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颗粒物料定量称重、灌装控制系统的设计方案探究
李佳
（漯河技师学院，河南漯河462000）
摘要：本设计对题程物料的定量称重灌装设备的控制系统及如何提高灌装建度和称量精度提出了改进方案。设计中采用AD-4401 称重仪承进行称重，显示物科的重量值，并以称重传感器的输出信号为判断依据，二者结合完成物科的定量称重,同时用PC来控制系统灌装动作顺序，并配以相关的执行驱动器件，实现了颗粒物料喂料、定量称重、半自动灌装等环节的电气系统的控制。
关键词：颗粒物料；定量灌装；自动控制；PLC
近年来，国内包装机械从技术、设计和制造等方面发展较快，基本满足了国内各行业散状物料产品包装的需要。但开发研制经济实用的颗粒物料称重式包装机也是非常适时和必要的。随着社会经济、技术的快速发展.产品定量精度要求更加严格.产品规格种类累多，颗粒物料定量称重、灌装类设备需求量日益增加。相比之下，农产品的包装机械发展稍有不足，包装速度和精度偏低是阻碍其发展的主要原因。本课题根据这一要求并结合谷物生产的实际情况,研制了颗粒物料的自动定量灌装控制系统,对如何提高灌装速度和称量精度提出了改进方案。
1灌装机的工作原理
定量称重灌装机工作原理在于，需要给定谨装规格，根据需要设定的称重值，将灌装重量值与设定称重值作比较，进行谨装。本系统以称重传感器的输出信号为判断依据，利用PLC实现对题粒谨装机的控制，实现物料的自动定量灌装。其基本工作过程分为夹袋-喂料一称重一排料四个阶段。此类灌装机适用于灌装流动性较好的
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图1系统控制图
统进行排料。称重仪表发出排料完成信号给PLC.PLC接收到该信号后，系统发出松装信号，同时发出下一袋称重运行信号给称重仪表开始下一装的自动称重过程。PIC接到停止信号后，就中断程序的
颗粒状物料，如大米、小麦、尿素、玉米、饲料、白糖等，并且受外界环
运行，发出停止运行指令给称重仪表，让称重仪表停止工作。
2.2控制系统电气图设计
境影响小，谨装精度高，性能稳定。
2总体设计方案
设计中采用AD-4401称重仪表进行称重，显示物料的重量值，并以称重传感器的输出信号为判断依据，称重仪表和称重传感器配合完成物料的定量称重，同时用PC来控制系统灌装动作顺序，并配以相关的执行驱动器件，实现了颗粒物料喂料、定量称重、半自动灌装等环节的电气系统的控制。暇料系统、称重系统、夹袋排料系统由PLC控制喂料电磁阀、排料电磁阀和夹袋电磁阀的通断，从而利用气动系统驱动料斗阀门的打开与关闭和物料装子的爽紧与松开。
在物科灌装过程中，要自动完成夹袋、供料、称重和排料等加工操作，本设计产品的主体结构由供料装置、称重装置、夹装袋装置、机架、气压传动系统组成，由PLC控制整个系统动作顺序。
2.1控制系统方案
2.1.1根据灌装机的工作原理确定总体方案的设计，本方案从电气控制及机械结构方面都将称重过程分为两个阶段，即快限料阶段和细喂料阶段。快喂料阶段保证称重的速度，细喂料阶段保证称重的精度。采用两次喂料的供料方式来保证灌装过程的稳定、准确。系统控制图如图1所示，
2.1.2设备主控面板上设置运行启动按钮、停止按钮、夹袋按钮和手动排料按钮，由启动按钮启动后即可投人自动喂料、称重、夹袋排料等加工操作过程，操作人员只需按夹袋按钮，如遇到该袋称重不准或其它原因的需要单独排料时，按“手动排料"按钮、停止按钮即可
2.1.3灌装机的电气控制主要由PLC来控制，在称量斗两端安装称重传感器，称重传感器输出信号给PLC,PLC控制电磁阀的通断，粗暖料阀门和细暖料阀门由电磁阀控制，通过气动系统在气缸作用下打开为排料，关闭为进料和称量。另外在供料斗上安装料位传感器，来检测料斗中物料的位置，即当料位低于规定高度时，机器自动停止灌装；待料位达到规定高度时，文自动恢复连续定量谨装。
2.1.4称重装置采用日本AD公司的电子称重式计量装置，具有设定、置零、去皮、净重/毛重、输人、退出、繁急停止、置零清除、皮重清除、累计清除等显示功能，确保了灌装的高计量精度。接“运行” 按钮键，称重仪表接收该运行信号后开始工作，PLC发出排料启动信号给称重仪表请求排料.称重仪表接收到信号后，发出排料信号，系
工厂提供的三相AC380V电源经过空气开关QF。保护后引两相 AC380V电源，经过空气开关QFI，接入接触器KM，主触点，控制启动按钮SB，和停止按钮SB2。变压器把两相AC380V变压为 AC220V，为AD-4401、PLC提供电源。两相AC220V经过空气开关 OF，到开关电源.把AC220V电源转化为DC24V.为传感器，电磁阀提供电源。其中传感器电源可由PLC提供24V输出，也可由开关电源提供。另外，给系统连接地线加以保护。
2.3PLC整体控制
可编程控制器是在机电一体化产品中应用范围极广，发展非常迅速的工业自动化装置，其有工作可靠、可与工作现场信号直接输人输出连接、组合灵活、编程容易、安装简单、维修方便、运行迅速等特点。在工厂自动化(FA)和计算机集成制造系统(CIMS)内占重要地位。
PLC采用了计算机技术，其控制逻辑是以程序的方式存放在存储器中，要改变控制逻辑只需改变程序，因面很容易改变或增加系统功能。系统连线少、体积少、功耗小，而且PLC所谓"软继电器"实质上是存储单元的状态，所以"软继电器"的触点数量是无限的，PL< 系统的灵活性和扩展性好。而且，PLC采用集成电路作定时器，时钟脉冲由晶体振荡器产生，精度高，定时范围宽，用户可根据需要在程序中设定的定时值，修改方便，不受环境的影响，且PLC其有计数功能，而电器控制系统一般不具备计数功能。另外，PLC还具有自诊断功能，能查出自身的故障，随时显示给操作人员，并能动态地监视控制程序的执行情况，为现场调试和维护提供了方便。
本方案采用PLC控制系统的夹袋-喂料-称重-排料的整个操作过程的动作顺序。其体包括PLC的选型、/O点分配表及外部接线、根据工作流程编写PLC梯形图等
参考文献
[1]王永华,现代电气及可编程控制技术[M]北京：北京航空航天大学出版社，2002
[2]陈书旺等.传感器应用及电路设计[M]北京：化学工业出版社， 2008
[3]对案，李晚附.PLC在包装机械上的应用[].色装工程，2004,25(2) 5153.