智能控制的目標(biāo)是：①生產(chǎn)過程安全可靠；②根據(jù)包裝重量等級(jí)自動(dòng)調(diào)節(jié)給料電機(jī)速度及給料閥門開度大小，自動(dòng)化程度高；③不僅生產(chǎn)效率高，而且包裝精度高。為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，該控制系統(tǒng)的主要控制內(nèi)容如下。

３．１　程序預(yù)選功能

用ＥａｓｙＢｕｉｌｌｇｅｒ８０００軟件做程序。

各矩形方框都相當(dāng)于１個(gè)開關(guān)元件，用手觸摸時(shí)，該開關(guān)處于閉合狀態(tài)；未觸摸時(shí)，該開關(guān)處于斷開狀態(tài)；用手觸摸某矩形方框后，選擇相應(yīng)等級(jí)包裝重量，系統(tǒng)通過判斷該開關(guān)的閉合和斷開情況執(zhí)行相應(yīng)程序，而跳過其它重量等級(jí)加工程序［５］。

３．２　面粉包裝各設(shè)備的驅(qū)動(dòng)及停止控制

按照生產(chǎn)工藝要求，控制各設(shè)備的驅(qū)動(dòng)與停止。以給料機(jī)為例。系統(tǒng)運(yùn)行后，當(dāng)存料斗有料（即料位高于低料位）和秤斗門處于關(guān)閉狀態(tài)，打開開料門時(shí)驅(qū)動(dòng)給料機(jī)，當(dāng)秤斗內(nèi)面粉達(dá)到預(yù)設(shè)重量時(shí)，給料電機(jī)停止工作。系統(tǒng)運(yùn)行信號(hào)Ｍ０．０＝１，存料斗有料Ｉ０．０＝０，秤斗門關(guān)閉Ｉ０．３＝１，給料門打開信號(hào)Ｍ０．１＝1，這４個(gè)條件滿足Ｑ０．０＝１，給料機(jī)工作；當(dāng)秤斗內(nèi)面粉達(dá)到預(yù)設(shè)重量時(shí)，Ｍ０．２＝１，Ｑ０．０＝０，給料機(jī)停止工作。其它設(shè)備的程序編制方法與此相同，由工藝要求分析出該設(shè)備驅(qū)動(dòng)所滿足的條件，找出這些條件和ＰＬＣ中一一對(duì)應(yīng)的元件，這些元件的常開觸點(diǎn)（滿足條件是單元內(nèi)容為１時(shí)）或常閉觸點(diǎn)（滿足條件是單元內(nèi)容為０時(shí)）串聯(lián)，然后與停車時(shí)的條件對(duì)應(yīng)ＰＬＣ中單元的常閉觸點(diǎn)串聯(lián)來驅(qū)動(dòng)該設(shè)備對(duì)應(yīng)ＰＬＣ輸出繼電器線圈。

３．３　給料機(jī)速度控制

在提高供料速度和計(jì)量精度的雙重要求下，給料機(jī)對(duì)不同重量等級(jí)的面粉包裝品須有不同的速度，包裝品的重量越小對(duì)應(yīng)的給料機(jī)的速度就?。郏叮?，鑒于此采用變頻器來控制給料機(jī)的速度，使其工作在４個(gè)頻率下，每個(gè)速度對(duì)應(yīng)兩個(gè)重量等級(jí)。Ｑ?。埃?、Ｑ０．７的狀態(tài)組成了４種組合００、０１、１０、１１，每個(gè)組合對(duì)應(yīng)一個(gè)速度，即：當(dāng)包裝２．５ｋｇ或５ｋｇ時(shí)，就控制程序Ｑ０．６＝０，Ｑ０．７＝０，給料機(jī)在最低的速度下運(yùn)行。依此類推，其它不再一一敘述。

