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1概述
我公司年產磷酸二銨、氯基復合肥、硫基復合肥、BB肥共80萬噸,存在著大量化肥包裝任務,而我公司原設計的生產能力為24萬噸化肥,使用的是機械杠桿式包裝秤,其包裝精度和包裝速度都較低,維護量大,且型號較老,給備品備件的準備帶來不便。而現在的生產能力已經擴大到年產80萬噸,對化肥的包裝速度和精度提出了更高的要求,化肥包裝成了制約生產的一個大問題,為滿足生產的需要,我們決定將原包裝秤改成用PLC控制的全電子定量包裝秤,其包裝速度可達6001200包/小時,精度可達0.10.2。目前,我公司共有8臺用PLC控制的全電子定量包裝秤在運行,獲得了較滿意的效果。
2PLC的結構組成及工作原理
由于可編程控制器PLC是一種專門用于工業(yè)生產過程控制的現場設備,其構成控制系統(tǒng)簡單,用簡單的編程方法存入存貯器內,接上相應的輸入輸出信號,便可構成一個完整的控制系統(tǒng),不需要繼電器,轉換開關等,它的輸出可直接驅動執(zhí)行機構,中間一般不需要設置轉換單元,因而大大簡化了硬件的接線電路,且可編程序控制器采用集成電路,可靠性要比有接點的繼電器系統(tǒng)高得多。因而大大減少了維護量,且改變控制功能容易,可以在線修改程序,很容易實現控制功能的改變。
PLC一般由中央處理器CPU,存儲器,輸入/輸出組件,電源,編程器等幾部分組成。如圖1:

當它要完成控制任務時,是在其硬件的支持下,通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來完成的,PLC的系統(tǒng)程序和用戶程序都存放在存儲器中,現場輸入信號經輸入組件處理后,送到CPU按照用戶程序存儲器中安放的指令去執(zhí)行邏輯或算式運算,同時發(fā)出相應的控制指令,經輸出組件處理后傳送到現場去驅動相應的執(zhí)行機構動作,從而完成相應的控制任務。PLC工作時是按周期(掃描周期)以掃描方式執(zhí)行用戶程序的,即從首地址開始,按先上后下的次序(掃描每一個梯級時,按先左后右的次序)逐個的進行循環(huán)掃描。也就是每一次狀態(tài)變化需要一個掃描周期,其循環(huán)掃描時間一般為幾毫秒至幾十毫秒,PLC整個工作過程大致可分為內部處理、通信、輸入處理、執(zhí)行程序和輸出處理幾部分。
3PLC在電子定量包裝秤中的應用
電子定量包裝秤主要由稱重控制顯示儀表主柜(內有PLC,稱重顯示控制儀F800、I/O接口裝置,控制按鈕,顯示警告燈等)、加料系統(tǒng)、放料系統(tǒng)、夾袋系統(tǒng)、稱料斗、傳感器、氣動系統(tǒng)、現場控制柜等組成。
稱重傳感器將實際的重量轉換成毫伏電信號送給稱重顯示控制儀F800,F800將模擬量電信號轉換成數字量電信號,并與面板設定值進行比較,通過PLC輸出開關信號控制粗加料,細加料機構進行快慢加料或停止加料,從而完成定量加料過程,將包裝袋夾上夾袋機構后,物料便自動從稱量斗中灌進包裝袋,然后將袋子釋放到履帶機上送去縫包,從而完成自動稱量包裝過程。其工作原理如圖2:

