全自動裝包機及控制系統(tǒng)

摘 要：全自動裝包機的特點及結構：裝包機定量連續(xù)裝50KG白砂糖，裝包速度快、裝包重量精度高（每連續(xù)10包平均值不超過± 0.1 %）。有效地改善白砂糖的包裝環(huán)境，生產(chǎn)現(xiàn)場沒有粉塵污染，車間環(huán)境干凈衛(wèi)生，同時可以節(jié)省人工費用，減輕工人的勞動強度。裝包機運行可靠、操作方便，長期使用不卡、不堵、不漏、稱重計量準確、無故障、設備經(jīng)久耐用。主要構成：稱量部分、上袋部分、裝糖部分、運輸部分、縫包部分、控制部分。

關鍵詞：自動稱重；包裝；封口

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.18.140

中糧（唐山）糖業(yè)2015年9月引進意大利CONCETTI公司生產(chǎn)的全自動包裝機兩套，用于50公斤的白砂糖編織袋凈重稱量、包裝、封口。白砂糖生產(chǎn)線包裝能力：凈重50公斤/袋，每條生產(chǎn)線包裝速度為850/900包每小時。快速并精確地稱量、包裝，要求設備完美運行。全自動包裝機的結構組成：稱量部分、上袋部分、裝糖部分、運輸部分、縫包部分、控制部分。

1 稱量部分

全自動凈重秤，型號NET/CC-G。主要系統(tǒng)構成：供料漏斗、弧形給料門，稱量料斗，稱重控制器；產(chǎn)品從供料漏斗由重力作用下落，通過弧形給料門攔截，稱量料斗稱重量、稱重控制器計算發(fā)出粗給料、細給料、關閉命令給電磁閥到氣缸驅動弧形門執(zhí)行動作，完成精確稱重。

供料漏斗為倒錐形，作為連續(xù)供料的供料槽，要確保產(chǎn)品供料漏斗內(nèi)產(chǎn)品連續(xù)不斷。對此安裝三個料線指示器，料線滿時，打斷接收產(chǎn)品；料線低時，及時向供料漏斗連續(xù)供料；料線極低時，稱重部分等待。

弧形門設計，開關迅速、不擠壓產(chǎn)品，不存在關不嚴的和擠碎物料的情況。門的開關有雙氣缸聯(lián)動，控制三個位置打開、中間、關閉。打開位機械開度可調，高速供料；中間位機械開度可調，低速供料；高速是為提高加工速度，低速保證供料速度降低到精加工速度，提高控制精確度。

稱量料斗由稱重傳感器和稱量斗組成，在此得到精確的產(chǎn)品重量，稱量斗下部是兩個金屬窗門氣動氣缸驅動快速開關，迅速收放產(chǎn)品；稱重傳感器原理電阻阻值與產(chǎn)品重量成正比關系，通過惠斯通電橋引入電路測量放大通過控制器處理轉換成數(shù)字量。稱重控制器是整個稱重部分的核心，控制器型號：BRAN+LUEBBE SWA 2000C負責采集數(shù)據(jù)、顯示重量、自動運算并發(fā)出稱量指令等的任務?？刂破鬟B接包裝機的PLC系統(tǒng)，控制所述稱重執(zhí)行器，以盡可能準確地執(zhí)行稱重的步驟。

2 上袋部分

上袋部分構成：自動袋倉、真空系統(tǒng)、取袋組、夾鉗提袋組。真空吸盤從袋倉提取空袋，放置于運動的懸鏈線上，袋子運動到可旋轉90°的機械臂下，機械臂頂端氣動手抓住平袋子旋轉90°送到固定鉗變?yōu)樨Q向夾持。為開袋、裝袋做準備。

袋倉平行三個倉位，堆疊空袋，由電機帶動循環(huán)使用，空倉手動填補袋子。自動移動到真空吸盤下，上袋倉側面由光電開關確定袋子的精確定位。真空泵提供負壓，通過吸盤將編織袋吸起到運動中的懸鏈線上，負壓保持延時停止袋子落在懸鏈線，移動到袋子水平抓取位。懸鏈線是施耐德變頻器控制，有啟停命令和加減速點，速度可調，通過光電開關信號和機械擋板確保袋口水平完好停在機械臂氣動手抓取位。有袋厚檢測探頭模擬信號進入PLC，判斷是否雙袋，如果袋厚超過設定值，機械臂送到固定鉗位，固定鉗不夾取。固定鉗夾袋等待移動組取袋，到裝糖位。

3 裝糖部分

裝糖部分的結構組成：移動組、束袋機。移動組從固定鉗夾取編織袋通過兩排負壓吸盤吸開袋口，運動到束袋機下結合好撐開的袋口接受稱量好的糖。

移動組是運送裝滿袋子的設備，擔負著取空袋和運送滿袋的任務。移動裝置臂分為兩個部分，第一部分是從上袋部分的固定鉗處提起空袋，通過吸盤負壓打開袋口，并運送到束袋機下填充位置；同時第二部分是將束袋機下裝滿糖的袋子夾送到運輸部分，通過運輸部分將產(chǎn)品傳送的到縫包部分。移動組裝置水平來回往復運動，由齒形帶傳送減速電機驅動，變頻器驅動電機，六個接近開關分別控制正反轉啟停命令、加減速命令。

