1引言
近几年来，随着经济的发展和人们生活水平的提高，小袋包装食品已走进千家万户，目前小袋包装食品已进入成长期，大多数食品定量主要采用容积计量，速度快，精度较低，定量商品的合格率远不能达到人们满意的要求。为此经常引起消费者和生产厂家的经济纠纷，严重影响消费关健词/Keywords者的权益和生产厂家的信誉。针对此情PLC-况，我公司结合自身多年生产衡器的经绿色设计与制造检验，充分了解吸收国外先进技术，开发出定量包装机，一种模块化全自动定量包装机。该系统可控制系统广泛应用于化工、医药、食品、粮食、饲料、检测等行业，适用于颗粒状、块状、条状、片状等物料。
2绿色设计与制造
绿色设计与制造是人类可持续发展的必由之路，特别是进入21世纪的中国，环境保护问题是人类最为关心的问题之一，它将生态环境和经济社会连结成一个协调发展的有机整体，要求经济发展必须考虑自然生态环境的长期承载能力，满足人类长远生成的需要。
在系统的设计过程中，从系统的方案设计到成品的生成，包括生产过程中的周转物、回收物及废弃物等，都充分地利用绿色设计的新思想。例如系统方案设计选择时，将绿色设计新思想摆在首位，在满足生产工艺、保证产品质量的前提下，尽可能多地采用绿色设计；当在满足生产工艺、保证产品质量和采用绿色设计产生冲突时，釆取资金倾斜政策，以满足实际需要。在系统设计阶段，将影响环境因素及预防污染的措施纳入产品设计中，将环境性能作为产品设计的目标和出发点，使生产对环境的污染减少到最小，从根本上防治了污染，节约了能源和资源。设计中，釆用组态软件进行控制，真正体现人性化设计，全面实现生产过程自动化，大大减少劳动强度、提高生产效率、降低噪声污染、节约电能及减少对电网的冲击。在物流过程中，实现将物料进行全密封装置,从而杜绝了粉状及粉粒状物料对周围环境的污染，保护工人的身体健康，物料从原料开始到包装成品的过程中，采用全密封，全过程自动监控。
3系统特点及功能
该系统是一种集自动控制技术、计量技术、新传感器技术、计算机管理技术于一体的机电一体化产品，它是根据预先设置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。
(1)自动化程度高
系统采用当前最为流行的组态软件进行开发设计，画面逼真，组态灵活，将PLC及二次仪表等设备进行连接，构成有机的整体。
(2)模块化设计
采用模块化设计思想，根据需要选用双头秤、三头秤或四头秤自由组合的方式，这样既可保证定量准确，又能提高计量速度。
(3)可操作性好
只需按下操作按钮或在组态画面上点击相应按钮就能完成所需要的工作，大大提高了劳动生产率，满足现代化生产的需要。
(4)可靠性好
由于采用高可靠性能的三菱公司生产的FX2N型PLC及工控机进行控制，同时采用CAD进行优化设计，保证系统具有较高的可靠性。
(5)可塑性强
与上位机进行通信，并将数据传送给上位机进行处理，并可通过PLC的裕量接口与外围设备进行联络，保证现场的设备都能准确完成所需的功能。
4主要技术指标
最大秤量：20~2000g；
称量速度：20~120袋/min;
称量精度：±0.2%~±1.0%(取决于物料的性质)；
外形尺寸：1880mmx1800mmx860mm;自重：480kg;
平均功耗：2kWo
5系统结构组成
该系统主要由工控机(内装工业控制用组态软件)、自动定量秤、自动包装机三大部分组成。工业控制机主要用于完成设备的操作、对流水线的工艺装置的监视及数据管理；自动定量秤主要由储料仓、秤架、计量斗、称重传感器、状态传感器、给料机构、气路单元、控制单元等组成，主要用于完成物料的计量；自动包装机主要由自动套袋机构、热合机构、传送机构、编码打印机构、控制单元等组成,主要用于物料的包装、编码打印及成品输送等功能。

6PLC控制系统
6.1FX2N型PLC的性能特点
(1)可靠性高。I/。均采用光电耦合，二次电路设有C-R滤波器，防止混入输入接点的振动噪声和输入线的噪声引起误动作，具有很强的抗干扰能力，能用于较恶劣的环境。
(2)抗干扰性好。采用模块结构和软件控制，省去硬件开发工作，大大提高了系统的抗干扰性。
(3)通用性好，使用方便、灵活。在不改变硬件的情况下，修改PLC内部软件可实现不同的控制要求，大大减少调试的工作量，提高工作效率，使系统的柔性大大提高。
(4)增加RS232BD接口板，方便地实现与上位机之间的通信。
6.2PLC控制系统实现的功能
(1)用于控制该系统与周边系统的联锁控制。
(2)用于控制系统中电机的起停，大、小振动给料机的起停，挡板升降，料门开闭，计量斗切换等。
(3)用于检测状态传感器的工作状态。
(4)用于监控现场的异常情况，并进行报警。
(5)将系统的工作情况传送给上位机，并由上位机进行监控。
6.3PLC控制系统硬件组成
系统涉及的周围设备较多，用户不同，连接的接口数量也不一样，考虑到系统的通用性、可扩展性及技术的成熟性，系统设计时综合考虑性能价格比，选用了三菱公司生产的FX2N型可编程控制器(带RS232BD接口)，系统自身需32个输入点；36个输出点，同时考虑现场的可扩展性，选用三菱公司生产的FX2N—80MR型可编程控制器。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、仪表定值信号、自检/工作信号、联锁信号等；输出信号主要包括电机控制信号、电磁阀、报警、提示等信号。
6.4PLC控制系统的软件设计
PLC控制系统是该系统的控制核心，PLC流程图如图2所示。

系统采用现场控制、盘控和上位机三级控制方式。现场控制优先于盘控，盘控优先于上位机控制，即当处于现场控制时，盘控和上位机不能进行控制，但上位机能够采集现场数据。系统运行前首先判断是否处于运行状态，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，粗细給料机同时给料，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，当有1头秤处于卸料状态时，其他几头秤禁止卸料，即所谓卸料互锁。若有2头秤(或3、4头秤)同时到达终值时，程序设计从1号称到4号秤顺序卸料。
6.5仪表及PLC与上位机的通信连接及程序设计
设计中，4台仪表采用RS485总线型式与上位机COM1端口进行连接；而PLC采用内置RS232与上位机COM2端口连接，通信方式采用半双工方式，同步起动停止，波特率为9600,数据位8位,停止位2位，偶校验，点对点传输方式。由于上位机和PLC控制柜距离较远，约100m左右，直接进行通信，信号不能有效传输。设计时采用OEA1D1通用型RS232-RS485转换器，实现RS232电平和RS485电平互相转换，保证数据进行远距离传输。同时对PLC软件进行编程处理，利用特殊数据寄存器D8120来实现PLC和上位机之间的通信，其通信连接程序如图3所示。

7组态软件设计
(1)采集的数据：①采集4台仪表的重量、毛重、净重、超量及欠量值。②采集PLC的开关量参数。③采集中控室上位机有关参数。
(2)软件功能：①釆集现场数据，便于集中管理，并将数据传到上位机。②采集现场信号，监视与控制流水线的工作状况。③点击组态画面上相应的按钮，完成需要的工作。
8结束语
通过现场调试及用户现场的使用情况来看，系统的可靠性好、操作简单、维护方便，系统的精度高，不但保证了产品的质量和产量，同时又克服了环境污染问题，为企业创造良好的经济效益。

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