王勤軍

摘要：隨著現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，稱重技術(shù)同時(shí)經(jīng)歷了一個(gè)極大的發(fā)展過(guò)程，它已經(jīng)不僅僅是一個(gè)單件的計(jì)量器具，更多的則是在工業(yè)生產(chǎn)中起著調(diào)節(jié)和控制的作用。一個(gè)實(shí)時(shí)的在線稱重系統(tǒng)可以在生產(chǎn)過(guò)程中快速地在線稱重，不僅省去了人力，也還能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析與處理。本文主要針對(duì)一款圓形瓶液體半加塞高速灌裝機(jī)進(jìn)行在線稱量的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使其能夠借助PLC等先進(jìn)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)灌裝機(jī)的在線稱重功能。

關(guān)鍵詞：灌裝機(jī);在線稱量結(jié)構(gòu)

前言

在現(xiàn)有技術(shù)中，多是采用定量填充凸輪或定量填充泵等結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)填充量的確定，但這種定量方式依賴于傳統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)精度，定量的精度太差，填充合格率較低，對(duì)液態(tài)填充物的浪費(fèi)極大。目前，也有出現(xiàn)了計(jì)量系統(tǒng)控制液態(tài)產(chǎn)品的填充，采用的多為在填充過(guò)程中計(jì)量系統(tǒng)檢測(cè)填充至已設(shè)定的填充量后，立即停止填充的方法，但此類定量方式保證液態(tài)填充產(chǎn)品及其填充容器的整體重量的精度，卻無(wú)法精確液態(tài)產(chǎn)品的凈重，而填充容器質(zhì)量的精確性也影響了液態(tài)產(chǎn)品填充的精確性。

1灌裝前質(zhì)量檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

灌裝前質(zhì)量檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)如圖1所示，由稱重傳感器、質(zhì)量檢測(cè)臺(tái)、質(zhì)量檢測(cè)裝置支座，以及由伺服運(yùn)動(dòng)控制器控制的取瓶夾鉗、取瓶旋轉(zhuǎn)主軸和主軸升降機(jī)構(gòu)組成。

1.主軸升降機(jī)構(gòu)電機(jī);2.取瓶旋轉(zhuǎn)主軸電機(jī);3.取瓶旋轉(zhuǎn)主軸;4.傳送帶;5.取瓶夾鉗電機(jī);6.填充前容器;7.取瓶夾鉗;8.稱重傳感器;9.質(zhì)量檢測(cè)臺(tái);10.空裝置支座。

2灌裝后質(zhì)量檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

灌裝后質(zhì)量檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)如圖2所示，同灌裝前質(zhì)量檢測(cè)裝置一樣，由稱重傳感器、質(zhì)量檢測(cè)臺(tái)，質(zhì)量檢測(cè)裝置支座以及由伺服運(yùn)動(dòng)控制器控制的取瓶夾鉗、取瓶旋轉(zhuǎn)主軸和主軸升降機(jī)構(gòu)組成。

11.主軸升降機(jī)構(gòu)電機(jī);12.取瓶旋轉(zhuǎn)主軸電機(jī);13.取瓶旋轉(zhuǎn)主軸;14.傳送帶;15.取瓶夾鉗電機(jī);16.填充后容器;17.取瓶夾鉗;18.稱重傳感器;19.質(zhì)量檢測(cè)臺(tái);20裝置支座。

3在線稱量校準(zhǔn)控制器結(jié)構(gòu)

在線質(zhì)量校準(zhǔn)控制器由定位控制模塊、開(kāi)關(guān)量輸入模塊、模擬量輸入模塊和

CPU組成，各模塊接口均通過(guò)基板與CPU連接。由在線質(zhì)量校準(zhǔn)控制器控制液態(tài)填充前后填充容器在質(zhì)量檢測(cè)裝置上進(jìn)行自動(dòng)稱量，并將實(shí)測(cè)填充前后的質(zhì)量輸入給CPU，CPU再將由觸摸屏輸入的理論質(zhì)量進(jìn)行比較，在CPU內(nèi)通過(guò)在線質(zhì)量自動(dòng)補(bǔ)償模型進(jìn)行計(jì)算，得出對(duì)定量修改的填充機(jī)構(gòu)填充信號(hào)輸出控制填充量。

在線稱量校準(zhǔn)控制器結(jié)構(gòu)如圖3所示，其中CPU為中央處理器。

1.灌裝前質(zhì)量檢測(cè)裝置;2.灌裝后質(zhì)量檢測(cè)裝置;3.灌裝前位置檢測(cè)裝置;4. 灌裝后位置檢測(cè)裝置;5.在線質(zhì)量校準(zhǔn)控制器;6.模擬量輸入模塊;7.觸摸屏;8.灌裝定量系統(tǒng);9.灌裝前質(zhì)量檢測(cè)裝置中取瓶夾鉗伺服運(yùn)動(dòng)控制器;10.灌裝前質(zhì)量檢測(cè)裝置中主軸升降機(jī)構(gòu)伺服運(yùn)動(dòng)控制器;11.灌裝前質(zhì)量檢測(cè)裝置中取瓶旋轉(zhuǎn)主軸伺服運(yùn)動(dòng)控制器;12.灌裝后質(zhì)量檢測(cè)裝置中取瓶夾鉗伺服運(yùn)動(dòng)控制器;13. 灌裝后質(zhì)量檢測(cè)裝置中主軸升降機(jī)構(gòu)伺服運(yùn)動(dòng)控制器;14. 灌裝后質(zhì)量檢測(cè)裝置中取瓶旋轉(zhuǎn)主軸伺服運(yùn)動(dòng)控制器;15.定位控制模塊;16.開(kāi)關(guān)量輸入模塊。