束袋機裝置為填充單元，兩片扁帶從隔層伸出以配合被小吸盤吸開的袋口，將袋口撐開為近似長方形。完成卸料后扁帶向上移動，縮回到隔層，使袋子可以水平平移到下一工序。長方形側面兩邊配有夾具，兩個卡鉗夾緊袋子的末端，限制袋口，讓編織袋與扁鋼結合密閉，防止產(chǎn)品外漏也防止有雜質進入袋子污染產(chǎn)品。裝滿袋結束后，扁帶收回，夾具卡鉗水平向兩邊移動拉平編織袋口。移動組夾緊袋子邊緣后，夾具卡鉗釋放回到初始位置，束袋機部分設備動作都是由電磁閥驅動氣缸完成的。

4 運輸部分

運輸部分的構成：振動輸送機、夾送輥、輸送帶、袋子輸送機。

其中振動輸送機和夾送輥裝在編織袋下方部與上部移動組配合使用，輸送帶承載滿袋產(chǎn)品與在上部夾著袋口的袋子輸送機以相同的速度運動，將袋子運送到縫包部分縫包。

振動輸送機的位置在束袋機的正下方，同時振動輸送機、卸料輥、輸送帶安裝在同一水平機械基礎上，該基礎可上下移動，調整高度以適應不同長度的編織袋。在袋子填充過程中輥式振動輸送機上下升降并振動，動作由下部氣缸驅動完成，主要目的是盡可能的將產(chǎn)品裝實。填充過程結束，輥道升起與上部移動組配合使?jié)M袋產(chǎn)品向下游移動。完成后，輥道重新降下來循環(huán)下一袋產(chǎn)品。卸料輥，輥道有多根并排的配有小齒輪的輥子構成，通過鏈式傳送帶來移動，變頻調速。卸料輥是裝料部分與縫包部分的過渡，裝滿產(chǎn)品的編織袋由束袋機下過渡到輸送帶上（承載重量），袋子輸送機在上部夾緊平整的袋口，同步運輸?shù)娇p包機處縫口。袋子輸送機是通過兩個對立傳送帶夾緊編織袋口，并引導袋子的進給，確保袋邊完美對齊。變頻調速確保與下面的輸送帶同步。

5 縫包部分

縫包部分功能構成：折邊裝置、有袋感應探頭、斷線檢測傳感器、縫包機、切刀等。

折邊裝置安裝在袋子輸送機上，進縫包機前。彎曲形狀的金屬板由氣缸帶動旋轉，當有袋感應探頭經(jīng)過袋子觸發(fā)，電磁閥驅動氣缸動作一次，袋口在進縫包機前被平整折起?？p包機啟停時機由有袋感應探頭觸發(fā)，PLC內(nèi)部定時器設定延時控制。縫包機頭通過變頻調速，與運輸部分速度相匹配。針線和底線分別穿過斷線傳感器，斷線報警停止運行，防止縫包不嚴產(chǎn)品灑出。在編織袋縫好出縫包機后，氣動

驅動切刀動作切斷鏈狀針線，完成縫包。

6 控制部分

控制部分構成：動力柜和控制柜、分散IO、閥島、檢測原件、執(zhí)行元件等。動力柜內(nèi)主要是電源回路、接觸器變頻器等電機控制回路。電源配電器件選用西門子產(chǎn)品，變頻器選用施耐德ATV32系列。控制柜內(nèi)主要是PLC、繼電器、安全模塊裝置、接觸器等。

PLC選用西門子S7 315-2DP處理器，擴展設備通過DP通訊協(xié)議，連接有分布IO，TP700人機界面、FESTO閥島控制電磁閥。網(wǎng)絡拓撲圖如圖1。

IGF900是整個控制系統(tǒng)的大腦，S7 300CPU運算、處理采集設備的狀態(tài)數(shù)據(jù)，發(fā)出指令給各輸出設備執(zhí)行相應的動作。 所有設備按CPU內(nèi)編好的程序運行，當運行階段出現(xiàn)故障或有中斷條件，設備停下來在TP700操作面板上會出現(xiàn)停機原因。排除故障或解除中斷條件后重新啟動設備、自動運行。TP700人機界面內(nèi)容豐富，可以監(jiān)控設備的狀態(tài)，可以在線修改設備運行參數(shù)，調整設備。可手自動切換，正常運行在自動狀態(tài)，調試設備、處理故障時可手動在觸摸屏上操作動作設備。

參考文獻：

[1]張朝霞，劉翠琴，劉加永.自動料斗秤的給料設計[J].

[2]《IGF900 INSTRUCTION MANUAL》.CONCETTI S.P.A.

作者簡介：王曉明（1978-），男，工學學士，從事工業(yè)自動化工作、熟悉鋼鐵自動化、電廠熱工儀表，具有多年工程項目經(jīng)驗。endprint