1原粉体包装机工艺及改造项目

粉体行业的自动微粉定量包装机系列开发于20世纪90年代末，该设备主要功能是将微粉及微纳米粉自动灌装到多种形式袋口密封的包装袋。如袖口袋、阀口袋，并能同时完成袋装物料的计量。从包装到计量整个系统用的是欧姆龙CPM1A小型PLC控制，系统由供料、输料、输料控制、气压辅助输料、计量称重等机构等组成。

1.1目前存在的问题

产品开发较早，控制系统技术相对落后，包括硬件和软件的更新；产品自身功能多年没有发展，有些工艺相对落后，根据市场需求，需完善包装工艺过程；产品技术性能老化，面临被新产品替代，带来市场需求量减少。存在潜在的危机；电气元件，包括PLC采购上越来越不方便，而且与目前更新换代产品相比价格较贵

1.2改造项目

基于包装新工艺的需求及节能考虑，包装输料电机增加变频器控制；增加包装负压脱气功能；增加敞口包装功能；解决料位假象，增加清料位功能。

1.3改造后主要控制对象

①供料用下料阀电机：自带减速24rad/min；三相380V，50Hz；功率1.1kW。受控于料位计，实现包装自动供料。②包装输料电机：三相380V，50Hz；功率：5.5kW。由变频器控制，控制信号来自称重传感器，经PLC处理后控制变频器。实现大投和小投二段速度给定（改进前大投和小投只改变阀口，输料速度不变）。③用于负压脱气的水环泵电机，由PLC控制启停。④用于气压辅助输料的气动电磁阀，由PLC控制输出。包括：胀袋、压袋、托袋、阀口、输料、清积粉、清出料口、清料位等。⑤计量称重由称重显示仪表输出，称重信号来自称重传感器，由PLC控制包装的定量输出。⑥包装输料电机、下料阀电机、水环泵电机的过载保护及报警指示。

2CP1E小型PLC简介

CP1E小型PLC是由世界著名PLC生产厂商欧姆龙公司近二年推出的经济、易用、高效产品，分为基本型CP1E-E和应用型CP1E-N两种。欧姆龙CP1E小型机的推出，对一些应用小型机的用户是一个很好的选择，CP1ECPU单元的指令执行刷新速度，指令种类以及最大I/O扩展点数都有所提高，尤其是CP1E-E基本型更具有较高的性价比。因此用CP1E-E基本型代替一些只应用基本控制功能的应用型CPM系列小型PLC不失为最好的选择。

2.1CP1E-E小型PLC主要特性

可通过CX-programmer专用软件进行编辑、设定和监控；可通过市售的USB电缆与计算机轻松实现连接；30点以上CPU单元可通过连接扩展I/O单元增加容量；30点以上CPU单元可通过连接扩展单元增加模拟量I/O或温度输入；快速响应输入；输入中断；完整的高速计数器功能。

2.2CP1E-E小型PLC与原机CPM1A主要参数对比将I/O30点原机可编程序控制器CPM1A与CP1E的主要参数进行比较。可以看出二种机型出自于同一厂商，硬件兼容性及功能参数在原有的基础上有所提高，控制性能优于原产品。编程方式上CP1E与PC之间通讯为USB接口，更加方便程序的上下载。

3CP1E-E小型PLC对粉体包装机控制的整体设计

3.1系统主控电路

3.2I/O的输入、输出分配

根据输入、输出的总点数来选择40点基本型CP1E-E40-DR继电器输出的小型PLC，整个包装过程由PLC来实现控制系统的输入、输出逻辑关系并实时指示运行状态、料位状态以及各工作电机报警情况并及时处理。

3.3应用中解决的问题

①控制包装输料电机的变频器采用英威腾的交流三相380VCHF100A-5R5G/7R5P/5.5kW矢量型通用型变频器。采用外控端子控制方式，由PLC输出Q100.03和Q100.02控制变频器速度1（外接端子S1端）及速度2（外接端子S2端）。②敞口包装通过更换出料口部件，由PLC选择输入后，启动包装同时与阀口包装不同的就是PLC控制托袋机构上升，托起包装袋，包装结束后托袋机构延时下降。③料位假象的处理是在包装启动延时3s后，对料位计感应面进行一次脉冲喷吹清理。④输出重量信号的称重显示仪为晶体管TTL电平输出，它作为PLC重量信号输入时，由于PLC输入电压为+24V,所以称重显示仪输出需经电平转换到+24V后输入给PLC。⑤包装脱气的负压采用水环真空泵来产生，由PLC控制启停、过载保护及报警显示。⑥报警显示通过一个报警指示灯由PLC输出不同频率的闪烁信号，指示不同事件的报警。

本机设计为输料电机过载指示灯常亮；下料阀电机过载指示灯以1s脉冲闪烁；水环泵电机过载指示灯以2s脉冲闪烁。CP1E-E基本型PLC为了最大限度提高产品的性价比，省略了一些高级功能，其中包括内部时钟。这样就没有内部时钟继电器，报警程序中利用CP1E-E内部时间继电器编制了1s和2s时钟继电器203.02和203.04程序。当事件(过载）发生时，触发时钟继电器，通过内部时间继电器T20、T210.5s的延时，达到1s脉冲输出，改变T020、T021的延时时间，输出不同频率的脉冲。图中SP1重量大投值输出，这时给运行指示提供1s闪烁脉冲，提示操纵者包装大投完成，包装重量就要接近目标值。同样也可以编制2s时钟继电器输出。

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