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1原粉體包裝機(jī)工藝及改造項(xiàng)目

粉體行業(yè)的自動(dòng)微粉定量包裝機(jī)系列開發(fā)于20世紀(jì)90年代末，該設(shè)備主要功能是將微粉及微納米粉自動(dòng)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(shí)完成袋裝物料的計(jì)量。從包裝到計(jì)量整個(gè)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(jì)量稱重等機(jī)構(gòu)等組成。

1.1目前存在的問題

產(chǎn)品開發(fā)較早，控制系統(tǒng)技術(shù)相對(duì)落后，包括硬件和軟件的更新；產(chǎn)品自身功能多年沒有發(fā)展，有些工藝相對(duì)落后，根據(jù)市場需求，需完善包裝工藝過程；產(chǎn)品技術(shù)性能老化，面臨被新產(chǎn)品替代，帶來市場需求量減少。存在潛在的危機(jī)；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(chǎn)品相比價(jià)格較貴

1.2改造項(xiàng)目

基于包裝新工藝的需求及節(jié)能考慮，包裝輸料電機(jī)增加變頻器控制；增加包裝負(fù)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(duì)象

①供料用下料閥電機(jī)：自帶減速24rad/min；三相380V，50Hz；功率1.1kW。受控于料位計(jì)，實(shí)現(xiàn)包裝自動(dòng)供料。②包裝輸料電機(jī)：三相380V，50Hz；功率：5.5kW。由變頻器控制，控制信號(hào)來自稱重傳感器，經(jīng)PLC處理后控制變頻器。實(shí)現(xiàn)大投和小投二段速度給定（改進(jìn)前大投和小投只改變閥口，輸料速度不變）。③用于負(fù)壓脫氣的水環(huán)泵電機(jī)，由PLC控制啟停。④用于氣壓輔助輸料的氣動(dòng)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(jì)量稱重由稱重顯示儀表輸出，稱重信號(hào)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(jī)、下料閥電機(jī)、水環(huán)泵電機(jī)的過載保護(hù)及報(bào)警指示。

2CP1E小型PLC簡介

CP1E小型PLC是由世界著名PLC生產(chǎn)廠商歐姆龍公司近二年推出的經(jīng)濟(jì)、易用、高效產(chǎn)品，分為基本型CP1E-E和應(yīng)用型CP1E-N兩種。歐姆龍CP1E小型機(jī)的推出，對(duì)一些應(yīng)用小型機(jī)的用戶是一個(gè)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(kuò)展點(diǎn)數(shù)都有所提高，尤其是CP1E-E基本型更具有較高的性價(jià)比。因此用CP1E-E基本型代替一些只應(yīng)用基本控制功能的應(yīng)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(jìn)行編輯、設(shè)定和監(jiān)控；可通過市售的USB電纜與計(jì)算機(jī)輕松實(shí)現(xiàn)連接；30點(diǎn)以上CPU單元可通過連接擴(kuò)展I/O單元增加容量；30點(diǎn)以上CPU單元可通過連接擴(kuò)展單元增加模擬量I/O或溫度輸入；快速響應(yīng)輸入；輸入中斷；完整的高速計(jì)數(shù)器功能。

2.2CP1E-E小型PLC與原機(jī)CPM1A主要參數(shù)對(duì)比將I/O30點(diǎn)原機(jī)可編程序控制器CPM1A與CP1E的主要參數(shù)進(jìn)行比較?？梢钥闯龆N機(jī)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(chǔ)上有所提高，控制性能優(yōu)于原產(chǎn)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(duì)粉體包裝機(jī)控制的整體設(shè)計(jì)

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(diǎn)數(shù)來選擇40點(diǎn)基本型CP1E-E40-DR繼電器輸出的小型PLC，整個(gè)包裝過程由PLC來實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的輸入、輸出邏輯關(guān)系并實(shí)時(shí)指示運(yùn)行狀態(tài)、料位狀態(tài)以及各工作電機(jī)報(bào)警情況并及時(shí)處理。

3.3應(yīng)用中解決的問題

①控制包裝輸料電機(jī)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(dòng)包裝同時(shí)與閥口包裝不同的就是PLC控制托袋機(jī)構(gòu)上升，托起包裝袋，包裝結(jié)束后托袋機(jī)構(gòu)延時(shí)下降。③料位假象的處理是在包裝啟動(dòng)延時(shí)3s后，對(duì)料位計(jì)感應(yīng)面進(jìn)行一次脈沖噴吹清理。④輸出重量信號(hào)的稱重顯示儀為晶體管TTL電平輸出，它作為PLC重量信號(hào)輸入時(shí)，由于PLC輸入電壓為+24V,所以稱重顯示儀輸出需經(jīng)電平轉(zhuǎn)換到+24V后輸入給PLC。⑤包裝脫氣的負(fù)壓采用水環(huán)真空泵來產(chǎn)生，由PLC控制啟停、過載保護(hù)及報(bào)警顯示。⑥報(bào)警顯示通過一個(gè)報(bào)警指示燈由PLC輸出不同頻率的閃爍信號(hào)，指示不同事件的報(bào)警。

本機(jī)設(shè)計(jì)為輸料電機(jī)過載指示燈常亮；下料閥電機(jī)過載指示燈以1s脈沖閃爍；水環(huán)泵電機(jī)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(chǎn)品的性價(jià)比，省略了一些高級(jí)功能，其中包括內(nèi)部時(shí)鐘。這樣就沒有內(nèi)部時(shí)鐘繼電器，報(bào)警程序中利用CP1E-E內(nèi)部時(shí)間繼電器編制了1s和2s時(shí)鐘繼電器203.02和203.04程序。當(dāng)事件(過載）發(fā)生時(shí)，觸發(fā)時(shí)鐘繼電器，通過內(nèi)部時(shí)間繼電器T20、T210.5s的延時(shí)，達(dá)到1s脈沖輸出，改變T020、T021的延時(shí)時(shí)間，輸出不同頻率的脈沖。圖中SP1重量大投值輸出，這時(shí)給運(yùn)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(biāo)值。同樣也可以編制2s時(shí)鐘繼電器輸出。

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