基于PLC對顆粒類原料的稱重及包裝的應用

周志成

（鹽城技師學院電氣系,江蘇 鹽城 224002）

在現代化社會，工業生產中工人已不適合繁瑣的流水操作，經常性的重復一種動作容易出現視覺疲勞，導致某一環節出現錯誤。同樣，工人從事勞動強度大的任務，不但效率低，而且人力成本高。阻礙企業的發展。所以，機械自動化越來越被關注。其優點也顯而易見：（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）可靠的保證產品的質量。本文使用氣動技術通過電磁閥控制氣缸的伸出和縮回來進行能量的轉換，帶動閘口的開合。氣動裝置結構簡單，維護方便，使用安全。且工作介質是空氣，無成本，不污染環境。PLC適用于多種復雜循環的電路控制。操作方便，編程簡單，靈活性強。

1 系統結構及控制要求

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

系統組成框圖

1.1 稱重、包裝封口流水線的基本結構

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出提示聲。若原料足夠，儲料斗下料門打開，原料經過供料緩沖裝置減速后到達稱重箱。稱重箱下側的稱重傳感器開始計量，當稱重箱里的物料達到最終設定值時，稱重傳感器發出停止送料信號，儲料斗、供料緩沖裝置的倉門立即關閉。裝袋機在稱重時，完成上袋。當稱重傳感器和裝袋機都發出信號后，卸料門打開，向包裝袋內投料，卸料后卸料門關閉。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，送向下一環節，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、互鎖設計；

（3）斷電時，保證所有的倉門都立即關閉；

（4）當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、提示喇叭發出急促的報警聲；

2 系統裝置的硬件選擇

2.1 PLC的選擇

本系統是一個中小型應用控制系統。PLC 為此系統的控制核心，此系統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，經過PLC 的輸入接口輸入到內部數據寄存器，然后在PLC 內部進行邏輯運算或數據處理后，以輸出變量的形式送到輸出接口，從而驅動電機﹑電磁閥來控制系統運行。PLC的選擇應著重考慮PLC的性能價格比，選擇可靠性高，功能相當，經濟實惠的PLC。根據輸入輸出點數的需求，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、封口三個環節的帶動裝置。選用傳感器時，考慮到系統的要求，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，感應活塞的位置，做為進行下個動作的觸發信號。

3 硬件電路設計

（1）輸入/輸出地址分配。根據系統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。根據系統輸入/輸出地址分配表，繪制PLC外部接線圖

4 系統軟件程序設計

（1）流程圖。根據系統控制要求繪出程序流程圖

（2）PLC梯形圖。根據系統控制要求設計PLC程序梯形圖

5 結束語

本文利用PLC結合氣動技術實現工廠顆粒類原料的稱重、包裝、封口的自動流水線。硬件結構簡單，成本低廉，維修方便。適用于食品、農業種子、機械零件等領域的小型工廠，在此基礎上稍作修改同樣可以對粉末類原料進行加工生產，不足之處就是容易粉塵飛揚。相信以機電一體化技術如此巨大的潛力和強大的優勢，將會代替人工流水線，完全實現自動化管理。

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