李小建 秦永志

（四川美豐化工股份有限公司化肥分公司，四川 德陽 618000）

0 引言

現(xiàn)今，包裝機(jī)已廣泛應(yīng)用于多個行業(yè)，其使用的好壞和稱重的精度關(guān)系到企業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量和效率。隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高和工藝技術(shù)的日益完善，生產(chǎn)設(shè)備良好穩(wěn)定的運(yùn)行就越發(fā)顯得重要。

1 包裝機(jī)的工作原理

包裝機(jī)由分料口、加料機(jī)構(gòu)、料桶、稱重裝置、料桶放料口、卸料斗、夾袋器及稱重控制器構(gòu)成。工作時依靠自重下落，物料從上往下經(jīng)過分料口分別進(jìn)入2個加料機(jī)構(gòu)，由加料機(jī)構(gòu)控制加入料桶中物料的重量，通過稱重控制器并結(jié)合預(yù)置好的加料參數(shù)，控制加料機(jī)構(gòu)的粗細(xì)加料閥門讓粗細(xì)加料量達(dá)到最佳的配比，從而確保整個稱重系統(tǒng)在保證精度的前提下提高包裝速度。通過預(yù)置好的粗加料參數(shù)，當(dāng)物料達(dá)到此參數(shù)要求的重量時，加料機(jī)構(gòu)的粗加料閥門關(guān)閉，當(dāng)物料達(dá)到設(shè)定要求重量的參數(shù)時，加料機(jī)構(gòu)的細(xì)給料閥門關(guān)閉，加料機(jī)構(gòu)停止加料。由稱重控制器來協(xié)調(diào)2個料桶的底放料閥的動作，防止2個料桶同時放料。當(dāng)夾袋裝置上的行程開關(guān)動作時，夾袋裝置夾住包裝袋并打開卸料口，那個先達(dá)到稱重設(shè)定重量的料桶就先打開料桶底放料閥門放掉料桶里的物料，放掉的物料落到卸料斗中又經(jīng)過卸料口流入包裝袋中后，夾袋裝置松開包裝袋，包裝袋掉在輸送帶上由輸送帶送到縫包機(jī)處進(jìn)行縫口，縫口后輸送帶再將包裝袋送到后方進(jìn)行堆碼整理。在稱重控制系統(tǒng)的控制下，包裝機(jī)能快速準(zhǔn)確地完成物料的稱重和下料包裝，極大地提高了工廠的生產(chǎn)效率。

2 包裝機(jī)稱重系統(tǒng)的介紹

包裝機(jī)的稱重系統(tǒng)由系統(tǒng)控制柜和現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)與稱重檢測裝置構(gòu)成，控制柜中的控制器根據(jù)采集到的信息和其他信號來控制現(xiàn)場的各個執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通過各個執(zhí)行機(jī)構(gòu)來完成物料的定量稱重和下料到包裝袋中。

2.1 包裝機(jī)現(xiàn)場的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和稱重裝置的介紹

2.1.1 包裝秤的稱重裝置

稱重傳感器的固定端固定在支架上，稱重傳感器的測重端則懸掛著裝卸物料的料桶，這就組成了包裝機(jī)的一個稱重裝置。

在稱重裝置中稱重傳感器是將機(jī)械變量（重量）轉(zhuǎn)換為電信號的傳感器。其基本元件是一種特殊類型的彈性體，摩擦鎖定式應(yīng)變片就固定在此彈性體上。在懸掛物重力的影響下，彈性體變形，結(jié)果應(yīng)變片也隨之發(fā)生彈性變形。由于應(yīng)變片外部形狀的變化，其導(dǎo)體的歐姆電阻也會相應(yīng)發(fā)生變化（對于每一個稱重傳感器而言，至少應(yīng)將4個應(yīng)變片接在一起以形成一個完整的惠斯通電橋）。連接拉伸或壓縮的應(yīng)變片以將正電阻或負(fù)電阻變量相加在一起，從而形成電橋中電阻的總體不平衡。

在一個電橋?qū)蔷€上，加上電源電壓，在另一個對角線上接測定電壓。電源電壓恒定時，測定電壓與所用負(fù)載就會呈正比變化。稱重傳感器就是依據(jù)這個原理來進(jìn)行測量重量信號的。

2.1.2 包裝機(jī)的現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)

