1　引　言

随着社会经济的发展及人们生活水平的不断提高, 定量商品的合格率远不能达到人们满意的要求, 主要原因是计量设备的技术落后。目前, 小量程商品的定量大多采用容积计量, 速度快, 但精度较低;称重式设备精度较高, 主要依赖于进口,价格昂贵, 一般企业承受不了。针对此种情况, 结合多年生产衡器的经验, 充分吸收国外先进技术,开发出适合我国国情的小型多头快速全自动定量包装机。

它是根据预先设定的程序自动完成物料的供给、 计量、 充填、 包装及成品输送等功能。研制中,充分利用了 PLC 的特点, 采用模块化设计思想,根据需要选用双头秤、 三头秤或四头秤组合的方式同时工作, 既克服了容积定量准确度低的缺点,又克服了原来仅依靠单头秤速度慢的缺点, 可靠性较好, 可推广使用。

2　系统结构组成及其工艺过程

2. 1　系统的结构组成

全自动定量包装机主要是由自动定量秤和自动包装机 2大部分组成。主要是由储料仓、 秤架、 计量斗、 称重传感器、 状态传感器、 给料机构、气路系统和控制柜等组成; 自动包装机根据用户的需要可选配市场上销售的包装机( 技术较成熟, 本文不作详细介绍) 。

2. 2　系统的工艺过程

称量开始时, 由粗、 细给料机同时向计量斗中供料, 当计量斗中给料量达到提前量时, 粗给料机停止给料, 细给料机继续给料, 当计量斗达到终值时, 细给料机也停止给料。包装机送准包装信号后, 计量斗门打开, 卸料至包装机, 在 PLC 的集中控制下, 4 个计量斗按照上述的工作过程协调工作, 交替卸料, 与包装机同步运行, 形成既相互独立, 又相互联系的工作体系。

3　控制系统的设计

3. 1　控制系统的硬件组成

为满足设计要求及系统接口的需要, 系统共需 32 个输入点和 36 个输出点, 同时考虑到系统工作性能及可靠性, 选用三菱公司的 FX2-80MR型集中进行控制。其输入信号主要包括状态传感器输入信号、 包装机准包装信号、 仪表定值输出信号、 系统自检/ 工作信号等; 输出信号主要包括电机控制信号、 仪表定值输入信号、 电磁阀控制信号、 给料机控制信号及报警信号等。 

3. 2　控制系统功能

1) 自检功能　将旋钮置于自检状态, 控制系统逐一点亮模拟盘上的指示灯, 以检测给料机构及气路系统是否工作完好。

2) 手动/ 自动功能　将旋钮置于手动状态,用于系统初始时, 对每头秤单独进行调试, 使其准确度和速度达到最优, 若没有手动调试功能, 系统调试时, 4 头秤同时工作, 给调试带来极大不便。将旋钮置于自动状态, 循环程序工作, 系统按程序的要求自动进行给料、 称量、 包装及成品输送工作。

3) 报警功能　运行中, 仪表出现错误或定量物品出现超量、 欠量时, 系统发出报警信号, 以便进行故障排除或将超量、 欠量的物品挑选出去, 以保证系统正常进行和定量物品的准确度。

3. 3　软件设计

系统运行前先判断是处于运行状态, 还是处于校准状态。 若处于校准状态, 可对仪表进行功能参数设定和校秤; 若处于运行状态, 则进行自检和工作状态判断。 自检状态下, 可检测给料机构及气路系统是否工作完好; 若处于工作状态, 先运行初始化程序, 利用 M8002 运行开始接通、 然后断开的特性, 使循环程序在工作前将计量斗中的物料卸完,计量斗去皮重后, 循环程序准备工作; 同时还用来检测仪表是否出错, 若有错误, 程序不能正常工作, 发出报警信号, 以便排除。接着进行手动和自动状态判断, 若处于手动状态, 进行手动操作, 若处于自动状态, 循环程序工作, 粗、 细给料机同时给料, 当重量达到提前量时, 停止粗给料, 当达到终值时, 停止细给料, 仪表显示稳定后, 计量斗门打开放料。 程序设计中, 充分考虑到计量斗卸料程序, 开始时不受计量斗顺序影响, 当包装机发出准包装信号时, 无论哪头秤先到达终值, 都可以卸料, 当 1 头秤处于卸料状态时, 其他几头秤禁止卸料, 即所谓的卸料互锁。若有 2 头秤( 或 3、 4 头秤) 同时到达终值时, 程序设计从 1 号到 4 号秤顺序卸料。为了节约系统运行时间, 利用 PLC 的特性, 借助中间继电器, 将动作执行继电器线圈集中在一起, 共同完成系统的动作。

4　结　语

样机经过用户试用表明, 采用 PLC 集中进行控制, 达到了预期设计的目的, 量程为 100～2 000 g, 定量速度为 20～60 袋/ min, 定量准确度为±0. 1%～±0. 2%。可广泛应用于食品、 粮食、医药、 化工等行业, 大大提高了工作效率。同时系统还留有RS232、 RS422 接口, 可直接与打印机连接, 打印报表, 也可与微机进行通讯, 进行数据管理; 另外, 系统自身还具有自动累计重量、 定量袋数等功能。

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