惠健

【摘 要】論文設(shè)計(jì)了一種以定量包裝儀表和PLC為核心的噸包自動(dòng)包裝控制系統(tǒng)。該裝置具備簡單易用的人機(jī)交互界面，主要安裝在自動(dòng)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(dòng)稱重和包裝，并用小車將包裝好的噸包運(yùn)送到指定位置便于叉車搬運(yùn)，經(jīng)過實(shí)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(guān)鍵詞】定量包裝;PLC;人機(jī)界面

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

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

1 引言

噸袋包裝機(jī)是用于大袋包裝物料的大型稱重的包裝設(shè)備。噸袋包裝機(jī)的自動(dòng)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(shè)計(jì)一種以定量包裝儀表和PLC為核心的噸包自動(dòng)包裝控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)具備很好的人機(jī)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(dòng)稱重包裝任務(wù)。經(jīng)過實(shí)際使用，該系統(tǒng)取得了良好的工作效率和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

2 系統(tǒng)框圖及主要部件

2.1 系統(tǒng)框圖

整個(gè)控制系統(tǒng)主要由出料絞龍、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、西門子S7-200SMART PLC、JY500C7定量包裝儀表和SMART 1000 IE V3觸摸屏人機(jī)界面等幾個(gè)部分組成，可以實(shí)現(xiàn)對整個(gè)噸包包裝過程的實(shí)時(shí)控制與監(jiān)控。該系統(tǒng)可以一鍵自動(dòng)完成整個(gè)工作流程，也可以手動(dòng)分布操作，同時(shí)還能夠?qū)崟r(shí)顯示整個(gè)工作過程的狀態(tài)等，系統(tǒng)框圖如圖1所示。

執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要是由提袋氣缸、夾袋氣缸和運(yùn)動(dòng)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(jī)構(gòu)和定量包裝儀表發(fā)送命令，并將相關(guān)反饋信息顯示在觸摸屏人機(jī)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(jì)的驅(qū)動(dòng)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(jì)高效的特點(diǎn)。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(jī)模式可以實(shí)現(xiàn)無間斷運(yùn)行。較寬的電壓范圍、先進(jìn)的冷卻設(shè)計(jì)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(shè)置成多段速方式，從而實(shí)現(xiàn)絞龍電機(jī)的高速、中速和低速運(yùn)轉(zhuǎn)[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(yīng)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(dòng)化控制與人機(jī)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(shè)備組網(wǎng)，運(yùn)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(dòng)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(jì)（累計(jì)）/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(shí)還可選擇點(diǎn)動(dòng)動(dòng)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(guān)量輸入、輸出控制（8 入/12 出），端口功能可編程（預(yù)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(jī)交互界面清晰地展示了該裝置整個(gè)工作流程及操作面板。包括提袋氣缸的動(dòng)作狀態(tài)、變頻器的速度控制狀態(tài)、夾袋機(jī)構(gòu)的動(dòng)作狀態(tài)、小車的行進(jìn)位置狀態(tài)和操作開關(guān)面板等信息。觸摸屏人機(jī)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(dòng)程序和自動(dòng)程序兩部分，其中自動(dòng)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(zhǔn)絞龍的下料口，然后依次啟動(dòng)定量包裝儀表、夾袋機(jī)構(gòu)開始夾緊噸包袋口、小車開始向噸包袋下方移動(dòng)，儀表開始根據(jù)具體設(shè)置進(jìn)行高速、中速和低速下料稱重，配料結(jié)束后掛袋氣缸下降、夾袋氣缸松開并將噸包放置在運(yùn)料小車上，最后儀表復(fù)位、小車將稱重完畢的噸包運(yùn)送至叉車位置結(jié)束。自動(dòng)程序流程圖如圖3所示[1，5]。

4 結(jié)語

經(jīng)過在生產(chǎn)過程中的實(shí)際使用，發(fā)現(xiàn)該裝置設(shè)計(jì)合理，維護(hù)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(dòng)稱重包裝任務(wù)，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(gè)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(jì)效益。

【參考文獻(xiàn)】

【1】工控幫教研組.西門子S7-200 SMART PLC編程技術(shù)[M].北京：中國工信出版集團(tuán)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(yīng)用一本通[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2018.

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

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

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

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