由于包裝量大,選用的包裝秤均采用雙秤結構,首先確定I/O點數,PLC控制系統(tǒng)的輸入信號:秤啟動(A秤/B秤)、秤停止(A秤/B秤)、是否接近零點值(A秤/B秤)、是否到粗加料值(A秤/B秤)、是否到細加料值(A秤/B秤)、是否欠/過量值(A秤/B秤)、是否完成稱重(A秤/B秤)、清倉按鈕(A秤/B秤)、消警按鈕、袋釋按鈕、夾袋、關秤共計20點。
PLC控制系統(tǒng)的輸出信號:打開/關閉粗加料門(A秤/B秤)、打開/關閉細加料門(A秤/B秤)打開/關閉放料門(A秤/B秤)、加料指示燈(A秤/B秤)秤重完成指示燈(A秤/B秤)、零點超差指示燈(A秤/B秤)欠/過量程指示燈(A秤/B秤)、夾袋、聲音報警共計16點。在確定了PLC輸入輸出點數后,再加上1020的備用量。我們選用日本FX系列小型PLCFX0N—60MR,該型號PLC是模塊式的結構,配置組合非常靈活,體積小巧,功能強大,運行速度快,使用梯形圖編程,完全滿足控制要求。
稱重顯示儀我們選用日本某公司產品F800,該稱重顯示控制儀為專用稱重儀表,它體積小巧,功能強大,運行速度快,用戶界面友好,操作維護簡便,可靠性高,完全能滿足儀表的顯示要求。
4PLC在化肥包裝中的改進應用實例:
4.1以前,我公司定量包裝秤無自動剪線功能,需要一名操作工剪線,既浪費了人力,又降低了包裝速度。針對這一問題,在PLC可編程控制器中編程,順利地實現了自動剪線功能。
化肥包裝線袋由履帶機傳送,縫包機內光電感開關,產生一個接點信號使交流接觸器吸合,縫包機啟動。在控制縫包機的交流接觸器背包上取一個常開接點信號給PLC可編程控制器第21個輸入接點,并取該點的下降沿即縫包機停的信號,此時PLC內中間繼電器M10觸發(fā),延時0.5秒,使包裝袋上部拉直,剪刀容易剪斷包裝線,PLC內中間繼電器M20觸發(fā),PLC第20個輸出接點接通,剪線電磁閥動作,剪刀剪線時間為0.3秒。PLC內時間繼電器1至59為0.1秒的時間單位。若包裝袋尾部留線不合適,可調整剪線時間K3。

4.2我公司化肥包裝嚴格執(zhí)行國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局頒布的《定量包裝商品計量監(jiān)督管理辦法》,本著“為農民服務”的企業(yè)精神,決不讓一包短斤少兩的化肥出廠。以前需要包裝人員及時發(fā)現超重、欠重的化肥,給包裝人員的工作帶來一定的難度,如今我利用PLC編程,設置了一段聲光報警程序,使包裝人員很容易地發(fā)現重量不合格的化肥。
F800稱重顯示儀稱完(X4/X14)一包化肥,如果超差(X3/X13),則送出接點信號至PLC,此時未按消警按鈕X16,則超差燈Y17/Y18會亮且閃爍,同時輸出到Y30接點,并通過中間繼電器驅動報警器,發(fā)出“超差”的聲音。其梯形圖如下:

5PLC在使用中應注意的問題:5.1輸入輸出接點的保護A:空端子上禁止接線。
B:嚴禁將交流電源線接到輸入端子或+24V端子上,否則會燒壞PLC。
C:輸入信號與輸出信號線不能混合在同一根電纜內,禁止輸入、輸出信號線與其他動力線使用同一根保護管或捆扎在一起。
5.2PLC的抗干擾措施
A:抑制電源引入的干擾,在PLC電源的輸入端加裝隔離變壓器和濾波器。
B:PLC最好安裝專用接地線,接地線最好用截面積10mm2以上的銅線,接地點盡量靠近PLC,接地電阻一般應小于10歐姆。
6結束語
在全電子定量包裝秤的維護中,由于PLC可靠性高,易于操作,不易發(fā)生故障。儀表維護主要在現場,集中在重量傳感器,執(zhí)行氣缸及電磁閥等。只要了解清楚全電子定量包裝秤的軟硬件設計原理和機械結構,便能對癥下藥,減少儀表維護量。
經過多年的連續(xù)生產使用,我公司已成功應用PLC可編程控制器改進了八套定量包裝秤(雙秤)。包裝精度和速度以及合格率比以前的機械秤都有較大提高,每年的節(jié)約成本30多萬元。包裝能力,設備運轉率等各項技術性能指標均達到了預期要求,滿足了工藝連續(xù)生產的要求,降低了包裝工的勞動強度,大大提高了工作效率。
 

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深圳市卓禾儀器有限公司是一家專門從事稱重儀表和全自動包裝碼垛生產線的研發(fā)及生產的高新技術企業(yè)，所生產的JY500系列稱重顯示控制器（包括配料秤儀表、皮帶秤儀表、包裝秤儀表、重量變送器等）高速高精度，使用壽命長。卓禾儀器有十數年的現場校驗經驗，在業(yè)內有良好的口碑，且有專門的售后工程師幫忙解決產品使用過程中遇到的技術問題，客戶可以放心省心順心的使用我司的產品。如果對我司的產品感興趣，歡迎咨詢。