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現(xiàn)代包裝技術(shù)日益向著高度機(jī)械化和自動(dòng)化的方向發(fā)展,各類(lèi)物品的包裝作業(yè), 大多數(shù)都采用了自動(dòng)包裝機(jī)械和自動(dòng)包裝生產(chǎn)線來(lái)完成。相比之下, 農(nóng)產(chǎn)品的包裝發(fā)展稍有不足, 本文結(jié)合小雜糧生產(chǎn)的實(shí)際情況研制了小雜糧自動(dòng)定量包裝系統(tǒng)的控制系統(tǒng)。

1 自動(dòng)控制系統(tǒng)介紹

可編程控制器[1] 在機(jī)電一體化產(chǎn)品中應(yīng)用范圍極廣, 具有工作可靠、可與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)直接輸入輸出連接、組合靈活、編程容易、安裝簡(jiǎn)單、維修方便、運(yùn)行迅速等優(yōu)點(diǎn)。

1. 1 組成

本系統(tǒng)主要由主控單元、電子稱(chēng)重計(jì)量單元[ 2] 、物料傳輸單元和封口單元等組成。主控單元是由 PLC[3] 及其相應(yīng)的控制執(zhí)行電路組成的, 主要實(shí)現(xiàn)了定量稱(chēng)重包裝系統(tǒng)各個(gè)工序的自動(dòng)控制功能。電子稱(chēng)重計(jì)量單元是由稱(chēng)重傳感器及相應(yīng)的測(cè)量和顯示儀表構(gòu)成, 實(shí)現(xiàn)了小雜糧的稱(chēng)重分包和單包裝質(zhì)量數(shù)字顯示。物料傳輸單元主要是由電動(dòng)機(jī)控制的鏈傳動(dòng)系統(tǒng)組成, 實(shí)現(xiàn)了對(duì)包裝件的傳送。封口單元按產(chǎn)品和包裝的不同自動(dòng)執(zhí)行封包動(dòng)作。

1. 2 原理

本系統(tǒng)以傳感器的輸出信號(hào)為判斷依據(jù), 實(shí)現(xiàn)物料的自動(dòng)定量包裝[4- 5] 。其基本工作過(guò)程分為稱(chēng)量、排料、傳輸和封口4 個(gè)階段。稱(chēng)量開(kāi)始時(shí)[6- 7], PLC 控制器控制料斗的進(jìn)料閥打開(kāi), 當(dāng)稱(chēng)量斗中物料達(dá)到加料閾值時(shí), 進(jìn)料閥關(guān)閉, 稱(chēng)量過(guò)程完成。接著套上包裝袋, 并啟動(dòng)夾具, 打開(kāi)稱(chēng)量斗的排料閥, 物料進(jìn)入包裝袋中, 當(dāng)排料完成后關(guān)閉排料閥。夾具裝置松開(kāi), 裝有物料的包裝袋落到輸送帶上, 由傳輸單元送至封口單元。

2 硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)硬件電路主要由稱(chēng)重、控制和執(zhí)行 3 部分構(gòu)成。在稱(chēng)量斗兩側(cè)的受力支撐點(diǎn)外各安裝一個(gè)稱(chēng)重傳感器, 用來(lái)測(cè)量稱(chēng)量斗中每次稱(chēng)量物料的質(zhì)量, 并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出。電壓信號(hào)通過(guò)放大處理后, 通過(guò) A /D 轉(zhuǎn)換模塊, 將所測(cè)得的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào), 輸入到 PLC 中央處理器, 通過(guò)換算即可得到物料質(zhì)量, 通過(guò) T D200 文本顯示器顯示出來(lái)。

3 軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件由一個(gè)主程序和若干個(gè)子程序組成。主程序包圖3 控制流程Fig. 3 Flow chart o f co nt rol括 系 統(tǒng) 初 始化、傳 感器自動(dòng)回零、物料定量控制、過(guò)沖 量 自 動(dòng) 修正、卸料、物料傳輸和封口等控制模塊。

