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1. 系統(tǒng)簡介及設計思想

粉末包裝有特殊的要求, 通過伸進式的封閉下料, 設備的干涉多, 系統(tǒng)監(jiān)控要求復雜。 下面介紹包裝系統(tǒng)方案 , 并對其主要部分的設計要素進行介紹:

式選擇上, 采用旋轉裝夾的方式, 共包括四個工位:

夾袋工位、 粗下料工位、 細下料工位和落袋工位。其間的控制信號通過轉架轉軸實現規(guī)定工位的信號隔 離輸送。

系統(tǒng)主要由以下幾個部件構成:

① 送料機構;

② 總貯料倉 (含攪拌機構) ;

③ 送料螺旋 1 (負責將料橫向引出);

④ 送料螺旋 2 (將料縱向送給粗下料機構);

⑤ 粗下料機構 (包括料筒伸進機構, 帶攪拌粗下料螺旋, 小貯料倉);

⑥ 細下料機構;

⑦ 轉架機構;

⑧ 夾袋機構;

⑨ 稱量系統(tǒng);

10 輸送機構;

在設計方案中,由于材料細小且具有不均勻性,

故采用螺旋輸送方式下料。粗下料由三個螺旋機構 傳輸, 先由橫向螺旋機 1將粉末從料倉中引出, 由螺旋機 2導入粗下料儲備倉, 最后由粗下料螺旋機伸進下料; 細下料由細下料螺旋機直接從料倉中取料、 下料, 而不設中間送料機構。 在粗料倉中可以儲備螺旋機 1. 2運轉 30s的輸送量, 而相當于粗下料螺旋機在 15s內的輸送量。 在下料機構的下料方

包裝線控制系統(tǒng)包括:

1. 采用 OM RON的 SYSM AC系列超小型的C PM IA- 40CDR- AC可編程控制器;
2. 功率執(zhí)行設備, 現場端子箱,現場操作箱等;
3. 操作臺及控制電源系統(tǒng);
4. 被控對象及傳感檢測系統(tǒng)。硬件設計如圖 2。

2. 系統(tǒng)軟件的設計及系統(tǒng)控制信號和動作要求

2. 1 設計方法

傳統(tǒng)的設計方法是順序流程, 因控制對象動作 處于轉架之上, 容易形成信號重疊, 一般使用各工位獨立控制的方法, 采用每個工位由一個小的 PLC 單獨控制, 因而其實現的功能有限, 難以與外設通訊?，F采用一只 PLC實現控制的新方案, 就大大節(jié)約了成本, 而且, 因其設在轉架外部, 信號易于實現被上位機監(jiān)控, 易于與各種外設通訊, 使其控制更具靈活性, 從而具有較大的擴展能力, 用傳統(tǒng)的PLC流程圖分析, 這是難以達到的, 因各工位是并行工作關系, 要使用順序控制的 PLC來實現, 必需改變思路; 本程序中, 采用在到位的一個非常短脈沖周期時間內, 讓系統(tǒng)瞬時接受信號, 并完成處理, 回復到待命狀態(tài), 這樣, 以迅速反應的觸發(fā)電路來避開信號沖突的時間, 再通過延時處理來達到有序執(zhí)行, 實現控制。

2. 2  本設計的構思及采用方法

現設計成只在相應工位上取出或輸入相關信號。 外圈上安裝有電刷, 轉動到位時處在相應工位上的固定電刷只能取出正在轉至該工位的表位的信

號, 所需設計盤片有: 夾袋信號盤片 (輸入、 輸出各一片)、 粗料位信號盤片、 細料位信號盤片、 超差信號盤片、 松夾信號盤片。 共需設計 6塊盤片, 排成 6層。 信號采擷的位置 (即安裝電刷的位置) 如圖 3, 除夾袋信號輸入盤片可設計為整片覆蓋銅片外, 其余盤片銅片布置僅在對應位置上, 如圖 3單層銅片布置方式, 實現信號隔離。

( 2) 轉架循環(huán)的實現。轉架啟動通過停止延時信號來實現, 規(guī)定停止的時間為 25s, 以到位信號的上沿為計時開始, 當延時到達時, 發(fā)出信號使轉架啟動, 轉架轉至下一個工位觸動到位開關, 到位上沿使轉架轉動停止, 并進入下一個到位延時, 實現到位延時控制。 在轉架循環(huán)中, 為了準確定位, 還要設一定位銷, 因此, 在停止時間里將分出一點拔銷的時間, 待拔銷結束后再啟動, 這里設為 1s。 另外, 為防止到位信號出現故障, 或是電機轉過位或不到位等等故障現象,須設置一個軟件監(jiān)控延時,在 延時到達而還沒有停止轉架則該監(jiān)視信號將停止轉架的運行。 此外, 還進行手動、 停止等控制。 手動控制和前面的電機一樣, 須將手動開閘開關轉到手動功能一端, 然后, 才能通過手動控制按鈕來控制轉架的轉動。 料筒離開是轉架啟動的關鍵, 筒沒有離開, 則不進行拔銷轉動。

