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立式包装机称重控制系统的研究与改进

发布时间:2020-06-01 14:39:33 |来源:网络转载

  1. 引言

包装机称重系统是包装机称量过程中的精确控制系统,是保证填充物在填充过程中质量精确的决定因 素。 经过包装机称重系统处理后,称重中的漂移与非线性得到很大改善,包装机的实用性增强,进一步达到包装产品品质提高的效果。

传统包装机称重系统的设计侧重于机械方式,电气方面的设计仅局限于包装机其他操作,包装过程也 常常取决于操作人员的经验。 近年来,国内的包装机称重系统虽然在电控上有所改进,但仍然有很大的改 良空间。

为了实现称重效果的高标准, 针对自主研发的立式包装机设计了一种称重检测控制系统,可实现对下料填充过程质量参数信息的处理与控制。该系统中还使用触摸屏,用户可直观地对整个包装机控制过程、称重过程进行监 控与操作。

  1. 包装机基本结构及工作过程

立式包装机是一台智能型包装设备, 主要由物料定量供给部件、拉膜部件、横封部件、纵封部件及电气控制系统等部件组成。设备开启前进行包装质量、包装速度、包装袋长设定,然后打开主开关, 物料由粗细下料传送带投入料仓,在料仓内进行精确称重处理, 符合质量误差范围要求的物料即可触发卸料阀, 使物料卸入包装袋中;纵封器上的纵封滚轮对接处加热加压将包装袋纵向热封牢固,然后滚轮运动,横封器进行横向热封形成横向封口;切断装置上的旋转切刀与固定切刀相接触将横向封口沿中线切断分开,同时实现包装袋的顶 封和下一个包装袋的底封,完成整个包装工序。各传感器在测量点处输出的信号可作为包装流程中各个步骤开启和完成的标志, 保证机器的稳步运行。

  1. 包装机控制系统设计
    1. 系统总体结构

整个包装机控制系统主要由模拟量输入模块称重传感器、触摸屏、各类电机及变压器等构成。其中,输入信号有自动手动信号、启动信号、停止信号、供膜信号、色标检测、料满检测、打码防偏移检测及电动机过载保护等; 输出信号有纵封气缸电磁阀、横封气缸电磁阀、打码气缸电磁阀、切刀气缸电磁阀、供料电动机、供膜电动机及空气压缩机等。

    1. 称重系统工作原理

称重系统通过使用JLBS-P铝合金S型称重传感器(量程0~10V)输出质量信号,采用16位BSQ-2变送器,连接EM231CN模拟量输入模块实现A/D转换,将 A/D 值送给 S7-200PLC处理,用上位机完成对液晶触摸屏 SMART700IE和 S7-200PLC的设定和编程; S7-200PLC采用 RS-485方式与 SMART700IE、上位机进行相互通讯。 

包装机基本结构简图

1 .粗下料皮带  2.细下料皮带  3.称重传感器  4.支座  5.控制柜  6 .包装材料  7.光电开关  8.成型器  9.调节螺钉 11 脚轮 12.拉膜电机 13.接近开关  14.SMART700 触摸屏  15.料仓  16.控制杆  17.电磁阀  18.支柱  19.纵封器  20.滚轮  21.横封器  22.地脚螺栓

图 1 包装机基本结构简图

  1. 称重控制系统非线性校正

由于传感器、放大器等测量系统的非线性度, 导致输入值( 被测量值) 与输出值( 显示值) 之间不是严格的线性关系,会严重影响称重仪器的精度。 经过硬件的温度补偿处理后,仍然会有漂移现象。

  1. 实验数据和成果
    1. 称重校正

采用的实验测试对象是标准砝码。 方法为:将砝码放在称重机构的测量盘上,待测量读数稳定后记录 结果。

经过实验测量,从标准为0 ~70g 的测量数据中每组挑选5 个,记录下并求平均值、质量差、测重差及相对测重比。 测量数据如表1 所示,数据分析如表 2 所示。

 

表2 中最后一列相对测重比反映在二维的测重电压值 V 与砝码量 m 曲线上,就是曲线的斜率,从表 2 的数据可以看出:斜率的大小有波动,说明应变片的 线性度不是很好, 因此需要进行软件上的线性化处理。

 

表 1 测量数据

 

Table 1

Measurement data

 

 

g

砝码

测重 1

测重2

 

测重 3

测重4

测重 5

平均测重

0

7 981

7 988

 

7 971

7 975

7 977

7 978.4

5

8 780

8 771

 

8 775

8 765

8 771

8 772.4

10

9 590

9 591

 

9 588

9 603

9 590

9 595.4

15

10 436

10 442

 

10 441

10 445

10 441

10 441.0

20

11 231

11 218

 

11 224

11 215

11 220

11 221.6

30

12 594

12 616

 

12 602

12 609

12 609

12 606.0

40

14 192

14 207

 

14 200

14 188

14 195

14 196.4

50

15 748

15 780

 

15 781

15 790

15 780

15 775.8

70

18 900

18 947

 

18 953

18 930

18 947

18 935.4

 

  1. 结论

1) 通过液晶触摸屏监控显示、设计可实现整个包装机控制过程,并提供相应的报警视图指示和实时质 量显示等。

2) 通过数据校正,称重机构误差平均达到千分之三,达到国际标准, 从而证实称重机构及数据校正方法有效可靠,其精确度能满足包装需求,可以应用在精确包装上。

 

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