为适应不同消费需求，目前市面上袋装面粉有多种规格。面粉自动包装机包装精确度直接影响着面粉生产厂信誉和消费者利益，包装速度直接影响着生产厂家的经济效益。传统的包装机包装品种单一或包装品种少，包装速度慢，包装精确度低。为解决这一难题，本设计对传统的工艺设备进行改造，应用称重传感器与可编程序控制器（ＰＬＣ），将自动化技术、计算机技术、网络通信技术和多媒体技术综合应用于面粉包装控制系统，在ＰＬＣ的输入输出端增添模拟量Ｉ／Ｏ模块，通过模拟量进行控制，保证设备精准、安全、稳定运行，实现对多种重量等级面粉的高精度定量称量和自动包装［１］。

１　设备组成及工艺控制流程

１．１　设备组成

面粉包装机设备由自动电子称、输送机和缝口机组成。自动电子称由给料机构、称重料斗、称重传感器、夹袋机构、揉袋机构等组成，其中给料机构由存料斗、给料叶轮和给料门等组成。动力设备给料电机、输送机电机和缝口电机工作分别完成送料、输送和缝口，给料门、卸料门的开关、夹袋和揉袋动作均由气缸推动，是由相应的电磁阀线圈通过断电来控制。

面粉包装

１．２　工艺控制流程

面粉包装机工艺流程［２］。秤斗门处于关闭状态，存料斗内有料时，则打开给料门，并至开度最大，给料电机开始工作将料送入秤重料斗中，当传感器检测秤斗物料到达预设重量时，改变给料门的开度大小，实现快、中、慢三级进料。当达到包装预设重量时，给料电机停止工作，打开秤斗门，同时起动揉实机，卸料完成后秤斗门自动关闭，揉实机延时停止工作，启动输送机，当运行到某一位置时，输送机减速，同时起动缝口机，缝口完毕后碰行程开关，缝口机停止工作，输送机升速，延时一段时间输送机停止工作。

面粉包装

２　控制系统硬件组成

２．１　ＰＬＣ

ＰＬＣ是整个控制系统的核心，采用西门子公司Ｓ７－２００系列的主控模块ＣＰＵ２２４。ＣＰＵ２２４有１４个输入点，１０个输出点，可连接７个扩展模块，最大扩展到１６８路输入／输出点或３５路模拟输入／输出点［３］。

２．２　Ｉ／Ｏ模块及接口

系统需要检测称料斗内面粉的重量、给料门的开度及控制给料门的开度，增添１块模拟量输入／输出模块ＥＭ２３５ＡＩ４／ＡＱ１。

输入端连接数字量信号和模拟量信号。其中，数字量信号为存料斗高、低料位信号、夹袋信号、秤斗卸料门关开位置信号、输送机减速信号、缝口机停止工作信号和各接触器的辅助常开触点；模拟量信号为称料斗内面粉的重量、给料门开度大小。

输出端中数字输出端连接控制各台电动机动作的接触器线圈、控制卸料、夹袋和卸袋气缸动作的电磁阀线圈和控制给料机、输送机速度的变频器的多段速度控制端子；模拟输出端接控制给料门开度的气动ＰＩＤ调节阀［４］。

２．３　触摸屏

ＭＴ８０００触摸屏采用高可靠性精密电阻式工业级触控面板，保证精确的触控精度。同时，其表面硬度高，触控寿命长，能够满足工业环境需求。可与ＰＬＣ直接通讯，无需ＰＬＣ运行任何附加程序即可进行数据传输。本设计在触摸屏中设计了按钮、信号灯、报警器、数据监视显示器、计算机操作面板、实时监测画面等，以完成对ＰＬＣ的操作及对现场设备运行状况的监视。

３　主要控制内容

面粉包装智能控制的目标是：①生产过程安全可靠；②根据包装重量等级自动调节给料电机速度及给料阀门开度大小，自动化程度高；③不仅生产效率高，而且包装精度高。为实现上述目标，该控制系统的主要控制内容如下。

３．１　程序预选功能

用ＥａｓｙＢｕｉｌｌｇｅｒ８０００软件做程序。

各矩形方框都相当于１个开关元件，用手触摸时，该开关处于闭合状态；未触摸时，该开关处于断开状态；用手触摸某矩形方框后，选择相应等级包装重量，系统通过判断该开关的闭合和断开情况执行相应程序，而跳过其它重量等级加工程序［５］。

