一、引言

    近年来，随着市场经济的发展，物质生活水平的提高，人们对包装的要求越来越高，迫切需要大量快速、准确的包装设备，而小型定量包装设备又在其中占有相当大的比例，广泛应用于食品、医药、化工等行业。目前，市场上的小型定量包装设备大多采用容积式计量方式，其速度快，成本低，但准确度不高；还有少数采用称重式计量方式，虽然准确度高，但速度低，造价高，一直没被广泛采用。为解决这一矛盾，我们尝试设计了一种新型的称重式小型定量包装设备，并根据市场调研，将其定量在500—2000g/袋。

二、主要结构

    该设备共分为两大部分，即称重和包装部分。

    包装部分可直接采用市场上的自动包装机，能完成制袋、封口、打印生产日期、计数、成品输送等功能。

    称重部分执行计量功能，是重点设计对象，它主要由料仓、振动给料机、分料器、称量

料斗、称重传感器、状态传感器、电气控制柜、电磁阀箱等组成（如图1所示）。为解决包装速度与准确度之间的矛盾，称重部分采用了“双头分斗”方式。所谓“双头”，即除料仓外的给料和称重部分具有完全相同的两组装置，这两组装置同时协调工作，使工作效率提高一倍；所谓“分斗”，就是每组的称重料斗有粗细两个料斗且同时称重，这就再次缩短了称重时间，最终可使包装速度达到20-60袋/秒

    给料机构分为两级，上级振动给料机接受料仓物料，经分料器分别送往下级的粗细振动给料机，后者又分别将物料送至粗细称量料斗进行称重。细料斗位于粗料斗的正下方。每个料斗都装有称重传感器，后者可采用精度为0.02%的电阻应变式传感器。料仓和粗细振动给料机均装有检测开关，用于监视料位和物流。电气控制柜内部装有PLC，、称重仪表、控

制开关和控制电路。

三、称重部分工作原理

    图2给出了一组给料装置的结构。系统启动后，其工作过程为：首先粗给料，到达设定

值后，粗给料停止，粗料斗卸料至细料斗，其后开始细给料。与此同时，又开始第二袋的粗给料。当细给料到达设定值后，停止细给料，并将细料斗中已完成粗细给料的第一袋物料卸至包装部分。第二袋粗给料到达设定值后，停止粗给料，待细料斗卸料完毕后，再卸料至细料斗。接着，粗细料斗再次分别进行第三袋和第二袋的称重过程，如此循环下去。
 

    另一组给料装置的工作过程与此完全相同。两组装置协调工作时，某一组细料斗卸料完毕后，要延时一段时间，另一组细料斗才开始卸料。如此形成两个彼此独立而又互相影响的称重单元。

四、电气设计

    在电气设计中，硬件的选择和软件的编制都要满足上面所述的工作过程的要求。为达到较高的反应速度，我们选择了CB920仪表。该仪表的采样速度为70次/秒，灵敏度达到0. 5uV/d，具有多个输出控制点。四台仪表分别接受四只传感器的输出信号。PLC是电气控制柜的核心，由于包装设备工作起来具有连续性、频繁性，所以要求PLC的接点能长期频繁快速的工作。为此，我们选用了三菱FX2 -64MT型晶体管可编程控制器。为了提高可靠性，在PLC与外部负载间还连有中间继电器。

在硬件结构的基础上，能否使设备正常工作并发挥最大的工作效率，其关键是软件。
 

    其中，XO～X17为CB920仪表的输出控制信号；SP1检测料仓料位，SP2 - SP5决定分料器的位置；K1为启动并关；由于输入输出点数太多，不便于用手动操作检测控制回路的完好，所以在软件中加了一部分自诊断程序，用于工作前自检．K2即用于选择自检方式。

    输出点控制各给料机的启停和分料器、给料机挡板、料斗门处的气缸，Y20作为称重仪表的启动信号，Y30作为料仓输料电机的控制信号。

    上述的硬件和软件能使称重部分在高准确度、高速度的条件下工作，最终准确度可达±0.2-1%，较好地解决了速度与准确度间的矛盾，满足了市场的需求。当然，在总体调试时，需以实际经验确定给料机、仪表及PLC的各种参数，使设备工作在最佳状态下，发挥出最高的效率。

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