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1包裝機基本構成及工作原理
供料、稱重以及卸料等部分組成了稱重式定量包裝設備。其中供料部分由包括重力供料設備及蓄料斗。儲料斗的主要作用是對灌裝物料進行存儲，重力供料設備主要作用是將物料提供給稱量料斗。稱重部分的主要作用是連接稱重傳感設設備，對物料重量進行測量。卸料部分主要用于物料卸料裝袋。
在儲料斗內存有足夠的物料時，利用自身重量使物料進入供料設備，將料門完全打開進行大給料。當大給料的重量達到給定標準時，將給料門關閉，僅留一處狹縫，然后進行小給料，當達到小給料給定標準時，將給料門完全關閉，經過空中抖落，穩(wěn)定稱量斗，同時在卡緊卡袋機構時，打開卸料門，然后放料斗中進入物料，最終落入袋中，則整個包裝過程完成。
2系統(tǒng)設計
2．1硬件設計
組成該系統(tǒng)的主要硬件包括控制開關量的設備、氣缸、電磁閥等。在氣缸驅動下完成所有料門動作，氣缸受控于相應電磁閥。設備有自動、手動兩種操作方式。自動操作時需要手動選擇或者按壓自動開關，機器開始周而復始地、自動循環(huán)。如果工作過程中，按壓停止按鈕，機器在做完一個周期性動作后，至初始狀態(tài)停止工作。以稱重式定量包裝設備控制及操作要求為依據(jù)，該控制系統(tǒng)所應用的PLC為SIMATICS7－200系列，該系列PLC具有緊湊的結構、模塊化、豐富的指令集及較強的可擴展性等優(yōu)勢。
選用266AC/DC/ＲEL型CPU，數(shù)字的輸入量為24和16，輸出與輸入接口處的電路為光耦合式，對外接口的適應性較強。兩個ＲS485編程及通訊口，有自由式的通訊能力及MPI、PPI通訊協(xié)議。因為傳感設備模擬量的輸入信號需要處理，所以設置了EM235模擬量的處理模塊，可輸入4路的模擬量。PUP顯示設備具有監(jiān)控顯示系統(tǒng)過程及設定參數(shù)等作用，通過S7－200PLC擴展通訊或者編程口及PPI協(xié)議進行直接通訊。
2．2軟件設計
2．2．1信號處理
因為存在稱量信號的干擾，所以需要濾波處理信號，并對信號的穩(wěn)定性及讀數(shù)的準確性進行判斷。數(shù)字濾波指的是利用判斷程序或者一定計算，使有用的信號比重所受干擾減少，屬于軟件濾波。其中限速/限幅、滑動平均、中值等濾波方式最為常見。
本系統(tǒng)所采用的濾波方法為滑動平均式，所采集的電壓信號和重量是正比關系，擁有一個平均的數(shù)值是該類信號最大的特點，在一定數(shù)值范圍的附近信號上下波動，顯然這時只進行一個數(shù)值的采取為判斷提供依據(jù)是缺乏準確性的。而滑動濾波的方法所取得的效果較好，該方法是用一個最新采集來的數(shù)據(jù)將若干個暫存的數(shù)據(jù)中最早的數(shù)據(jù)替換掉，使得若干暫存的數(shù)據(jù)一直都是最近數(shù)據(jù)。平均后得到的數(shù)值不僅是最近數(shù)據(jù)變化的反映，同時又使隨機誤差產生的影響大大減小。在標準差比設定值小的情況下，系統(tǒng)比較穩(wěn)定，稱量值為當前值。然后根據(jù)系統(tǒng)不同的精度要求，進行不同值的設定。
2．2．2設計PLC程序
以稱重式定量包裝設備操作的要求為依據(jù)，對各種動作順序及其相互關系進行確定，然后繪制程序的流程圖，根據(jù)PLC的輸入和輸出之間邏輯關系進行梯形圖的編寫。本系統(tǒng)的輸入口可定義為卡帶復位式按鈕、手動自動按鈕、總復位式按鈕、卡帶開關、單步執(zhí)行式按鈕等，輸出端則可定義為大、小給料的氣缸動作、稱量斗的穩(wěn)定指標、卡帶氣缸的動作、卸料氣缸的動作以及報警等，采用軟件STEP7－Micro/WIN32進行輸出編寫。
2．2．3設計文本畫面
本系統(tǒng)的POP－HMI包括顯示窗LC、22個開關鍵，設定其中的16個鍵為特殊功能鍵控制畫面的跳轉、設定位狀態(tài)、開關量等。本系統(tǒng)利用POP－HMI進行灌裝目標的重量及大、小給料量的設定，并對稱量重量進行實時監(jiān)控，進行灌裝數(shù)據(jù)查看。
3分析稱重誤差
傳感設備動態(tài)測量產生的誤差、采集數(shù)據(jù)的模塊精度、下料沖擊、秤體的震動以及存留于空中的物料等因素將會對稱重設備的性能產生較大影響。其中傳感設備動態(tài)測量中產生誤差的原因是因為動態(tài)測量中，測量重量不斷發(fā)生變化。傳感設備每接受一個重量，該重量的受力狀態(tài)會發(fā)生改變。在改變的過程中，實際的重量與測量所得的重量相差較大。同時克服秤體震動也是一個難題，因為稱重式定量包裝設備的執(zhí)行機構為氣動閥門，閥門動作會引起秤體發(fā)生震動，而受秤體震動的影響，計量斗也會產生震動，在物料檢測信號中會加入因震動而產生的信號，對真實信號造成干擾。下料過程中，物料落入計量斗時產生沖擊重量，關閉備料斗后一些物料仍舊在空中運動等都會對檢測結果的真實性造成影響。采用高精度的SIMAICS7－200稱重模塊可使以上誤差得以有效克服。
4結語
完成系統(tǒng)設計后，實施多次的模擬實驗，結合現(xiàn)場的調試狀況實施修正。投入運行之后，系統(tǒng)具有可靠穩(wěn)定的性能，達到各項工藝的設計要求，提高了產品質量及生產效率，實現(xiàn)了電氣與機械控制的一體化，具有廣泛的應用價值。

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