基于PLC对颗粒类原料的称重及包装的应用
2014-12-02周志成
周志成
（盐城技师学院电气系,江苏 盐城 224002）
在现代化社会，工业生产中工人已不适合繁琐的流水操作，经常性的重复一种动作容易出现视觉疲劳，导致某一环节出现错误。同样，工人从事劳动强度大的任务，不但效率低，而且人力成本高。阻碍企业的发展。所以，机械自动化越来越被关注。其优点也显而易见：（1）较大的提高劳动效率。（2）降低劳动强度，改善劳动条件。（3）降低人力与包装的成本。（4）可靠的保证产品的质量。本文使用气动技术通过电磁阀控制气缸的伸出和缩回来进行能量的转换，带动闸口的开合。气动装置结构简单，维护方便，使用安全。且工作介质是空气，无成本，不污染环境。PLC适用于多种复杂循环的电路控制。操作方便，编程简单，灵活性强。
1 系统结构及控制要求
本文则是主要的介绍以PLC控制气动系统实现原料的称重包装及封口。整体设备的组成框图如图所示。
系统组成框图
1.1 称重、包装封口流水线的基本结构
整个流水线具体分为称重、包装封口两个部分。
（1）称重：由储料斗、供料斗、供料缓冲装置、称重传感器、位置传感器、称重箱、卸料门等组成。料斗里的原料由位置传感器检测 是否充足，料斗口的开合由气动系统的汽缸的伸出、缩进控制，原料的输送、汽缸的伸缩时间、卸料门的打开都由PLC程序控制。
（2）包装封口：由装袋机、夹袋器、传送装置、封口装置等组成。装袋机自动上袋，传感器通过包装袋的位置控制夹带器、传送装置、封口装置的动作顺序和时间。
1.2 流水线的控制要求：
称重包装流水线的运作过程：操作员按下开始按钮，储料斗检查是否有充足的原料，没有则警示灯闪烁并发出提示声。若原料足够，储料斗下料门打开，原料经过供料缓冲装置减速后到达称重箱。称重箱下侧的称重传感器开始计量，当称重箱里的物料达到最终设定值时，称重传感器发出停止送料信号，储料斗、供料缓冲装置的仓门立即关闭。装袋机在称重时，完成上袋。当称重传感器和装袋机都发出信号后，卸料门打开，向包装袋内投料，卸料后卸料门关闭。夹袋器夹住包装袋通过传送装置送到封口机。封口机在包装袋的封口处加热并施加机械压力，融合封口。封口机发出完成指令。夹袋器松开包装袋，使其掉落传送带上，送向下一环节，夹带器返回装袋机上，等待下个包装袋。要使整个流水线正常运行需要注意：
（1）电路要有过载、失压、欠压、接地等保护元件或装置；
（2）电路按动作的先后时间顺序，有必要的连锁、互锁设计；
（3）断电时，保证所有的仓门都立即关闭；
（4）当储料斗里的原料或装袋机中的包装袋余量不足时，警示灯以1HZ的频率闪烁、提示喇叭发出急促的报警声；
2 系统装置的硬件选择
2.1 PLC的选择
本系统是一个中小型应用控制系统。PLC 为此系统的控制核心，此系统的输入信号有两部分，一部分是启动、停止控制按钮，另一部分是位置传感器信号作为PLC 的输入变量，经过PLC 的输入接口输入到内部数据寄存器，然后在PLC 内部进行逻辑运算或数据处理后，以输出变量的形式送到输出接口，从而驱动电机﹑电磁阀来控制系统运行。PLC的选择应着重考虑PLC的性能价格比，选择可靠性高，功能相当，经济实惠的PLC。根据输入输出点数的需求，本文选用三菱FX2N-32MR型的PLC。
2.2 气动装置和传感器
在设计气动回路时，选用了三个两位五通单线圈电磁换向阀、三个双作用汽缸。作为夹袋、传送、封口三个环节的带动装置。选用传感器时，考虑到系统的要求，储料斗上的两个传感器选用的是普通的光电传感器，起限位的功能。安装在三个双作用汽缸外壁上的六个传感器是磁性位置传感器，利用磁性耦合的原理，感应活塞的位置，做为进行下个动作的触发信号。
3 硬件电路设计
（1）输入/输出地址分配。根据系统的控制要求列出元器件的输入/输出地址分配表
（2）外部接线图。根据系统输入/输出地址分配表，绘制PLC外部接线图
4 系统软件程序设计
（1）流程图。根据系统控制要求绘出程序流程图
（2）PLC梯形图。根据系统控制要求设计PLC程序梯形图
5 结束语
本文利用PLC结合气动技术实现工厂颗粒类原料的称重、包装、封口的自动流水线。硬件结构简单，成本低廉，维修方便。适用于食品、农业种子、机械零件等领域的小型工厂，在此基础上稍作修改同样可以对粉末类原料进行加工生产，不足之处就是容易粉尘飞扬。相信以机电一体化技术如此巨大的潜力和强大的优势，将会代替人工流水线，完全实现自动化管理。
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