西門子PLC在包裝機上的應用

李小建 秦永志

（四川美豐化工股份有限公司化肥分公司，四川 德陽 618000）

0 引言

現今，包裝機已廣泛應用于多個行業，其使用的好壞和稱重的精度關系到企業生產的質量和效率。隨著工業自動化程度的不斷提高和工藝技術的日益完善，生產設備良好穩定的運行就越發顯得重要。

1 包裝機的工作原理

包裝機由分料口、加料機構、料桶、稱重裝置、料桶放料口、卸料斗、夾袋器及稱重控制器構成。工作時依靠自重下落，物料從上往下經過分料口分別進入2個加料機構，由加料機構控制加入料桶中物料的重量，通過稱重控制器并結合預置好的加料參數，控制加料機構的粗細加料閥門讓粗細加料量達到最佳的配比，從而確保整個稱重系統在保證精度的前提下提高包裝速度。通過預置好的粗加料參數，當物料達到此參數要求的重量時，加料機構的粗加料閥門關閉，當物料達到設定要求重量的參數時，加料機構的細給料閥門關閉，加料機構停止加料。由稱重控制器來協調2個料桶的底放料閥的動作，防止2個料桶同時放料。當夾袋裝置上的行程開關動作時，夾袋裝置夾住包裝袋并打開卸料口，那個先達到稱重設定重量的料桶就先打開料桶底放料閥門放掉料桶里的物料，放掉的物料落到卸料斗中又經過卸料口流入包裝袋中后，夾袋裝置松開包裝袋，包裝袋掉在輸送帶上由輸送帶送到縫包機處進行縫口，縫口后輸送帶再將包裝袋送到后方進行堆碼整理。在稱重控制系統的控制下，包裝機能快速準確地完成物料的稱重和下料包裝，極大地提高了工廠的生產效率。

2 包裝機稱重系統的介紹

包裝機的稱重系統由系統控制柜和現場執行機構與稱重檢測裝置構成，控制柜中的控制器根據采集到的信息和其他信號來控制現場的各個執行機構，通過各個執行機構來完成物料的定量稱重和下料到包裝袋中。

2.1 包裝機現場的執行機構和稱重裝置的介紹

2.1.1 包裝秤的稱重裝置

稱重傳感器的固定端固定在支架上，稱重傳感器的測重端則懸掛著裝卸物料的料桶，這就組成了包裝機的一個稱重裝置。

在稱重裝置中稱重傳感器是將機械變量（重量）轉換為電信號的傳感器。其基本元件是一種特殊類型的彈性體，摩擦鎖定式應變片就固定在此彈性體上。在懸掛物重力的影響下，彈性體變形，結果應變片也隨之發生彈性變形。由于應變片外部形狀的變化，其導體的歐姆電阻也會相應發生變化（對于每一個稱重傳感器而言，至少應將4個應變片接在一起以形成一個完整的惠斯通電橋）。連接拉伸或壓縮的應變片以將正電阻或負電阻變量相加在一起，從而形成電橋中電阻的總體不平衡。

在一個電橋對角線上，加上電源電壓，在另一個對角線上接測定電壓。電源電壓恒定時，測定電壓與所用負載就會呈正比變化。稱重傳感器就是依據這個原理來進行測量重量信號的。

2.1.2 包裝機的現場執行機構

電子閥控制著各個氣缸，由氣缸來推動或關閉各自對應的閥門，依次來完成包裝機的下料稱重和卸料到包裝袋中的一系列動作。

2.2 包裝機的稱重控制系統介紹

西門子公司在稱重領域已有50年歷史，依靠強大的研發隊伍和嚴謹認真的工作態度，已成為自動化稱重系統頗具知名度和影響力的制造商。它所生產的稱重電子模塊具有高精度、高速采樣、與西門子PLC全兼容和可靠性高等特點。在固體散料計量和控制方面提供完整解決方案，特別是在皮帶稱、自動稱重給料和固體流量計方面具有精度高、安裝方便和長期穩定性高等特點。依托先進的西門子自動化稱重解決方案，使得用戶可以真正實現工廠稱重控制過程的自動化。SIWAREX電子稱重模塊完全集成在SIMATIC系統中，使PLC控制系統可以直接接收和處理來自稱重傳感器的信號，并執行各種復雜的運行控制，無需額外的稱重信號轉換或傳輸環節。同時，SIWAREX稱重系統還可編程、模塊化設計、擴展性好、便于根據工藝條件的改變提供系統升級和擴展。SIWAREX_MS電子稱重模塊是SIMATIC S7-200的一個擴展模塊，它可以與系統的其他擴展模塊一起操作。SIWAREX_MS具有2個串行接口。一個是TTY接口，用于連接遠程數字顯示器；另一個是RS232接口，可以連接一臺PC（個人電腦），用于使用SIWAREX_MS來設置秤。

3 稱重控制系統的構成

西門子的PLC在國內用戶眾多，其運行的可靠性和穩定性也受到用戶的一致認可。稱重控制系統就是以西門子S7-200來構建的。通過觸摸屏我們能進行一系列的操作，包括對稱重值的設定以及修改、零點和稱的砝碼標定、稱重的歷史記錄和趨勢、記錄系統的報警狀況以便故障和問題的查找。稱重控制系統構成圖如圖1所示。SIWAREX_MS電子稱重模塊通過接線盒和稱重傳感器連接。一個接線盒最多只能連接4個傳感器，多于4個時就要使用交叉連接的方式并聯另一個接線盒。一般的連接方式如圖2所示。CPU224自帶有14個輸入和10個輸出接點，通過這些輸入輸出接點，PLC接受外部的啟停、緊急停止、復位、手動、自動、夾袋準備等一系列控制信號，來控制夾袋器的開啟和閉合，實現對加料結構的精確控制，使其加到料筒中的物料達到設定值，再控制料筒放料以及后面的輸送帶和縫包機裝置。

圖1 稱重控制系統的構成圖

圖2 稱重模塊和傳感器的連接

4 結語

這套自動稱重控制系統操作起來簡單方便，功能實用，還能擴展實現企業的網絡集中管理，方便公司了解現場的生產狀況。稱重模塊也能隨時進行更換，不需要重新來校定稱，方便檢修和設備的維護。把稱重模塊和PLC系統集成在一起，避免了稱重傳感器信號經過變送器轉換時誤差的放大，保證了數據的高精度的集中處理。利用PLC系統的可靠性和穩定性，這套稱重控制系統在實際生產中，能夠滿足工藝的需要并在長周期運行中一直運行穩定可靠。

［1］西門子自動化有限公司.SIWAREX自動稱重技術產品樣本，2009

［2］喬平.最新衡器使用維修與檢定規程實用手冊.合肥：安徽文化音像出版社，2003

［3］劉平凡，羅俊.應變式稱重傳感器原理及故障檢測.衡器，2010（10）