1概述
我公司年产磷酸二铵、氯基复合肥、硫基复合肥、BB肥共80万吨,存在着大量化肥包装任务,而我公司原设计的生产能力为24万吨化肥,使用的是机械杠杆式包装秤,其包装精度和包装速度都较低,维护量大,且型号较老,给备品备件的准备带来不便。而现在的生产能力已经扩大到年产80万吨,对化肥的包装速度和精度提出了更高的要求,化肥包装成了制约生产的一个大问题,为满足生产的需要,我们决定将原包装秤改成用PLC控制的全电子定量包装秤,其包装速度可达6001200包/小时,精度可达0.10.2。目前,我公司共有8台用PLC控制的全电子定量包装秤在运行,获得了较满意的效果。
2PLC的结构组成及工作原理
由于可编程控制器PLC是一种专门用于工业生产过程控制的现场设备,其构成控制系统简单,用简单的编程方法存入存贮器内,接上相应的输入输出信号,便可构成一个完整的控制系统,不需要继电器,转换开关等,它的输出可直接驱动执行机构,中间一般不需要设置转换单元,因而大大简化了硬件的接线电路,且可编程序控制器采用集成电路,可靠性要比有接点的继电器系统高得多。因而大大减少了维护量,且改变控制功能容易,可以在线修改程序,很容易实现控制功能的改变。
PLC一般由中央处理器CPU,存储器,输入/输出组件,电源,编程器等几部分组成。如图1:

当它要完成控制任务时,是在其硬件的支持下,通过执行反映控制要求的用户程序来完成的,PLC的系统程序和用户程序都存放在存储器中,现场输入信号经输入组件处理后,送到CPU按照用户程序存储器中安放的指令去执行逻辑或算式运算,同时发出相应的控制指令,经输出组件处理后传送到现场去驱动相应的执行机构动作,从而完成相应的控制任务。PLC工作时是按周期(扫描周期)以扫描方式执行用户程序的,即从首地址开始,按先上后下的次序(扫描每一个梯级时,按先左后右的次序)逐个的进行循环扫描。也就是每一次状态变化需要一个扫描周期,其循环扫描时间一般为几毫秒至几十毫秒,PLC整个工作过程大致可分为内部处理、通信、输入处理、执行程序和输出处理几部分。
3PLC在电子定量包装秤中的应用
电子定量包装秤主要由称重控制显示仪表主柜(内有PLC,称重显示控制仪F800、I/O接口装置,控制按钮,显示警告灯等)、加料系统、放料系统、夹袋系统、称料斗、传感器、气动系统、现场控制柜等组成。
称重传感器将实际的重量转换成毫伏电信号送给称重显示控制仪F800,F800将模拟量电信号转换成数字量电信号,并与面板设定值进行比较,通过PLC输出开关信号控制粗加料,细加料机构进行快慢加料或停止加料,从而完成定量加料过程,将包装袋夹上夹袋机构后,物料便自动从称量斗中灌进包装袋,然后将袋子释放到履带机上送去缝包,从而完成自动称量包装过程。其工作原理如图2:

由于包装量大,选用的包装秤均采用双秤结构,首先确定I/O点数,PLC控制系统的输入信号:秤启动(A秤/B秤)、秤停止(A秤/B秤)、是否接近零点值(A秤/B秤)、是否到粗加料值(A秤/B秤)、是否到细加料值(A秤/B秤)、是否欠/过量值(A秤/B秤)、是否完成称重(A秤/B秤)、清仓按钮(A秤/B秤)、消警按钮、袋释按钮、夹袋、关秤共计20点。
PLC控制系统的输出信号:打开/关闭粗加料门(A秤/B秤)、打开/关闭细加料门(A秤/B秤)打开/关闭放料门(A秤/B秤)、加料指示灯(A秤/B秤)秤重完成指示灯(A秤/B秤)、零点超差指示灯(A秤/B秤)欠/过量程指示灯(A秤/B秤)、夹袋、声音报警共计16点。在确定了PLC输入输出点数后,再加上1020的备用量。我们选用日本FX系列小型PLCFX0N—60MR,该型号PLC是模块式的结构,配置组合非常灵活,体积小巧,功能强大,运行速度快,使用梯形图编程,完全满足控制要求。
称重显示仪我们选用日本某公司产品F800,该称重显示控制仪为专用称重仪表,它体积小巧,功能强大,运行速度快,用户界面友好,操作维护简便,可靠性高,完全能满足仪表的显示要求。
4PLC在化肥包装中的改进应用实例:
4.1以前,我公司定量包装秤无自动剪线功能,需要一名操作工剪线,既浪费了人力,又降低了包装速度。针对这一问题,在PLC可编程控制器中编程,顺利地实现了自动剪线功能。
化肥包装线袋由履带机传送,缝包机内光电感开关,产生一个接点信号使交流接触器吸合,缝包机启动。在控制缝包机的交流接触器背包上取一个常开接点信号给PLC可编程控制器第21个输入接点,并取该点的下降沿即缝包机停的信号,此时PLC内中间继电器M10触发,延时0.5秒,使包装袋上部拉直,剪刀容易剪断包装线,PLC内中间继电器M20触发,PLC第20个输出接点接通,剪线电磁阀动作,剪刀剪线时间为0.3秒。PLC内时间继电器1至59为0.1秒的时间单位。若包装袋尾部留线不合适,可调整剪线时间K3。

4.2我公司化肥包装严格执行国家质量监督检验检疫总局颁布的《定量包装商品计量监督管理办法》,本着“为农民服务”的企业精神,决不让一包短斤少两的化肥出厂。以前需要包装人员及时发现超重、欠重的化肥,给包装人员的工作带来一定的难度,如今我利用PLC编程,设置了一段声光报警程序,使包装人员很容易地发现重量不合格的化肥。
F800称重显示仪称完(X4/X14)一包化肥,如果超差(X3/X13),则送出接点信号至PLC,此时未按消警按钮X16,则超差灯Y17/Y18会亮且闪烁,同时输出到Y30接点,并通过中间继电器驱动报警器,发出“超差”的声音。其梯形图如下:

5PLC在使用中应注意的问题:5.1输入输出接点的保护A:空端子上禁止接线。
B:严禁将交流电源线接到输入端子或+24V端子上,否则会烧坏PLC。
C:输入信号与输出信号线不能混合在同一根电缆内,禁止输入、输出信号线与其他动力线使用同一根保护管或捆扎在一起。
5.2PLC的抗干扰措施
A:抑制电源引入的干扰,在PLC电源的输入端加装隔离变压器和滤波器。
B:PLC最好安装专用接地线,接地线最好用截面积10mm2以上的铜线,接地点尽量靠近PLC,接地电阻一般应小于10欧姆。
6结束语
在全电子定量包装秤的维护中,由于PLC可靠性高,易于操作,不易发生故障。仪表维护主要在现场,集中在重量传感器,执行气缸及电磁阀等。只要了解清楚全电子定量包装秤的软硬件设计原理和机械结构,便能对症下药,减少仪表维护量。
经过多年的连续生产使用,我公司已成功应用PLC可编程控制器改进了八套定量包装秤(双秤)。包装精度和速度以及合格率比以前的机械秤都有较大提高,每年的节约成本30多万元。包装能力,设备运转率等各项技术性能指标均达到了预期要求,满足了工艺连续生产的要求,降低了包装工的劳动强度,大大提高了工作效率。
 

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