在線質(zhì)量校準(zhǔn)控制器采用的是可編程邏輯控制器，它輸出的實(shí)測(cè)質(zhì)量信號(hào)及誤差信號(hào)由觸摸屏顯示。在CPU中內(nèi)存有在線質(zhì)量自動(dòng)補(bǔ)償模型，并接收從觸摸屏發(fā)來(lái)的理論質(zhì)量輸入信號(hào)。

定位控制模塊輸出的信號(hào)有：控制灌裝前質(zhì)量檢測(cè)裝置中取瓶夾鉗的夾取及松放填充前容器的動(dòng)作信號(hào)，控制灌裝前質(zhì)量檢測(cè)裝置中取瓶旋轉(zhuǎn)主軸將填充容器在傳送帶與質(zhì)量檢測(cè)臺(tái)之間的轉(zhuǎn)送動(dòng)作信號(hào)，控制灌裝前質(zhì)量檢測(cè)裝置中主軸升降機(jī)構(gòu)將填充容器的升降動(dòng)作信號(hào)，控制灌裝后質(zhì)量檢測(cè)裝置中取瓶夾鉗的夾取及松放填充后容器的動(dòng)作信號(hào)，控制灌裝后質(zhì)量檢測(cè)裝置中取瓶旋轉(zhuǎn)主軸將填充容器在傳送帶與質(zhì)量檢測(cè)臺(tái)之間的轉(zhuǎn)送動(dòng)作信號(hào)，以及控制灌裝后質(zhì)量檢測(cè)裝置中主軸升降機(jī)構(gòu)將填充容器的升降動(dòng)作信號(hào)。

開(kāi)關(guān)量輸入模塊接收的輸入信號(hào)有：由灌裝前位置檢測(cè)裝置來(lái)的灌裝前容器的到位檢測(cè)信號(hào)，由灌裝后位置檢測(cè)裝置來(lái)的灌裝后容器的到位檢測(cè)信號(hào)，由灌裝前質(zhì)量檢測(cè)裝置來(lái)的灌裝前質(zhì)量檢測(cè)裝置中主軸升降機(jī)構(gòu)降到位信號(hào)和升到位信號(hào)，灌裝前質(zhì)量檢測(cè)裝置中取瓶夾鉗夾緊到位信號(hào)和放松到位信號(hào)，灌裝前質(zhì)量檢測(cè)裝置中取瓶旋轉(zhuǎn)主軸轉(zhuǎn)送至傳送帶到位信號(hào)和轉(zhuǎn)送至質(zhì)量檢測(cè)臺(tái)到位信號(hào)，以及由灌裝后質(zhì)量檢測(cè)裝置來(lái)的灌裝后質(zhì)量檢測(cè)裝置中主軸升降機(jī)構(gòu)降到位信號(hào)和升到位信號(hào)，灌裝后質(zhì)量檢測(cè)裝置中取瓶夾鉗夾緊到位信號(hào)和放松到位信號(hào)，灌裝后質(zhì)量檢測(cè)裝置中取瓶旋轉(zhuǎn)主軸轉(zhuǎn)送至傳送帶到位信號(hào)和轉(zhuǎn)送至質(zhì)量檢測(cè)臺(tái)到位信號(hào)。

模擬量輸入模塊接收的輸入信號(hào)有：由兩套質(zhì)量檢測(cè)裝置來(lái)的檢測(cè)質(zhì)量信號(hào)。

4 小結(jié)

在線稱量的發(fā)展在全球制藥行業(yè)中越來(lái)越受重視，本位設(shè)計(jì)了兩套相同的質(zhì)量檢測(cè)裝置。每套質(zhì)量檢測(cè)裝置均設(shè)有稱重傳感器、質(zhì)量檢測(cè)臺(tái)，以及由伺服運(yùn)動(dòng)控制器控制的取瓶夾鉗、取瓶旋轉(zhuǎn)主軸和主軸升降機(jī)構(gòu);稱重傳感器獲得電信號(hào)后，輸出給在線質(zhì)量校準(zhǔn)控制器，在線質(zhì)量校準(zhǔn)控制器輸出實(shí)測(cè)質(zhì)量信號(hào)及誤差信號(hào)，并對(duì)定量填充系統(tǒng)的填充量進(jìn)行在線質(zhì)量校準(zhǔn)，從而實(shí)現(xiàn)灌裝機(jī)的在線稱重功能。

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（作者單位：65190部隊(duì)，高級(jí)工程師）