PLC在稱重式自動定量包裝機上的應用

1、1 / 6 隨著機械自動化水平的不斷提高， 自動控制技術在定量包裝生產中應用越來越多，在糧食、化肥、飼料和輕工等行業(yè)中都有廣泛應用。稱量包裝技術的發(fā)展大致經歷了手工稱量、繼電器控制、稱重儀表控制、plc 控制等幾個階段。相對于傳統(tǒng)的稱重儀表控制，應用plc 和觸摸屏組成的控制系統(tǒng)便于將開關量設置、復位操作以及設定和修改系統(tǒng)參數(shù)功能有機的結合，提高機器速度和精度。2. 包裝機的工作原理2.1 包裝機的組成稱重式自動定量包裝機由供料部分、稱重部分與卸料部分組成。 供料部分分為儲料斗和重力供料裝置。 儲料斗用于存儲需要灌裝的物料，重力供料裝置主要是向稱量料斗中提供物料。稱重部分即稱量斗，它通過和稱重

2、傳感器相連，測量物料重量。卸料部分用來完成標準重量物料的卸料裝袋過程。如圖1 所示，為包裝機的組成圖。2.2 工作原理稱重式自動定量包裝機的工作原理流程圖如圖2 所示。當儲料斗中物料足夠，在重力的作用下進入重力供料裝置，完全打開料門進入大給料狀態(tài)。當?shù)竭_給定大給料重量時，關閉給料門，留一條狹縫，進入小給料狀態(tài)。當?shù)竭_給定小給料重量時，完全關閉給料門，經過一定的空中落料，稱量斗穩(wěn)定，并且卡袋機構卡緊時，卸料門打開，物料進入放料斗，再落入袋內，完成一個包裝循環(huán)。2 / 6 3.控制系統(tǒng)硬件設計該系統(tǒng)主要為開關量控制， 料門的全部動作由氣缸驅動， 而氣缸又由相應的電磁閥控制。設備即可以手動操作也可以

3、自動操作。手動操作要求用按鈕對機器的每一步運動單獨進行操作控制。自動操作要求按一下自動/ 手動選擇開關，機器自動地、連續(xù)不斷地周期性循環(huán)。在工作中若按下停止按鈕，則機器繼續(xù)完成一個周期的動作，回到初始狀態(tài)后自動停止?？刂葡到y(tǒng)框圖如圖3 所示。3 / 6 根據(jù)稱重式自動定量包裝機的操作和控制要求，控制系統(tǒng)選用西門子公司的simatics7-200 系列 plc，此系列的plc 具有結構緊湊、模塊化、可擴展性強、指令集豐富等特點。所選cpu 的型號為 cpu 226 ac dcrel，它提供24 個數(shù)字量輸入和16 個數(shù)字量輸出，輸入輸出接口電路均采用了光耦合電路， 對外界接口具有很強的適應性。

4、并且 2 個 rs485 通訊/ 編程口，具有 ppi 通訊協(xié)議、 mpi 通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。由于要處理傳感器的模擬量輸入信號， 所以擴展了一個 em 235 模擬量處理模塊，該模塊具有 4 路模擬量輸入。pop 文本顯示器對整個系統(tǒng)進行過程監(jiān)控顯示以及參數(shù)設定等功能，可以通過ppi 協(xié)議和 s7-200 系列 plc 的編程口或擴展通訊口直接通訊。4.控制系統(tǒng)軟件設計控制系統(tǒng)軟件設計為各功能軟件設計，包括顯示功能、參數(shù)設定功能、自動修正給料量功能、通訊功能等。如圖4 所示為軟件系統(tǒng)的總體結構。4.1 稱重信號處理由于稱量信號存在干擾，需要對信號進行濾波處理，并判斷信號是否穩(wěn)定，讀數(shù)

5、是否準確。 所謂數(shù)字濾波， 就是通過一定的計算或判斷程序減少干擾在有用信號4 / 6 的比重，是一種程序濾波即軟件濾波。常見的濾波方法有限幅濾波、限速濾波、中值濾波、滑動平均濾波等。本系統(tǒng)采用滑動平均濾波方法，系統(tǒng)采集的信號是與重量成正比的電壓信號。這類信號的特點是存在一個平均值，信號在某一數(shù)值范圍附近作上下波動，在這種情況下僅取一個采樣值作為判斷依據(jù)顯然是不準確的。采用滑動濾波方法可以得到較好的效果。該方法采用最新采集的一個數(shù)據(jù)替換n 個暫存數(shù)據(jù)中的最早的一個數(shù)據(jù)，使得n 個暫存數(shù)據(jù)始終是最近的數(shù)據(jù)。求平均后所得數(shù)據(jù)既反映了最近的數(shù)據(jù)變化，又克服了隨機誤差帶來的響。所求的平均值為標準差為當標

6、準差 小于設定值時， 則系統(tǒng)穩(wěn)定， 當前值即為稱量值。 根據(jù)系統(tǒng)要求的精度不同，可以設定不同的值。4.2 plc 程序設計根據(jù)稱重式自動定量包裝機的操作要求，確定各動作的順序和相互之間的關系，畫出程序流程圖，再由plc 輸入輸出的邏輯關系編寫出梯形圖。本系統(tǒng)輸入端口定義為自動手動按鈕、 卡袋復位按鈕、單步執(zhí)行按鈕、總復位按鈕、停止按鈕、卡袋開關等，輸出端口定義為稱量斗穩(wěn)定指示、大給料氣缸動作、小給料氣缸動作、卸料氣缸動作 、 卡袋氣缸動作、系 統(tǒng) 報警等。輸出采用 西 門子公司step7-micro/win32 軟件進行編寫，程序流程圖如圖5 所示。5 / 6 4.3 pop 文本畫面設計pop-hmi 除 lcd 顯示窗之外，還有22 個薄膜開關按鍵，其中16 個按鍵能被設定成特殊的功能鍵，用來完成畫面跳轉，開關量、位狀態(tài)設定等功能。本系統(tǒng)中通過pop-hmi 可以設定灌裝目標重