３．４　稱重重量控制

對(duì)某一定量面粉包裝品，為保證精度，采用“先快后慢，先大量后小量”［７］的三級(jí)進(jìn)料方式，通過控制給料門的開度大小來實(shí)現(xiàn)。開始進(jìn)料時(shí)，給料門開度最大，以在較短的時(shí)間加入較多數(shù)量的面粉；當(dāng)加入到快給料設(shè)定值時(shí)，給料門開度減小到中間某個(gè)位置；當(dāng)加入到中給料設(shè)定值時(shí)，給料門開度減小到最小值；當(dāng)加入到慢給料設(shè)定值時(shí)，料門關(guān)閉，給料機(jī)停止工作。快、中、慢給料設(shè)定值是影響包裝重量精度和包裝速度的一個(gè)重要參數(shù)，根據(jù)多年經(jīng)驗(yàn)，編制了快、中、慢給料設(shè)定值與包裝重量等級(jí)的對(duì)應(yīng)表和查表程序。一般來講，快、中、慢給料設(shè)定值為額定重量的７１％～７５％、８９％～９５％和９９．０％～９９．８％。若發(fā)現(xiàn)包裝精度不滿足要求時(shí)，隨時(shí)變更該表數(shù)值。除此之外，給料門開度大小是影響包裝重量精度的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)?？刂平o料門開度，系統(tǒng)采用了氣動(dòng)ＰＩＤ調(diào)節(jié)閥，并設(shè)計(jì)有檢測開度大小的電信號(hào)。當(dāng)該信號(hào)不滿足要求時(shí)，軟件程序根據(jù)偏差大小，選取合適的的ｋｐ、ｋＩ、ｋｄ值，自動(dòng)調(diào)節(jié)ＰＬＣ模擬輸出端，使給料門開度快速增大或減小，很快地滿足要求。

３．５　故障停車和事故報(bào)警

運(yùn)行過程中，某臺(tái)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，控制該設(shè)備的接觸器常開觸點(diǎn)斷開，而接觸器常開觸點(diǎn)接到了ＰＬＣ輸入端，ＰＬＣ就會(huì)檢測到該輸入端的狀態(tài)發(fā)生了改變，軟件已編制相應(yīng)的程序，即一旦輸入端的狀態(tài)由“１”變?yōu)榱?ldquo;０”，控制故障點(diǎn)至料源側(cè)的設(shè)備的接觸器線圈斷電，這些設(shè)備就會(huì)瞬時(shí)停車；控制故障點(diǎn)以后設(shè)備的接觸器線圈順序延時(shí)斷電，并順序延時(shí)停車，同時(shí)驅(qū)動(dòng)故障顯示燈閃爍，顯示故障設(shè)備［５］。

４　結(jié)果與分析

系統(tǒng)改造后，對(duì)５，１０ｋｇ的面粉隨機(jī)抽樣進(jìn)行檢測。稱量精度大大提高了，５ｋｇ和１０ｋｇ袋裝面粉分別由原來的平均絕對(duì)誤差１６．６８，２７．８８ｇ下降到了７．５２，８．２６ｇ，誤差值下降率分別為４８．３％，７０．４％。

面粉包裝

５　結(jié)論

本控制系統(tǒng)通過應(yīng)用ＰＬＣ作為動(dòng)態(tài)稱量包裝測控設(shè)備，在硬件中使用了高精度氣動(dòng)ＰＩＤ調(diào)節(jié)閥，軟件設(shè)計(jì)可根據(jù)需要方便地改變快、中、慢給料設(shè)定值和快、中、慢給料時(shí)對(duì)應(yīng)閥門的開度，較好兼顧了稱量速度與稱量精度的要求，實(shí)現(xiàn)了稱量包裝自動(dòng)化生產(chǎn)中包裝品種的多樣化和動(dòng)態(tài)稱重的高精度計(jì)量；采用ＥａｓｙＢｕｉｌｌｇｅｒ８０００觸摸屏軟件，實(shí)現(xiàn)面粉包裝控制系統(tǒng)的整體監(jiān)控，具有三維動(dòng)畫、語音等多媒體功能，人機(jī)界面友好，具有軟／硬件報(bào)警功能，方便了解報(bào)警點(diǎn)和報(bào)警狀態(tài)。該系統(tǒng)不僅具有控制功能，而且具有管理功能，能夠提供數(shù)據(jù)顯示、多媒體顯示，進(jìn)行聲、光報(bào)警。經(jīng)過近兩年的運(yùn)行實(shí)踐，表明該系統(tǒng)性能可靠、自動(dòng)化程度高、操作方便。

 

 

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