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現(xiàn)代包裝技術日益向著高度機械化和自動化的方向發(fā)展,各類物品的包裝作業(yè), 大多數(shù)都采用了自動包裝機械和自動包裝生產(chǎn)線來完成。相比之下, 農(nóng)產(chǎn)品的包裝發(fā)展稍有不足, 本文結合小雜糧生產(chǎn)的實際情況研制了小雜糧自動定量包裝系統(tǒng)的控制系統(tǒng)。

1 自動控制系統(tǒng)介紹

可編程控制器[1] 在機電一體化產(chǎn)品中應用范圍極廣, 具有工作可靠、可與工業(yè)現(xiàn)場信號直接輸入輸出連接、組合靈活、編程容易、安裝簡單、維修方便、運行迅速等優(yōu)點。

1. 1 組成

本系統(tǒng)主要由主控單元、電子稱重計量單元[ 2] 、物料傳輸單元和封口單元等組成。主控單元是由 PLC[3] 及其相應的控制執(zhí)行電路組成的, 主要實現(xiàn)了定量稱重包裝系統(tǒng)各個工序的自動控制功能。電子稱重計量單元是由稱重傳感器及相應的測量和顯示儀表構成, 實現(xiàn)了小雜糧的稱重分包和單包裝質(zhì)量數(shù)字顯示。物料傳輸單元主要是由電動機控制的鏈傳動系統(tǒng)組成, 實現(xiàn)了對包裝件的傳送。封口單元按產(chǎn)品和包裝的不同自動執(zhí)行封包動作。

1. 2 原理

本系統(tǒng)以傳感器的輸出信號為判斷依據(jù), 實現(xiàn)物料的自動定量包裝[4- 5] 。其基本工作過程分為稱量、排料、傳輸和封口4 個階段。稱量開始時[6- 7], PLC 控制器控制料斗的進料閥打開, 當稱量斗中物料達到加料閾值時, 進料閥關閉, 稱量過程完成。接著套上包裝袋, 并啟動夾具, 打開稱量斗的排料閥, 物料進入包裝袋中, 當排料完成后關閉排料閥。夾具裝置松開, 裝有物料的包裝袋落到輸送帶上, 由傳輸單元送至封口單元。

2 硬件設計

本系統(tǒng)硬件電路主要由稱重、控制和執(zhí)行 3 部分構成。在稱量斗兩側(cè)的受力支撐點外各安裝一個稱重傳感器, 用來測量稱量斗中每次稱量物料的質(zhì)量, 并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出。電壓信號通過放大處理后, 通過 A /D 轉(zhuǎn)換模塊, 將所測得的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號, 輸入到 PLC 中央處理器, 通過換算即可得到物料質(zhì)量, 通過 T D200 文本顯示器顯示出來。

3 軟件設計

系統(tǒng)軟件由一個主程序和若干個子程序組成。主程序包圖3 控制流程Fig. 3 Flow chart o f co nt rol括 系 統(tǒng) 初 始化、傳 感器自動回零、物料定量控制、過沖 量 自 動 修正、卸料、物料傳輸和封口等控制模塊。

3. 1 零點漂

移自整定在進料和排料過程 中,有時會有少量的物料粘于稱量斗壁, 導致零點漂移。為修正稱量誤差, 在每次進料之前, 由PLC 控制自動稱量空斗質(zhì)量 m0 , 并把 m0 作為下一次進料稱量質(zhì)量( m)的參考零點。通過運算可得到物料的實際質(zhì)量 m= m - m0。這樣可以保證每次實際進料量的值, 不會由于外因引起的零點漂移而受到的影響。

3. 2 進料閾值設定

采用快速進料和微調(diào)進料, 既可以保證進料速度, 又可增加包裝計量準確性?？焖龠M料閾值設定為目標值的 85% , 使進料速度快。微調(diào)進料可以保證加料的精確度, 微調(diào)進料閾值等于目標值減去過沖量。

3. 3 過沖量自整定[ 8]

當微調(diào)進料閥停止加料時, 從料口到稱量斗之間有一段飛流物料! , 這部分物料最終將落入包裝袋中, 使實際質(zhì)量超過定量包裝的目標值, 同時在加料過程中, 由于物料的沖擊, 會過成瞬時質(zhì)量增加, 這種現(xiàn)象稱為過沖量。實際加料量等于微調(diào)進料和過沖量之和。本系統(tǒng)采用負反饋偏差控制技術來實現(xiàn)自動修正過沖量?；驹硎歉鶕?jù)上次稱量值與目標值的偏差來調(diào)整本次稱量過程中產(chǎn)生的過沖量, 通過調(diào)整微進料閥門啟閉時間, 來減小稱量值與目標值的偏差, 以提高定量包裝的精度。

3. 4 良好的人機交互界面

系統(tǒng)具有良好的人機交互界面, 通過按鈕可選擇幾種生產(chǎn)線上常見的小雜糧種類和包裝目標值。通過修改程序可實現(xiàn)其它品種的自動包裝。本系統(tǒng)通過 TD200 實現(xiàn)了稱量結果的動態(tài)顯示, 包裝袋裝滿后自動實現(xiàn)聲光報警。

4 結論

通過以上論述, 完成了小雜糧定量稱重自動包裝系統(tǒng)的設計。其特點在于, 系統(tǒng)以傳感器的輸出信號為判斷依據(jù), 以PLC 為控制中樞, 以鏈傳動為物料的傳送單元器, 配以相關的執(zhí)行驅(qū)動器件, 使系統(tǒng)可自動運行; 并實現(xiàn)了零點漂移自整定和過沖量自整定等功能; 具有良好的人機界面和編程功能, 使得該系統(tǒng)可適用于不同的小雜糧定量包裝。現(xiàn)場使用一年來,系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。

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