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近年來國內(nèi)各行業(yè)普遍提高了對包裝重要性的認識，機電一體化技術(shù)已越來越受到各方面的關(guān)注,規(guī)?；a(chǎn)的企業(yè)日益增多，作為傳統(tǒng)行業(yè)之一的包裝工業(yè)，呈快速發(fā)展態(tài)勢,在機電一體化技術(shù)迅速發(fā)展的今天，包裝機已全部實現(xiàn)了自動化。
1自動包裝生產(chǎn)線
乙烯自動包裝生產(chǎn)線包括稱重、供袋、裝袋、折邊、縫紉、放倒、壓平、金屬檢測及碼垛等工作步驟。全自動包裝機是集機電一體化、光電檢測、步進電機自動跟蹤糾偏等功能于一體,計量精確,符合行業(yè)標準，并且具有性能穩(wěn)定、操作維護方便、效率高等特點，保證自動包裝線穩(wěn)定。
乙烯自動包裝生產(chǎn)線，可以實現(xiàn)自動制袋、自動上料、自動計量、自動封裝等多項功能，并可對生產(chǎn)過程進行實時監(jiān)控,完成自動診斷、自動報警和數(shù)據(jù)上傳等功能。根據(jù)工藝要求，乙烯自動包裝生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)由人機界面操作及顯示系統(tǒng)、制袋控制系統(tǒng)、送料計量控制系統(tǒng)、封裝控制系統(tǒng)組成。20世紀50年代中期，出現(xiàn)了現(xiàn)代分理論，其中最常用的方法是動態(tài)規(guī)劃和極小值原理⑴。
主要環(huán)節(jié)是自動定量稱重,精度為0.2%(25kg±0.05kg),速度為600袋/h(6s1袋)。采用微機控制靜重法，包括粗流、中流、細流、截流控制及降量補償與修正,執(zhí)行器件為高速汽缸,其結(jié)構(gòu)示意見圖1。

2工作原理及工作時序
測力傳感器副操作閥主操作閥傳力杠稱重箱排副閥汽缸自動化水平在制造工業(yè)中不斷提高，應(yīng)用范圍正在拓展。包裝行業(yè)中自動化操作正在改變著包裝過程的動作方式。實現(xiàn)自動控制的包裝系統(tǒng)能夠極大地提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，顯著消除包裝工序造成的誤差，有效減輕職工的勞動強度并降低能源和資源的消耗。自動包裝線的關(guān)鍵在于依據(jù)生產(chǎn)加工或包裝過程，設(shè)計出一個能夠得以實現(xiàn)自動控制的結(jié)構(gòu)方案。自動裝置的選擇取決于這一過程的需求及特性。促進包裝自動化設(shè)計的主要動力在于產(chǎn)品生產(chǎn)總的通過量。生產(chǎn)線的速度越快，應(yīng)用自動抓手和分類裝置有助于降低自動器的工作負荷，而跟隨包裝件的標準自動器可能會越少。生產(chǎn)線速度不但影響到處理產(chǎn)品的自動化裝置，對可視檢驗也有影響。為了達到有效可視檢測技術(shù)，必須表明幾項相關(guān)問題,其中包括:零件圖形一致性、檢測可重復(fù)性、傳遞速度一致性,需要完成檢測的數(shù)量和合適的軟件程序等。這些因素突出地影響到一個可視系統(tǒng)的形式和成本。按一般規(guī)則,需檢測的數(shù)量越多，視頻運轉(zhuǎn)速度就越快，這樣就會導(dǎo)致更復(fù)雜更昂貴的結(jié)構(gòu)方案。當視頻裝置與自動機構(gòu)組合成一體后，整個自動器就能連續(xù)一致地并以可重復(fù)方式實現(xiàn)包裝件的定向和展現(xiàn)。
送料計量控制系統(tǒng):送料計量啟動信號為ON時,送料開始，送料用伺服電機根據(jù)觸摸屏設(shè)定的參數(shù)工作。檢測填充量,伺服電機根據(jù)計量值的不同完成加速填充粗流、均速填充中流、微量填充細流,填充結(jié)束進給到位。在全部的送料過程中，觸摸屏實時跟蹤、顯示各個數(shù)據(jù)變化，一旦有故障，不合理的數(shù)據(jù)出現(xiàn)，整個機器就會停止，并強行報警。
乙烯自動包裝線的稱重過程采用粗流、中流、細流三級投料方式。
粗流及中流為定時控制，時間可由面扳撥盤選擇，它決定了稱重速度，若粗流為0.7s,中流為1s,調(diào)整內(nèi)錐體的高度，使落料為90%左右，得最快稱重速度。
細流為稱重控制，落料速度為0.8kg/s,它主要影響稱重精度。當計算機判定到25kg時副操作閥關(guān)閉，細流結(jié)束。
為了對下一次稱量補償，設(shè)置了靜止1s的階段,讓一直處于振蕩狀態(tài)的稱體振幅減小,然后進行重量復(fù)測，得到差值，并連同前7次稱量時差值歷史記錄一并考慮，算出修正量,實現(xiàn)降量跟蹤補償。
最后旋轉(zhuǎn)汽缸動作，打開稱重箱下部的排料閥門,0.6s后關(guān)閉，把稱好的料卸入編織袋。
3誤差分析
影響稱重精度的主要環(huán)節(jié)是荷重傳感器、供橋電源、橋路放大器及模數(shù)轉(zhuǎn)換。
荷重傳感器致關(guān)重要，選用新西蘭PT公司產(chǎn)品WB100型,梁式結(jié)構(gòu)，應(yīng)變?nèi)珮?，精?.05%,溫度誤差容限0.035%,滯后誤差0.03%o
應(yīng)變橋供電采用恒壓方式，由二級反饋式穩(wěn)壓構(gòu)成，穩(wěn)定度為0.01%(電源波動10%),0.02%(負載變化0?100%),0.001(溫度范圍0~40%)。
橋路放大器由兩級構(gòu)成,前級采用交叉耦合差動跟隨集成運算放大器,具有高度穩(wěn)定性，后級采用倒向比例放大，總體增益1000倍，非線性誤差0.001%,增益溫度系數(shù)為10xW6/t，輸入偏置電壓溫漂0.25Mv/to模數(shù)轉(zhuǎn)換選用積分型高精度12bitA/D芯片ICL7109,非線性誤差0.024%,溫度系數(shù)為5x10-6/況。
按環(huán)境溫度變化范圍20±20C考慮。
分項誤差
八=V(0.05%)2+(0.035%)+(0.03%)2
=0.068%
y2=J(0.01%濱+(0.02%)+(0.001%x20)2
=0.03%
為=J(0.001%尸+(0.0001%x20)2+(湍96x2q)2
=0.083%
y4=J(0.024%)2+(0.0005%x20)2
=0.026%
正態(tài)分布誤差
丫=J片+    +y：=0.11%
最大可能誤差
/max=為+72+>3+丫4=0•2%
可見按最大可能誤差綜合亦能滿足系統(tǒng)要求,在前述分析中可見溫度附加誤差(兀的第二項，為的第三項，為的二、三項，匕的第二項)是總誤差的，即隨時記憶零點,情況將得到很大改善。
實際工作中由于稱重速度很快,另一項不容忽視的誤差是由沖擊振動所引起的，必須采取有效措施⑶。
4沖擊振動的處理
電子稱機械部分40kg的稱重箱連同傳力應(yīng)變梁基本上是一個二階振動系統(tǒng)，在粗流落料的沖擊下立刻進入振蕩狀態(tài)，固有頻率大致為40Hz,整個工作循環(huán)6s內(nèi)振幅仍不能削減到零，是影響稱重精度中的最危險因素,為此主要釆取3項措施：

