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1原粉體包裝機工藝及改造項目

粉體行業(yè)的自動微粉定量包裝機系列開發(fā)于20世紀90年代末，該設備主要功能是將微粉及微納米粉自動灌裝到多種形式袋口密封的包裝袋。如袖口袋、閥口袋，并能同時完成袋裝物料的計量。從包裝到計量整個系統(tǒng)用的是歐姆龍CPM1A小型PLC控制，系統(tǒng)由供料、輸料、輸料控制、氣壓輔助輸料、計量稱重等機構等組成。

1.1目前存在的問題

產品開發(fā)較早，控制系統(tǒng)技術相對落后，包括硬件和軟件的更新；產品自身功能多年沒有發(fā)展，有些工藝相對落后，根據(jù)市場需求，需完善包裝工藝過程；產品技術性能老化，面臨被新產品替代，帶來市場需求量減少。存在潛在的危機；電氣元件，包括PLC采購上越來越不方便，而且與目前更新?lián)Q代產品相比價格較貴

1.2改造項目

基于包裝新工藝的需求及節(jié)能考慮，包裝輸料電機增加變頻器控制；增加包裝負壓脫氣功能；增加敞口包裝功能；解決料位假象，增加清料位功能。

1.3改造后主要控制對象

①供料用下料閥電機：自帶減速24rad/min；三相380V，50Hz；功率1.1kW。受控于料位計，實現(xiàn)包裝自動供料。②包裝輸料電機：三相380V，50Hz；功率：5.5kW。由變頻器控制，控制信號來自稱重傳感器，經PLC處理后控制變頻器。實現(xiàn)大投和小投二段速度給定（改進前大投和小投只改變閥口，輸料速度不變）。③用于負壓脫氣的水環(huán)泵電機，由PLC控制啟停。④用于氣壓輔助輸料的氣動電磁閥，由PLC控制輸出。包括：脹袋、壓袋、托袋、閥口、輸料、清積粉、清出料口、清料位等。⑤計量稱重由稱重顯示儀表輸出，稱重信號來自稱重傳感器，由PLC控制包裝的定量輸出。⑥包裝輸料電機、下料閥電機、水環(huán)泵電機的過載保護及報警指示。

2CP1E小型PLC簡介

CP1E小型PLC是由世界著名PLC生產廠商歐姆龍公司近二年推出的經濟、易用、高效產品，分為基本型CP1E-E和應用型CP1E-N兩種。歐姆龍CP1E小型機的推出，對一些應用小型機的用戶是一個很好的選擇，CP1ECPU單元的指令執(zhí)行刷新速度，指令種類以及最大I/O擴展點數(shù)都有所提高，尤其是CP1E-E基本型更具有較高的性價比。因此用CP1E-E基本型代替一些只應用基本控制功能的應用型CPM系列小型PLC不失為最好的選擇。

2.1CP1E-E小型PLC主要特性

可通過CX-programmer專用軟件進行編輯、設定和監(jiān)控；可通過市售的USB電纜與計算機輕松實現(xiàn)連接；30點以上CPU單元可通過連接擴展I/O單元增加容量；30點以上CPU單元可通過連接擴展單元增加模擬量I/O或溫度輸入；快速響應輸入；輸入中斷；完整的高速計數(shù)器功能。

2.2CP1E-E小型PLC與原機CPM1A主要參數(shù)對比將I/O30點原機可編程序控制器CPM1A與CP1E的主要參數(shù)進行比較?？梢钥闯龆N機型出自于同一廠商，硬件兼容性及功能參數(shù)在原有的基礎上有所提高，控制性能優(yōu)于原產品。編程方式上CP1E與PC之間通訊為USB接口，更加方便程序的上下載。

3CP1E-E小型PLC對粉體包裝機控制的整體設計

3.1系統(tǒng)主控電路

3.2I/O的輸入、輸出分配

根據(jù)輸入、輸出的總點數(shù)來選擇40點基本型CP1E-E40-DR繼電器輸出的小型PLC，整個包裝過程由PLC來實現(xiàn)控制系統(tǒng)的輸入、輸出邏輯關系并實時指示運行狀態(tài)、料位狀態(tài)以及各工作電機報警情況并及時處理。

3.3應用中解決的問題

①控制包裝輸料電機的變頻器采用英威騰的交流三相380VCHF100A-5R5G/7R5P/5.5kW矢量型通用型變頻器。采用外控端子控制方式，由PLC輸出Q100.03和Q100.02控制變頻器速度1（外接端子S1端）及速度2（外接端子S2端）。②敞口包裝通過更換出料口部件，由PLC選擇輸入后，啟動包裝同時與閥口包裝不同的就是PLC控制托袋機構上升，托起包裝袋，包裝結束后托袋機構延時下降。③料位假象的處理是在包裝啟動延時3s后，對料位計感應面進行一次脈沖噴吹清理。④輸出重量信號的稱重顯示儀為晶體管TTL電平輸出，它作為PLC重量信號輸入時，由于PLC輸入電壓為+24V,所以稱重顯示儀輸出需經電平轉換到+24V后輸入給PLC。⑤包裝脫氣的負壓采用水環(huán)真空泵來產生，由PLC控制啟停、過載保護及報警顯示。⑥報警顯示通過一個報警指示燈由PLC輸出不同頻率的閃爍信號，指示不同事件的報警。

本機設計為輸料電機過載指示燈常亮；下料閥電機過載指示燈以1s脈沖閃爍；水環(huán)泵電機過載指示燈以2s脈沖閃爍。CP1E-E基本型PLC為了最大限度提高產品的性價比，省略了一些高級功能，其中包括內部時鐘。這樣就沒有內部時鐘繼電器，報警程序中利用CP1E-E內部時間繼電器編制了1s和2s時鐘繼電器203.02和203.04程序。當事件(過載）發(fā)生時，觸發(fā)時鐘繼電器，通過內部時間繼電器T20、T210.5s的延時，達到1s脈沖輸出，改變T020、T021的延時時間，輸出不同頻率的脈沖。圖中SP1重量大投值輸出，這時給運行指示提供1s閃爍脈沖，提示操縱者包裝大投完成，包裝重量就要接近目標值。同樣也可以編制2s時鐘繼電器輸出。

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