前言
隨著化工自動化的普及， 自動定量稱重、 自動包裝係統逐步在許多企業中得到發展， 但大多數係統的自動化程度都較低，浪費過多的人力、物力，並且效率低、誤差大，造成不必要的損失，為解決這些缺點，采用自動定量包裝係統，提高稱重準確度， 加強生產的自動控製稱為化工生產發展的重點。本文從基於 PCL 控製的化肥自動定量包裝係統出發，介紹了定量包裝的結構及其控製原理， 以及該係統 PLC 控製的硬件組成，且根據化肥定量包裝的工藝過程技術要求，從 PCL 控製係統的工作過程， 係統地考慮了化肥定量包裝的實際情況，以此可以提高管理、提高勞動生產率、降低勞動強度。
1 化肥自動定量包裝 PCL 係統組成及工作原理
化肥企業的稱重設備是針對粉粒狀物料設計的，基於PLC 的自動稱重包裝係統以 PLC 為核心的控製器來完成，稱重的精度也得到了保證，並能夠解決原稱重設備存在的不足，提高生產效率，提高控製係統的人機交互性。
在自動定量包裝控製係統中，PCL 控製過程的變更要通過改變其中的程序來實現對化肥量度的控製， 首先需要基於中央處理器， 這是編程的神經中樞， 另外通過存儲器來存儲化肥的各項數據和程序， 通過輸入電平轉換來進行輸出和輸入設置，以作為自動定量包裝的行為準則。PCL 控製係統工作後， 稱重顯示儀對儀表進行自檢， 同時可編程控製器對係統狀態進行自檢， 如果發現化肥重量有異常， 則不會進行自動包裝。 自檢結束後， 如果情況正常， 則開始包裝功能選擇。運行過程分別分為空秤判別、裝載化肥、超差判別、自動包裝 5 個步驟進行。
2  PCL 自動定量和包裝控製係統的設計
自動定量包裝 PCL 控製係統可提高生產效率， 化肥的自動定量過程由該控製器完成， 本自動定量包裝係統的硬件可由定量、 控製和包裝行為 3 階段組成。 在定量裝置的受力支撐點外安裝一個力傳感器,用來測量包裝中每次輸進化肥的質量， 並將其轉換成電壓信號輸出。 電壓信號通過放大處理後，通過 A /D 轉換模塊，將所測得的模擬量轉換成具體的數字信號,進一步輸入到 PLC 中央處理器,即可得到化肥規定重量，並顯示出來，定量的精度可得到了保證，其中也可增加了化肥的自動傳送部分， 這樣化肥的生產過程自動、 連續，提高了其包裝速度。
自動定量和包裝控製係統是開放的、 模塊化的結構， 首先要有大量的調查研究,製定出切實可行的方案，涵蓋各執行動作的控製要求,同時還要設計出檢測控製單元。其一是進行廣泛的調研,以通用方式分解定量和包裝設備的具體功能， 把它們作為模塊， 其二是對所有功能模塊及統一的接口進行編程的自動化控製， 形成不同的功能控製模塊； 其三是將功能自動化控製模塊按照一定順序儲存在功能庫中,構成一個功能控製模塊庫；最後按照生產的特定要求,選擇功能控製模塊，連同他們的接口一起形成全機的控製框架。
3 化肥的 PCL 自動定量係統及其精度
化肥的 PCL 控製係統是固定重量的， 不可以出項超重和少重，誤差範圍保持在±5 克，為滿足定量精度和稱量的快速性， 本係統可采用飽和非線性的方法來實現， 其控製方法如圖3 所示。給定一個電壓限幅值 U，針對不同需要的化肥重量采取不同的 U 值，當化肥放料開始時 U f 較小，U=K，化肥持續放料。當 U f 逐漸接近並達到設定值時，U=K，△U 為了提高稱量精度，采用了精度高、線性度好，力傳感器要選擇好且要設置得當，可在電子稱底部互成 120°，保證定量結果準確， 也可采用高精度的放大器， 輸入端采用光電隔離來消除幹擾源。 軟件方麵則通過控製變頻器輸入電子信號來控製化肥給料的速度， 快速給料後， 當化肥加到一定接近特定定量值時， 使給料速度減緩， 這樣通過調整變頻器啟來控製化肥給料的實際速度， 從而提高各種物料的稱量精度。