圖 4 轉架循環(huán)程序段

( 3) 筒進控制。通過虛設一個夾袋標志, 將其保持到下一個到位稍晚一點時間,當到位上沿一來, 立即觸動筒進自鎖, 從而實現快速筒進, 當筒進延時到來時, 將停止筒進, 由行程開關帶動電磁閥換向, 將料筒緩慢退回, 并邊退邊下料。

( 4) 粗下料的動作控制。 粗下料螺旋的啟停,

當筒進到位時 , 開始啟動下料, 到粗到信號到來時停止, 或者手動停止, 手動下料采用并聯(lián)方式控制,當延時到來而還沒有粗到信號來臨時, 停止下料。夾袋工位有裝夾時, 在粗下料工位須予以粗下

料, 粗下料的過程是送料機構先動作, 料筒向下伸進, 到位后由行程開關控制漸漸退回, 并進行粗下料, 這里設料筒伸進時間為 3s, 伸進到位后, 才啟

動下料螺旋機。直到稱重表頭發(fā)出粗料位到的信號。這里還設置軟件監(jiān)控延時, 監(jiān)控延時來臨, 粗下料也將終止。   判斷有裝夾的方法是將夾袋信號虛設一個內部保持標志。    在下一次到位上沿來臨之時交由粗下料啟控制使用; 通過到位上沿來觸發(fā)粗下料,在這里還須設一個到位信號的延遲信號, 否則無法將夾袋信息保持到被采用時間。 經過這樣的處理, 夾袋保持信號迅速被處理, 這時, 在夾袋工位就又可以進行夾袋操作了。 這樣, 既保持了單工位動作歷經循環(huán)的獨立性, 又實現了并行的重復工作, 也不存在信號沖突 , 從而達到控制要求。 其具體實現梯形圖如圖 5所示, 設粗下料監(jiān)控時間為 15s。

2. 3 程序控制的脈沖分析

如圖 6所示, 送料機及輸送機在啟動后檢測延時 10s完成即開始啟動并保持; 松夾及到位信號在啟動 10s后一般情況下處于高位的狀態(tài), 即轉架在到位狀態(tài)下; 轉架的循環(huán)運轉在延時 10s后也進入運行狀態(tài),開始時為停止延時 24s+ 拔銷 1s= 25s的時間, 25s后即進入轉動狀態(tài), 反復循環(huán); 當在到位狀態(tài)下, 有夾袋上沿脈沖信號產生時, 即產生一個夾袋保持標志, 為了在下一個工位能夠取用該信號進行判斷是否有裝夾,還設置了一個到位延時信號, 該信號延時時間極短,這里設為 5ms,當在下一到位時, 到位延時信號延時打開, 其上沿將取消夾袋保持信號, 使它此時進入該段停止時段的生命周期極短 (這里是 5ms的時間) , 以夾袋保持信號為料筒伸進下料的條件 , 利用到位信號上沿觸發(fā)筒進信號產生并保持至其延時時間的到來 (就使它的生命周期為 3s) , 筒進信號的下沿將啟動粗下料進行粗下料, 這里以其監(jiān)控時間 15s作為其生命期, 通過粗下料信號的上沿制作一個粗下料保持信號, 與夾袋保持信號同樣的方法被取用為細下料動作的控制。

2. 4 本程序的功能

2. 4. 1 實時監(jiān)控功能,對各執(zhí)行部件的運行進行實

時監(jiān)控。

2. 4. 2 動作判斷,能夠準確的判斷動作發(fā)生的前提條件是否存在。

2. 4. 3 實現邏輯聯(lián)鎖, 根據生產工藝要求, 按上述動作分析啟動 , 送料, 下料。

2. 4. 4 料筒退回檢測,料筒的伸入與轉架的轉動是兩個存在硬干涉的動作, 如果料筒沒有退離, 轉架就開始啟動, 轉架與料筒的剛性交涉會使系統(tǒng)造成嚴重破壞, 因此, 料筒的退回, 必須是轉架轉動的

硬性條件之一。

2. 4. 5 轉架到位的檢測。必須隨時檢測轉架到位的情況, 轉架沒有到位, 料筒不能伸進, 否則, 料筒無法準確伸入裝夾位置, 而與轉架產生動作干涉。