一種噸包自動包裝控制系統(tǒng)的設計

惠健

【摘 要】論文設計了一種以定量包裝儀表和PLC為核心的噸包自動包裝控制系統(tǒng)。該裝置具備簡單易用的人機交互界面，主要安裝在自動配料生產(chǎn)線末端成品倉下面，可以完成各種粉料、骨料和混合物料噸包的自動稱重和包裝，并用小車將包裝好的噸包運送到指定位置便于叉車搬運，經(jīng)過實際使用取得了良好的效果。

【Abstract】This paper designed a ton package automatic packaging control system based on quantitative packaging instrument and PLC. The device has a simple and easy-to-use human-computer interaction interface， which is mainly installed under the end of the finished product warehouse of the automatic batching production line， which can complete the automatic weighing and packaging of all kinds of powder， aggregate and mixed material tonnage package and transport the packaged tonnage package to the specified position in a small car to facilitate forklift truck handling， and good practical results have been obtained through practical use.

【關鍵詞】定量包裝;PLC;人機界面

【Keywords】quantitative packaging; PLC; human-computer interface

【中圖分類號】TP273? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號】1673-1069 （2020） 01-0163-02

1 引言

噸袋包裝機是用于大袋包裝物料的大型稱重的包裝設備。噸袋包裝機的自動化程度高，包裝精度高，包裝速度可以調(diào)節(jié)。主要適用于礦產(chǎn)、化工、建材、糧食、飼料行業(yè)的物料大袋包裝。論文旨在設計一種以定量包裝儀表和PLC為核心的噸包自動包裝控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)具備很好的人機交互界面，能夠滿足日常的各種粉料、骨料和混合物料的噸包的自動稱重包裝任務。經(jīng)過實際使用，該系統(tǒng)取得了良好的工作效率和經(jīng)濟價值。

2 系統(tǒng)框圖及主要部件

2.1 系統(tǒng)框圖

整個控制系統(tǒng)主要由出料絞龍、執(zhí)行機構、西門子S7-200SMART PLC、JY500C7定量包裝儀表和SMART 1000 IE V3觸摸屏人機界面等幾個部分組成，可以實現(xiàn)對整個噸包包裝過程的實時控制與監(jiān)控。該系統(tǒng)可以一鍵自動完成整個工作流程，也可以手動分布操作，同時還能夠實時顯示整個工作過程的狀態(tài)等，系統(tǒng)框圖如圖1所示。

執(zhí)行機構主要是由提袋氣缸、夾袋氣缸和運動噸包小車三部分組成。主控S7-200SMART PLC通過內(nèi)部軟件程序，按照工作流程給執(zhí)行機構和定量包裝儀表發(fā)送命令，并將相關反饋信息顯示在觸摸屏人機界面上。

2.2 西門子SINAMICS V20變頻器

SINAMICS V20變頻器為用戶提供了簡易、經(jīng)濟的驅動解決方案。具有調(diào)試過程快捷、易于操作、穩(wěn)定可靠以及經(jīng)濟高效的特點。該款變頻器有七種尺寸可供選擇，輸出功率覆蓋 0.12～30kW。穿墻式安裝和壁掛式安裝均允許并排安裝USS 和 MODBUS RTU 通信端子。異常不停機模式可以實現(xiàn)無間斷運行。較寬的電壓范圍、先進的冷卻設計和涂層 PCB 板大大提升了變頻器的穩(wěn)定性。在本裝置中，將V20變頻設置成多段速方式，從而實現(xiàn)絞龍電機的高速、中速和低速運轉[2，3，6]。

2.3 西門子SMART 1000 V3觸摸屏

西門子SMART 1000 V3觸摸屏是西門子順應市場需求而推出的，功能與之前相比得到了大幅度的提升，與S7-200 SMART PLC組成了完美的自動化控制與人機交互平臺。編程軟件操作簡單，集成的以太網(wǎng)接口方便和其它設備組網(wǎng)，運行速度快。

2.4 定量包裝儀表JY500C7

JY500C7系列定量控制器，主要在重力式定量包裝自動衡器中作為控制部件。 JY500C7 系列定量控制器的顯示內(nèi)容中使用了漢字提示語，界面直觀，操作簡單，便于掌握?？蛇x擇有稱量斗（有斗）/無稱量斗（無斗）/非連續(xù)累計（累計）/三種物料裝填方式。 三級加料流量的控制（快、中、慢），其中小流量慢加時還可選擇點動動作。留有料位檢測輸入端口，以便檢測儲料料倉的料位。留有夾袋、振袋（拍袋或者墩袋）控制輸出端口。20 路開關量輸入、輸出控制（8 入/12 出），端口功能可編程（預先指定）。輸出端口可選常開或常閉。適用于建材、化工、食品、飼料等行業(yè)。

3 系統(tǒng)軟件

3.1 觸摸屏監(jiān)控界面

觸摸屏人機交互界面清晰地展示了該裝置整個工作流程及操作面板。包括提袋氣缸的動作狀態(tài)、變頻器的速度控制狀態(tài)、夾袋機構的動作狀態(tài)、小車的行進位置狀態(tài)和操作開關面板等信息。觸摸屏人機交互界面如圖2所示[4]。

3.2 PLC軟件

PLC軟件部分主要包括手動程序和自動程序兩部分，其中自動程序部分是將人工將噸包袋掛在提袋氣缸上，將噸包袋口對準絞龍的下料口，然后依次啟動定量包裝儀表、夾袋機構開始夾緊噸包袋口、小車開始向噸包袋下方移動，儀表開始根據(jù)具體設置進行高速、中速和低速下料稱重，配料結束后掛袋氣缸下降、夾袋氣缸松開并將噸包放置在運料小車上，最后儀表復位、小車將稱重完畢的噸包運送至叉車位置結束。自動程序流程圖如圖3所示[1，5]。

4 結語

經(jīng)過在生產(chǎn)過程中的實際使用，發(fā)現(xiàn)該裝置設計合理，維護簡單，界面友好。能夠較好地完成各種粉料、骨料和混合物料的噸包的自動稱重包裝任務，稱重范圍0～2T，稱重精度0.2%以內(nèi)，包裝速度0～30袋/h。本裝置操作簡單，工作過程的各個狀態(tài)顯示明確。極大地提高了工作效率，取得了良好的經(jīng)濟效益。

【參考文獻】

【1】工控幫教研組.西門子S7-200 SMART PLC編程技術[M].北京：中國工信出版集團和電子工業(yè)出版社，2018.

【2】韓相爭.PLC與觸摸屏變頻器組態(tài)軟件應用一本通[M].北京：化學工業(yè)出版社，2018.

【3】向曉漢.西門子PLC變頻器觸摸屏工程應用及故障診斷[M].北京：機械工業(yè)出版社，2017.

【4】廖常初.西門子人機界面（觸摸屏）組態(tài)與應用技術（第3版）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2018.

【5】廖常初.S7-200 SMART PLC編程及應用（第3版）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2019.

【6】周志敏.西門子變頻器工程應用與故障檢修實例[M].北京：中國電力出版社，2016.