３．２　面粉包装各设备的驱动及停止控制

按照生产工艺要求，控制各设备的驱动与停止。以给料机为例。系统运行后，当存料斗有料（即料位高于低料位）和秤斗门处于关闭状态，打开开料门时驱动给料机，当秤斗内面粉达到预设重量时，给料电机停止工作。系统运行信号Ｍ０．０＝１，存料斗有料Ｉ０．０＝０，秤斗门关闭Ｉ０．３＝１，给料门打开信号Ｍ０．１＝1，这４个条件满足Ｑ０．０＝１，给料机工作；当秤斗内面粉达到预设重量时，Ｍ０．２＝１，Ｑ０．０＝０，给料机停止工作。其它设备的程序编制方法与此相同，由工艺要求分析出该设备驱动所满足的条件，找出这些条件和ＰＬＣ中一一对应的元件，这些元件的常开触点（满足条件是单元内容为１时）或常闭触点（满足条件是单元内容为０时）串联，然后与停车时的条件对应ＰＬＣ中单元的常闭触点串联来驱动该设备对应ＰＬＣ输出继电器线圈。

３．３　给料机速度控制

在提高供料速度和计量精度的双重要求下，给料机对不同重量等级的面粉包装品须有不同的速度，包装品的重量越小对应的给料机的速度就小［６］，鉴于此采用变频器来控制给料机的速度，使其工作在４个频率下，每个速度对应两个重量等级。Ｑ　０．６、Ｑ０．７的状态组成了４种组合００、０１、１０、１１，每个组合对应一个速度，即：当包装２．５ｋｇ或５ｋｇ时，就控制程序Ｑ０．６＝０，Ｑ０．７＝０，给料机在最低的速度下运行。依此类推，其它不再一一叙述。

３．４　称重重量控制

对某一定量面粉包装品，为保证精度，采用“先快后慢，先大量后小量”［７］的三级进料方式，通过控制给料门的开度大小来实现。开始进料时，给料门开度最大，以在较短的时间加入较多数量的面粉；当加入到快给料设定值时，给料门开度减小到中间某个位置；当加入到中给料设定值时，给料门开度减小到最小值；当加入到慢给料设定值时，料门关闭，给料机停止工作。快、中、慢给料设定值是影响包装重量精度和包装速度的一个重要参数，根据多年经验，编制了快、中、慢给料设定值与包装重量等级的对应表和查表程序。一般来讲，快、中、慢给料设定值为额定重量的７１％～７５％、８９％～９５％和９９．０％～９９．８％。若发现包装精度不满足要求时，随时变更该表数值。除此之外，给料门开度大小是影响包装重量精度的一个关键参数。控制给料门开度，系统采用了气动ＰＩＤ调节阀，并设计有检测开度大小的电信号。当该信号不满足要求时，软件程序根据偏差大小，选取合适的的ｋｐ、ｋＩ、ｋｄ值，自动调节ＰＬＣ模拟输出端，使给料门开度快速增大或减小，很快地满足要求。

３．５　故障停车和事故报警

运行过程中，某台设备发生故障时，控制该设备的接触器常开触点断开，而接触器常开触点接到了ＰＬＣ输入端，ＰＬＣ就会检测到该输入端的状态发生了改变，软件已编制相应的程序，即一旦输入端的状态由“１”变为了“０”，控制故障点至料源侧的设备的接触器线圈断电，这些设备就会瞬时停车；控制故障点以后设备的接触器线圈顺序延时断电，并顺序延时停车，同时驱动故障显示灯闪烁，显示故障设备［５］。

４　结果与分析

系统改造后，对５，１０ｋｇ的面粉随机抽样进行检测。称量精度大大提高了，５ｋｇ和１０ｋｇ袋装面粉分别由原来的平均绝对误差１６．６８，２７．８８ｇ下降到了７．５２，８．２６ｇ，误差值下降率分别为４８．３％，７０．４％。

面粉包装

５　结论

本控制系统通过应用ＰＬＣ作为动态称量包装测控设备，在硬件中使用了高精度气动ＰＩＤ调节阀，软件设计可根据需要方便地改变快、中、慢给料设定值和快、中、慢给料时对应阀门的开度，较好兼顾了称量速度与称量精度的要求，实现了称量包装自动化生产中包装品种的多样化和动态称重的高精度计量；采用ＥａｓｙＢｕｉｌｌｇｅｒ８０００触摸屏软件，实现面粉包装控制系统的整体监控，具有三维动画、语音等多媒体功能，人机界面友好，具有软／硬件报警功能，方便了解报警点和报警状态。该系统不仅具有控制功能，而且具有管理功能，能够提供数据显示、多媒体显示，进行声、光报警。经过近两年的运行实践，表明该系统性能可靠、自动化程度高、操作方便。

 

 

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