基于PLC對顆粒類原料的稱重及包裝的應(yīng)用

周志成

（鹽城技師學(xué)院電氣系,江蘇 鹽城 224002）

在現(xiàn)代化社會，工業(yè)生產(chǎn)中工人已不適合繁瑣的流水操作，經(jīng)常性的重復(fù)一種動作容易出現(xiàn)視覺疲勞，導(dǎo)致某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)錯誤。同樣，工人從事勞動強度大的任務(wù)，不但效率低，而且人力成本高。阻礙企業(yè)的發(fā)展。所以，機械自動化越來越被關(guān)注。其優(yōu)點也顯而易見：（1）較大的提高勞動效率。（2）降低勞動強度，改善勞動條件。（3）降低人力與包裝的成本。（4）可靠的保證產(chǎn)品的質(zhì)量。本文使用氣動技術(shù)通過電磁閥控制氣缸的伸出和縮回來進行能量的轉(zhuǎn)換，帶動閘口的開合。氣動裝置結(jié)構(gòu)簡單，維護方便，使用安全。且工作介質(zhì)是空氣，無成本，不污染環(huán)境。PLC適用于多種復(fù)雜循環(huán)的電路控制。操作方便，編程簡單，靈活性強。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及控制要求

本文則是主要的介紹以PLC控制氣動系統(tǒng)實現(xiàn)原料的稱重包裝及封口。整體設(shè)備的組成框圖如圖所示。

系統(tǒng)組成框圖

1.1 稱重、包裝封口流水線的基本結(jié)構(gòu)

整個流水線具體分為稱重、包裝封口兩個部分。

（1）稱重：由儲料斗、供料斗、供料緩沖裝置、稱重傳感器、位置傳感器、稱重箱、卸料門等組成。料斗里的原料由位置傳感器檢測 是否充足，料斗口的開合由氣動系統(tǒng)的汽缸的伸出、縮進控制，原料的輸送、汽缸的伸縮時間、卸料門的打開都由PLC程序控制。

（2）包裝封口：由裝袋機、夾袋器、傳送裝置、封口裝置等組成。裝袋機自動上袋，傳感器通過包裝袋的位置控制夾帶器、傳送裝置、封口裝置的動作順序和時間。

1.2 流水線的控制要求：

稱重包裝流水線的運作過程：操作員按下開始按鈕，儲料斗檢查是否有充足的原料，沒有則警示燈閃爍并發(fā)出提示聲。若原料足夠，儲料斗下料門打開，原料經(jīng)過供料緩沖裝置減速后到達稱重箱。稱重箱下側(cè)的稱重傳感器開始計量，當(dāng)稱重箱里的物料達到最終設(shè)定值時，稱重傳感器發(fā)出停止送料信號，儲料斗、供料緩沖裝置的倉門立即關(guān)閉。裝袋機在稱重時，完成上袋。當(dāng)稱重傳感器和裝袋機都發(fā)出信號后，卸料門打開，向包裝袋內(nèi)投料，卸料后卸料門關(guān)閉。夾袋器夾住包裝袋通過傳送裝置送到封口機。封口機在包裝袋的封口處加熱并施加機械壓力，融合封口。封口機發(fā)出完成指令。夾袋器松開包裝袋，使其掉落傳送帶上，送向下一環(huán)節(jié)，夾帶器返回裝袋機上，等待下個包裝袋。要使整個流水線正常運行需要注意：

（1）電路要有過載、失壓、欠壓、接地等保護元件或裝置；

（2）電路按動作的先后時間順序，有必要的連鎖、互鎖設(shè)計；

（3）斷電時，保證所有的倉門都立即關(guān)閉；

（4）當(dāng)儲料斗里的原料或裝袋機中的包裝袋余量不足時，警示燈以1HZ的頻率閃爍、提示喇叭發(fā)出急促的報警聲；

2 系統(tǒng)裝置的硬件選擇

2.1 PLC的選擇

本系統(tǒng)是一個中小型應(yīng)用控制系統(tǒng)。PLC 為此系統(tǒng)的控制核心，此系統(tǒng)的輸入信號有兩部分，一部分是啟動、停止控制按鈕，另一部分是位置傳感器信號作為PLC 的輸入變量，經(jīng)過PLC 的輸入接口輸入到內(nèi)部數(shù)據(jù)寄存器，然后在PLC 內(nèi)部進行邏輯運算或數(shù)據(jù)處理后，以輸出變量的形式送到輸出接口，從而驅(qū)動電機﹑電磁閥來控制系統(tǒng)運行。PLC的選擇應(yīng)著重考慮PLC的性能價格比，選擇可靠性高，功能相當(dāng)，經(jīng)濟實惠的PLC。根據(jù)輸入輸出點數(shù)的需求，本文選用三菱FX2N-32MR型的PLC。

2.2 氣動裝置和傳感器

在設(shè)計氣動回路時，選用了三個兩位五通單線圈電磁換向閥、三個雙作用汽缸。作為夾袋、傳送、封口三個環(huán)節(jié)的帶動裝置。選用傳感器時，考慮到系統(tǒng)的要求，儲料斗上的兩個傳感器選用的是普通的光電傳感器，起限位的功能。安裝在三個雙作用汽缸外壁上的六個傳感器是磁性位置傳感器，利用磁性耦合的原理，感應(yīng)活塞的位置，做為進行下個動作的觸發(fā)信號。

3 硬件電路設(shè)計

（1）輸入/輸出地址分配。根據(jù)系統(tǒng)的控制要求列出元器件的輸入/輸出地址分配表

（2）外部接線圖。根據(jù)系統(tǒng)輸入/輸出地址分配表，繪制PLC外部接線圖

4 系統(tǒng)軟件程序設(shè)計

（1）流程圖。根據(jù)系統(tǒng)控制要求繪出程序流程圖

（2）PLC梯形圖。根據(jù)系統(tǒng)控制要求設(shè)計PLC程序梯形圖

5 結(jié)束語

本文利用PLC結(jié)合氣動技術(shù)實現(xiàn)工廠顆粒類原料的稱重、包裝、封口的自動流水線。硬件結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，維修方便。適用于食品、農(nóng)業(yè)種子、機械零件等領(lǐng)域的小型工廠，在此基礎(chǔ)上稍作修改同樣可以對粉末類原料進行加工生產(chǎn)，不足之處就是容易粉塵飛揚。相信以機電一體化技術(shù)如此巨大的潛力和強大的優(yōu)勢，將會代替人工流水線，完全實現(xiàn)自動化管理。

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