圖3振動示意圖
Fig.3Vibrationdrivingcircuit

4.1加入有源濾波器
前述橋路放大器的第二級，除對恒定分量放大8倍之外，還兼有三階有源濾波的功能。見圖3,對40Hz的交變信號形成60db的衰減，因此，雖然稱體一直處于振蕩狀態(tài)，但送給模數(shù)轉(zhuǎn)換的信號只有較小的波動，為同時保持快速性,要精心設(shè)計和調(diào)節(jié)參數(shù),使衰減帶斜率很陡。
4.2積分型A/D轉(zhuǎn)換
ICL7109±是雙積分型12bit模數(shù)轉(zhuǎn)換器，對交變信號具有原理性的平均作用，但要選擇積分時間為交變信號周期的整倍數(shù)，這里調(diào)整時鐘電路的RC常時,使積分周期為200ms,不但對通過有源濾波器的40Hz的殘余振動信號有抑制作用，而且對工頻干擾又可有效的消減，但轉(zhuǎn)換速度就顯得十分不夠了，因細流速度為0.8g/ms,200ms可流出160g,這顯然與50g的誤差容限不相適應(yīng)，故此細流過程中差200g滿25kg以前為稱重控制，末一段根據(jù)所差的數(shù)量設(shè)置一定的延時截流來結(jié)束稱重，前題是細流流量應(yīng)該恒定。
4.3沖擊量修正
上述措施仍不足以完全消除沖擊誤差,故此設(shè)置了靜止1s并復(fù)測重量，得本次沖擊誤差,每次沖擊誤差都是在衰減振動過程中隨機測得的，基本符合正態(tài)分布，因此連同前7次沖擊誤差的歷史記錄作均方根處理，得出最佳沖擊補償量,作為下一次的修正。
5結(jié)語
乙烯自動包裝生產(chǎn)線經(jīng)過長時間的調(diào)試和生產(chǎn)實驗得到實際應(yīng)用。國產(chǎn)化的自動包裝生產(chǎn)線最大特點就是最適合于中國國情，整個系統(tǒng)完全參照中國人的習(xí)慣，最適合于國人工程開發(fā)、系統(tǒng)設(shè)計、硬件組態(tài)和軟件編制。本稱重控制系統(tǒng)的計算機選用工業(yè)級8位單片機8031,引入多種防護措施后抗干擾能力良好，經(jīng)72h連續(xù)運行考核無任何異常，最高速度可調(diào)致5s一袋，精度優(yōu)于0.2%,功能完善、性能可靠，具有先進、經(jīng)濟、實用、可靠、靈活的顯著特點,不僅提高了系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟性,而且大大提高了系統(tǒng)的靈活性，為不同客戶的不同需求提供了靈活的解決方案。與引進的西德、日本計量稱相比毫不遜色。

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