PLC在称重式自动定量包装机上的应用.docx
PLC在称重式自动定量包装机上的应用shixi导语：本文介绍了PLC在称重式自动定量包装机系统中的应用，控制系统采用SIMATICS7-200PLC和文本显示器构成。阐述了包装机的系统组成及工作原理，并对控制系统的软、硬件设计进展了具体的分析。摘要：本文介绍了PLC在称重式自动定量包装机系统中的应用，控制系统采用SIMATICS7-200PLC和文本显示器构成。阐述了包装机的系统组成及工作原理，并对控制系统的软、硬件设计进展了具体的分析。关键词：可编程序控制器;称重;定量包装Abstract:ThispaperintroducestheapplicationofPLCintheautomaticquantitativepackagingmachine,whichcontrolsystemisbasedonSIMATICS7-200andtextdisplay.Itdiscussesthestructureandrunningprinciplesofpackaging，andanalysesthehardwareconfigurationandsoftdesignofcontrolsystemKeywords:PLC;weighing;quantitativepackaging1.引言随着机械自动化程度的不断进步，自动控制技术在定量包装消费中应用越来越多，在粮食、化肥、饲料和轻工等行业中都有广泛应用。称量包装技术的开展大致经历了手工称量、继电器控制、称重仪表控制、PLC控制等几个阶段。相对于传统的称重仪表控制，应用PLC和触摸屏组成的控制系统便于将开关量设置、复位操纵以及设定和修改系统参数功能有机的结合，进步机器速度和精度。2.包装机的工作原理2.1包装机的组成称重式自动定量包装机由供料局部、称重局部与卸料局部组成。供料局部分为储料斗和重力供料装置。储料斗用于存储需要灌装的物料，重力供料装置主要是向称量料斗中提供物料。称重局部即称量斗，它通过和称重传感器相连，测量物料重量。卸料局部用来完成标准重量物料的卸料装袋经过。如图1所示，为包装机的组成图。2.2工作原理称重式自动定量包装机的工作原理流程图如图2所示。当储料斗中物料足够，在重力的作用下进入重力供料装置，完全翻开料门进入大给料状态。当到达给定大给料重量时，关闭给料门，留一条狭缝，进入小给料状态。当到达给定小给料重量时，完全关闭给料门，经过一定的空中落料，称量斗稳定，并且卡袋机构卡紧时，卸料门翻开，物料进入放料斗，再落入袋内，完成一个包装循环。3.控制系统硬件设计该系统主要为开关量控制，料门的全部动作由气缸驱动，而气缸又由相应的电磁阀控制。设备即可以手动操纵也可以自动操纵。手动操纵要求用按钮对机器的每一步运动单独进展操纵控制。自动操纵要求按一下自动/手动选择开关，机器自动地、连续不断地周期性循环。在工作中假设按下停顿按钮，那么机器继续完成一个周期的动作，回到初始状态后自动停顿。控制系统框图如图3所示。根据称重式自动定量包装机的操纵和控制要求，控制系统选用西门子公司的SIMATICS7-200系列PLC，此系列的PLC具有构造紧凑、模块化、可扩展性强、指令集丰富等特点。所选CPU的型号为CPU226ACDCREL，它提供24个数字量输入和16个数字量输出，输入输出接口电路均采用了光耦合电路，对外界接口具有很强的适应性。并且2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯才能。由于要处理传感器的模拟量输入信号，所以扩展了一个EM235模拟量处理模块，该模块具有4路模拟量输入。POP文本显示器对整个系统进展经过监控显示以及参数设定等功能，可以通过PPI协议和s7-200系列PLC的编程口或者扩展通讯口直接通讯。4.控制系统软件设计控制系统软件设计为各功能软件设计，包括显示功能、参数设定功能、自动修正给料量功能、通讯功能等。如图4所示为软件系统的总体构造。4.1称重信号处理由于称量信号存在干扰，需要对信号进展滤波处理，并判定信号是否稳定，读数是否准确。所谓数字滤波，就是通过一定的计算或者判定程序减少干扰在有用信号的比重，是一种程序滤波即软件滤波。常见的滤波方法有限幅滤波、限速滤波、中值滤波、滑动平均滤波等。本系统采用滑动平均滤波方法，系统收集的信号是与重量成正比的电压信号。这类信号的特点是存在一个平均值，信号在某一数值范围附近作上下波动，在这种情况下仅取一个采样值作为判定根据显然是不准确的。采用滑动滤波方法可以得到较好的效果。该方法采用最新收集的一个数据交换n个暂存数据中的最早的一个数据，使得n个暂存数据始终是最近的数据。求平均后所得数据既反映了最近的数据变化，又克制了随机误差带来的响。所求的平均值为标准差为当标准差小于设定值时，那么系统稳定，当前值即为称量值。根据系统要求的精度不同，可以设定不同的值。42PLC程序设计根据称重式自动定量包装机的操纵要求，确定各动作的顺序和互相之间的关系，画出程序流程图，再由PLC输入输出的逻辑关系编写出梯形图。本系统输入端口定义为自动手动按钮、卡袋复位按钮、单步执行按钮、总复位按钮、停顿按钮、卡袋开关等，输出端口定义为称量斗稳定指示、大给料气缸动作、小给料气缸动作、卸料气缸动作、卡袋气缸动作、系统报警等。输出采用西门子公司STEP7-Micro/WIN32软件进展编写，程序流程图如图5所示。4.3POP文本画面设计POP-HMI除LCD显示窗之外，还有22个薄膜开关按键，其中16个按键能被设定成特殊的功能键，用来完成画面跳转，开关量、位状态设定等功能。本系统中通过POP-HMI可以设定灌装目的重量、大给料量、小给料量，同时实时监控称量重量，并且查看灌装数据。5.完毕语本系统设计完成后，进展了屡次模拟实验，并且根据现场调试的情况进展修改。系统在投入运行后，性能稳定可靠，知足各项工艺要求，消费效率和产品质量均有所进步，完成了机械和电器控制系统的一体化要求，可广泛应用于食品包装等行业。参考文献：1西门子公司.SIEMENSSIMATICS7-200可编程序控制器系统手册,20022POP-HMI小型人机界面用户手册,20063杨维明，徐萍萍，陈建新.PLC在配料称重控制系统中的应用J.微机算计信息，2005，2：9-104张万忠，刘明芹.电气与PLC控制技术M.北京:化学工业出版社,2003.85梁晋文，陈林才，何贡.误差理论与数据处理M.北京:中国计量出版社,2001.9作者简介：郭湘君，女，1982年出生，天津人。天津科技大学机械工程学院硕士研究生。李振亮，男，1953年出生，天津人。天津科技大学机械工程学院教授，博士生导师，主要研究方向是自动机械与测控技术0