電子閥控制著各個氣缸，由氣缸來推動或關(guān)閉各自對應(yīng)的閥門，依次來完成包裝機(jī)的下料稱重和卸料到包裝袋中的一系列動作。

2.2 包裝機(jī)的稱重控制系統(tǒng)介紹

西門子公司在稱重領(lǐng)域已有50年歷史，依靠強(qiáng)大的研發(fā)隊伍和嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的工作態(tài)度，已成為自動化稱重系統(tǒng)頗具知名度和影響力的制造商。它所生產(chǎn)的稱重電子模塊具有高精度、高速采樣、與西門子PLC全兼容和可靠性高等特點(diǎn)。在固體散料計量和控制方面提供完整解決方案，特別是在皮帶稱、自動稱重給料和固體流量計方面具有精度高、安裝方便和長期穩(wěn)定性高等特點(diǎn)。依托先進(jìn)的西門子自動化稱重解決方案，使得用戶可以真正實現(xiàn)工廠稱重控制過程的自動化。SIWAREX電子稱重模塊完全集成在SIMATIC系統(tǒng)中，使PLC控制系統(tǒng)可以直接接收和處理來自稱重傳感器的信號，并執(zhí)行各種復(fù)雜的運(yùn)行控制，無需額外的稱重信號轉(zhuǎn)換或傳輸環(huán)節(jié)。同時，SIWAREX稱重系統(tǒng)還可編程、模塊化設(shè)計、擴(kuò)展性好、便于根據(jù)工藝條件的改變提供系統(tǒng)升級和擴(kuò)展。SIWAREX_MS電子稱重模塊是SIMATIC S7-200的一個擴(kuò)展模塊，它可以與系統(tǒng)的其他擴(kuò)展模塊一起操作。SIWAREX_MS具有2個串行接口。一個是TTY接口，用于連接遠(yuǎn)程數(shù)字顯示器；另一個是RS232接口，可以連接一臺PC（個人電腦），用于使用SIWAREX_MS來設(shè)置秤。

3 稱重控制系統(tǒng)的構(gòu)成

西門子的PLC在國內(nèi)用戶眾多，其運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性也受到用戶的一致認(rèn)可。稱重控制系統(tǒng)就是以西門子S7-200來構(gòu)建的。通過觸摸屏我們能進(jìn)行一系列的操作，包括對稱重值的設(shè)定以及修改、零點(diǎn)和稱的砝碼標(biāo)定、稱重的歷史記錄和趨勢、記錄系統(tǒng)的報警狀況以便故障和問題的查找。稱重控制系統(tǒng)構(gòu)成圖如圖1所示。SIWAREX_MS電子稱重模塊通過接線盒和稱重傳感器連接。一個接線盒最多只能連接4個傳感器，多于4個時就要使用交叉連接的方式并聯(lián)另一個接線盒。一般的連接方式如圖2所示。CPU224自帶有14個輸入和10個輸出接點(diǎn)，通過這些輸入輸出接點(diǎn)，PLC接受外部的啟停、緊急停止、復(fù)位、手動、自動、夾袋準(zhǔn)備等一系列控制信號，來控制夾袋器的開啟和閉合，實現(xiàn)對加料結(jié)構(gòu)的精確控制，使其加到料筒中的物料達(dá)到設(shè)定值，再控制料筒放料以及后面的輸送帶和縫包機(jī)裝置。

圖1 稱重控制系統(tǒng)的構(gòu)成圖

圖2 稱重模塊和傳感器的連接

4 結(jié)語

這套自動稱重控制系統(tǒng)操作起來簡單方便，功能實用，還能擴(kuò)展實現(xiàn)企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)集中管理，方便公司了解現(xiàn)場的生產(chǎn)狀況。稱重模塊也能隨時進(jìn)行更換，不需要重新來校定稱，方便檢修和設(shè)備的維護(hù)。把稱重模塊和PLC系統(tǒng)集成在一起，避免了稱重傳感器信號經(jīng)過變送器轉(zhuǎn)換時誤差的放大，保證了數(shù)據(jù)的高精度的集中處理。利用PLC系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，這套稱重控制系統(tǒng)在實際生產(chǎn)中，能夠滿足工藝的需要并在長周期運(yùn)行中一直運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

［1］西門子自動化有限公司.SIWAREX自動稱重技術(shù)產(chǎn)品樣本，2009

［2］喬平.最新衡器使用維修與檢定規(guī)程實用手冊.合肥：安徽文化音像出版社，2003

［3］劉平凡，羅俊.應(yīng)變式稱重傳感器原理及故障檢測.衡器，2010（10）