4 化肥的 PCL 自動包裝係統結構
化肥的自動包裝結構要進行的工作是， 當化肥計量到達設定值時，包裝動作則開始執行、成品輸出,在此同時還要保證整個傳動係統的流暢。 定量操作控製結束則啟動封袋控製， 第二條控製鏈上指令給下一個操作控製,再經過貼標簽,最後輸出成品,完成整個包裝過程。各動作對應的控製模塊直接從功能庫中在調用,適當修改某些參數而無需重新設計控製模塊。
PCL 包裝控製包括了上袋和封口，由其程序控製空袋儲備、 拾取以及機械打包功能模塊， 程序設置將空袋進入放料口下端，定量完畢後，化肥滿袋的運輸至封口機處，進行程度控製封口，先通過邏輯判斷控製，控製該生產線路，並進行數字交換， 最後可完成包裝的閉環控製， 以速度控製和過程控製為主導，在包裝階段形成多級的 PCL 控製係統。
5 PCL 自動定量和包裝控製係統工作過程
該自動定量包裝的 PCL 控製具有比計算機更強的與工業過程相連接的接口，具有更適應與特殊要求的編程語言，因此， 該自動控製係統的工作過程可分為輸入采樣階段、 程序執行階段和輸出刷新階段。
在化肥生產稱重定量控製中， 開始階段， 化肥放料開關啟動， 化肥從倉內落入事先預備的包裝袋中， 化肥重量施加給力傳感器的壓力值轉換成 PCL 控製係統中的電壓信號， 該信號值達到定量設定值時， 裝料控製裝置停止， 稍作滯後停頓，進行自動包裝動作，然後壓力複位，完成一次化肥的自動定量包裝過程。 基於該係統的 PCL 控製， 要使用到電磁閥、氣缸、力傳感器等裝置，根據現場的信號檢測，可采取力傳感器模擬量 4 路、 啟動按鈕開關量 4 路以及驅動電磁閥開關量 8 路， 因此 PLC 的配置為模擬量輸入收 4 點， 數字量輸入4 點，數字量輸出 8 點，以此基本控製完成化肥自動裝袋定量包裝功能。
定量化肥的輸入采樣階段，PCL 以事先掃描的形式，按順序將所有重量信號讀入到寄存輸入狀態的輸入映像等寄存器中存儲， 這一過程稱為采樣， 這個采樣結果的內容不會改變，以作為定量的依據。到程序的執行階段，PCL 按順序對程序進行掃描， 每條指令都是對定量和包裝的處理， 及從輸入映像寄存器和輸出映像寄存器中獲得所需的數據進行運算、 處理， 再將程序執行的結果寫入寄存執行結果的輸出映像寄存器中保存， 但這個結果在整個程序為執行完畢之前不會送到輸出端口上。 最後是刷出刷新階段， 在定量和包裝執行完成後，PCL 將映像寄存器中的內容送到寄存輸出狀態的鎖存器重，再以此的驅動控製係統，進行執行任務。
PCL 重複性的執行以上階段，沒重複一次的時間為定量封裝周期，在一個共組周期內，PCL 輸入和輸出刷新時間為4ms 左右，但是工作周期因程序執行時間和長度不同時間不同，一般在 40ms~100ms 之內。
6 結語
化肥的自動定量和包裝的 PCL 控製係統， 是將計算機應用於定量包裝係統中， 使其成為該係統的核心， 既能獲取稱重信息，又能實現對稱重信息的執行操作，穩定性好，稱量速度快、精度高，可連續自動稱重，也實現了稱重數據的存儲，該 PCL 控製係統還實現可視化，監視現場，捕獲定量包裝過程， 實現客戶和企業的利益雙贏。 該化肥的自動定量包裝係統可見是有效的一種控製途徑， 因此， 盡快地改變現有的定量裝置和包裝係統， 對我國化肥企業實現自動化， 提高生產的效率具有長遠的意義。

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