基于PLC對(duì)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(huì)，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(dòng)作容易出現(xiàn)視覺疲勞，導(dǎo)致某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)錯(cuò)誤。同樣，工人從事勞動(dòng)強(qiáng)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(jī)械自動(dòng)化越來越被關(guān)注。其優(yōu)點(diǎn)也顯而易見：（1）較大的提高勞動(dòng)效率。（2）降低勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)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(dòng)技術(shù)通過電磁閥控制氣缸的伸出和縮回來進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換，帶動(dòng)閘口的開合。氣動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)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(jiǎn)單，靈活性強(qiáng)。

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(dòng)系統(tǒng)實(shí)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(gè)流水線具體分為稱重、包裝封口兩個(gè)部分。

（1）稱重：由儲(chǔ)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(cè) 是否充足，料斗口的開合由氣動(dòng)系統(tǒng)的汽缸的伸出、縮進(jìn)控制，原料的輸送、汽缸的伸縮時(shí)間、卸料門的打開都由PLC程序控制。

（2）包裝封口：由裝袋機(jī)、夾袋器、傳送裝置、封口裝置等組成。裝袋機(jī)自動(dòng)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(dòng)作順序和時(shí)間。

1.2 流水線的控制要求：

稱重包裝流水線的運(yùn)作過程：操作員按下開始按鈕，儲(chǔ)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(chǔ)料斗下料門打開，原料經(jīng)過供料緩沖裝置減速后到達(dá)稱重箱。稱重箱下側(cè)的稱重傳感器開始計(jì)量，當(dāng)稱重箱里的物料達(dá)到最終設(shè)定值時(shí)，稱重傳感器發(fā)出停止送料信號(hào)，儲(chǔ)料斗、供料緩沖裝置的倉門立即關(guān)閉。裝袋機(jī)在稱重時(shí)，完成上袋。當(dāng)稱重傳感器和裝袋機(jī)都發(fā)出信號(hào)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(jī)。封口機(jī)在包裝袋的封口處加熱并施加機(jī)械壓力，融合封口。封口機(jī)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(jī)上，等待下個(gè)包裝袋。要使整個(gè)流水線正常運(yùn)行需要注意：

（1）電路要有過載、失壓、欠壓、接地等保護(hù)元件或裝置；

（2）電路按動(dòng)作的先后時(shí)間順序，有必要的連鎖、互鎖設(shè)計(jì)；

（3）斷電時(shí)，保證所有的倉門都立即關(guān)閉；

（4）當(dāng)儲(chǔ)料斗里的原料或裝袋機(jī)中的包裝袋余量不足時(shí)，警示燈以1HZ的頻率閃爍、提示喇叭發(fā)出急促的報(bào)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(gè)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(hào)有兩部分，一部分是啟動(dòng)、停止控制按鈕，另一部分是位置傳感器信號(hào)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(jìn)行邏輯運(yùn)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(dòng)電機(jī)﹑電磁閥來控制系統(tǒng)運(yùn)行。PLC的選擇應(yīng)著重考慮PLC的性能價(jià)格比，選擇可靠性高，功能相當(dāng)，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的PLC。根據(jù)輸入輸出點(diǎn)數(shù)的需求，本文選用三菱FX2N-32MR型的PLC。

2.2 氣動(dòng)裝置和傳感器

在設(shè)計(jì)氣動(dòng)回路時(shí)，選用了三個(gè)兩位五通單線圈電磁換向閥、三個(gè)雙作用汽缸。作為夾袋、傳送、封口三個(gè)環(huán)節(jié)的帶動(dòng)裝置。選用傳感器時(shí)，考慮到系統(tǒng)的要求，儲(chǔ)料斗上的兩個(gè)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(gè)雙作用汽缸外壁上的六個(gè)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(jìn)行下個(gè)動(dòng)作的觸發(fā)信號(hào)。

3 硬件電路設(shè)計(jì)

（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(jì)

（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(jì)PLC程序梯形圖

5 結(jié)束語

本文利用PLC結(jié)合氣動(dòng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)工廠顆粒類原料的稱重、包裝、封口的自動(dòng)流水線。硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，維修方便。適用于食品、農(nóng)業(yè)種子、機(jī)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(duì)粉末類原料進(jìn)行加工生產(chǎn)，不足之處就是容易粉塵飛揚(yáng)。相信以機(jī)電一體化技術(shù)如此巨大的潛力和強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)，將會(huì)代替人工流水線，完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理。

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[3]戎罡.《三菱電機(jī)中大型可編程序控制器應(yīng)用指南》[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2011(08).

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