3. 1 零點(diǎn)漂

移自整定在進(jìn)料和排料過(guò)程 中,有時(shí)會(huì)有少量的物料粘于稱(chēng)量斗壁, 導(dǎo)致零點(diǎn)漂移。為修正稱(chēng)量誤差, 在每次進(jìn)料之前, 由PLC 控制自動(dòng)稱(chēng)量空斗質(zhì)量 m0 , 并把 m0 作為下一次進(jìn)料稱(chēng)量質(zhì)量( m)的參考零點(diǎn)。通過(guò)運(yùn)算可得到物料的實(shí)際質(zhì)量 m= m - m0。這樣可以保證每次實(shí)際進(jìn)料量的值, 不會(huì)由于外因引起的零點(diǎn)漂移而受到的影響。

3. 2 進(jìn)料閾值設(shè)定

采用快速進(jìn)料和微調(diào)進(jìn)料, 既可以保證進(jìn)料速度, 又可增加包裝計(jì)量準(zhǔn)確性?？焖龠M(jìn)料閾值設(shè)定為目標(biāo)值的 85% , 使進(jìn)料速度快。微調(diào)進(jìn)料可以保證加料的精確度, 微調(diào)進(jìn)料閾值等于目標(biāo)值減去過(guò)沖量。

3. 3 過(guò)沖量自整定[ 8]

當(dāng)微調(diào)進(jìn)料閥停止加料時(shí), 從料口到稱(chēng)量斗之間有一段飛流物料! , 這部分物料最終將落入包裝袋中, 使實(shí)際質(zhì)量超過(guò)定量包裝的目標(biāo)值, 同時(shí)在加料過(guò)程中, 由于物料的沖擊, 會(huì)過(guò)成瞬時(shí)質(zhì)量增加, 這種現(xiàn)象稱(chēng)為過(guò)沖量。實(shí)際加料量等于微調(diào)進(jìn)料和過(guò)沖量之和。本系統(tǒng)采用負(fù)反饋偏差控制技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)修正過(guò)沖量?；驹硎歉鶕?jù)上次稱(chēng)量值與目標(biāo)值的偏差來(lái)調(diào)整本次稱(chēng)量過(guò)程中產(chǎn)生的過(guò)沖量, 通過(guò)調(diào)整微進(jìn)料閥門(mén)啟閉時(shí)間, 來(lái)減小稱(chēng)量值與目標(biāo)值的偏差, 以提高定量包裝的精度。

3. 4 良好的人機(jī)交互界面

系統(tǒng)具有良好的人機(jī)交互界面, 通過(guò)按鈕可選擇幾種生產(chǎn)線上常見(jiàn)的小雜糧種類(lèi)和包裝目標(biāo)值。通過(guò)修改程序可實(shí)現(xiàn)其它品種的自動(dòng)包裝。本系統(tǒng)通過(guò) TD200 實(shí)現(xiàn)了稱(chēng)量結(jié)果的動(dòng)態(tài)顯示, 包裝袋裝滿(mǎn)后自動(dòng)實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警。

4 結(jié)論

通過(guò)以上論述, 完成了小雜糧定量稱(chēng)重自動(dòng)包裝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。其特點(diǎn)在于, 系統(tǒng)以傳感器的輸出信號(hào)為判斷依據(jù), 以PLC 為控制中樞, 以鏈傳動(dòng)為物料的傳送單元器, 配以相關(guān)的執(zhí)行驅(qū)動(dòng)器件, 使系統(tǒng)可自動(dòng)運(yùn)行; 并實(shí)現(xiàn)了零點(diǎn)漂移自整定和過(guò)沖量自整定等功能; 具有良好的人機(jī)界面和編程功能, 使得該系統(tǒng)可適用于不同的小雜糧定量包裝?，F(xiàn)場(chǎng)使用一年來(lái),系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。

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