1引言
近幾年來，隨著經濟的發展和人們生活水平的提高，小袋包裝食品已走進千家萬戶，目前小袋包裝食品已進入成長期，大多數食品定量主要采用容積計量，速度快，精度較低，定量商品的合格率遠不能達到人們滿意的要求。為此經常引起消費者和生產廠家的經濟糾紛，嚴重影響消費關健詞/Keywords者的權益和生產廠家的信譽。針對此情PLC-況，我公司結合自身多年生產衡器的經綠色設計與製造檢驗，充分了解吸收國外先進技術，開發出定量包裝機，一種模塊化全自動定量包裝機。該係統可控製係統廣泛應用於化工、醫藥、食品、糧食、飼料、檢測等行業，適用於顆粒狀、塊狀、條狀、片狀等物料。
2綠色設計與製造
綠色設計與製造是人類可持續發展的必由之路，特別是進入21世紀的中國，環境保護問題是人類最為關心的問題之一，它將生態環境和經濟社會連結成一個協調發展的有機整體，要求經濟發展必須考慮自然生態環境的長期承載能力，滿足人類長遠生成的需要。
在係統的設計過程中，從係統的方案設計到成品的生成，包括生產過程中的周轉物、回收物及廢棄物等，都充分地利用綠色設計的新思想。例如係統方案設計選擇時，將綠色設計新思想擺在首位，在滿足生產工藝、保證產品質量的前提下，盡可能多地采用綠色設計；當在滿足生產工藝、保證產品質量和采用綠色設計產生衝突時，釆取資金傾斜政策，以滿足實際需要。在係統設計階段，將影響環境因素及預防汙染的措施納入產品設計中，將環境性能作為產品設計的目標和出發點，使生產對環境的汙染減少到最小，從根本上防治了汙染，節約了能源和資源。設計中，釆用組態軟件進行控製，真正體現人性化設計，全麵實現生產過程自動化，大大減少勞動強度、提高生產效率、降低噪聲汙染、節約電能及減少對電網的衝擊。在物流過程中，實現將物料進行全密封裝置,從而杜絕了粉狀及粉粒狀物料對周圍環境的汙染，保護工人的身體健康，物料從原料開始到包裝成品的過程中，采用全密封，全過程自動監控。
3係統特點及功能
該係統是一種集自動控製技術、計量技術、新傳感器技術、計算機管理技術於一體的機電一體化產品，它是根據預先設置的程序自動完成物料的供給、計量、充填、包裝及成品輸送等功能。
(1)自動化程度高
係統采用當前最為流行的組態軟件進行開發設計，畫麵逼真，組態靈活，將PLC及二次儀表等設備進行連接，構成有機的整體。
(2)模塊化設計
采用模塊化設計思想，根據需要選用雙頭秤、三頭秤或四頭秤自由組合的方式，這樣既可保證定量準確，又能提高計量速度。
(3)可操作性好
隻需按下操作按鈕或在組態畫麵上點擊相應按鈕就能完成所需要的工作，大大提高了勞動生產率，滿足現代化生產的需要。
(4)可靠性好
由於采用高可靠性能的三菱公司生產的FX2N型PLC及工控機進行控製，同時采用CAD進行優化設計，保證係統具有較高的可靠性。
(5)可塑性強
與上位機進行通信，並將數據傳送給上位機進行處理，並可通過PLC的裕量接口與外圍設備進行聯絡，保證現場的設備都能準確完成所需的功能。
4主要技術指標
最大秤量：20~2000g；
稱量速度：20~120袋/min;
稱量精度：±0.2%~±1.0%(取決於物料的性質)；
外形尺寸：1880mmx1800mmx860mm;自重：480kg;
平均功耗：2kWo
5係統結構組成
該係統主要由工控機(內裝工業控製用組態軟件)、自動定量秤、自動包裝機三大部分組成。工業控製機主要用於完成設備的操作、對流水線的工藝裝置的監視及數據管理；自動定量秤主要由儲料倉、秤架、計量鬥、稱重傳感器、狀態傳感器、給料機構、氣路單元、控製單元等組成，主要用於完成物料的計量；自動包裝機主要由自動套袋機構、熱合機構、傳送機構、編碼打印機構、控製單元等組成,主要用於物料的包裝、編碼打印及成品輸送等功能。

6PLC控製係統
6.1FX2N型PLC的性能特點
(1)可靠性高。I/。均采用光電耦合，二次電路設有C-R濾波器，防止混入輸入接點的振動噪聲和輸入線的噪聲引起誤動作，具有很強的抗幹擾能力，能用於較惡劣的環境。
(2)抗幹擾性好。采用模塊結構和軟件控製，省去硬件開發工作，大大提高了係統的抗幹擾性。
(3)通用性好，使用方便、靈活。在不改變硬件的情況下，修改PLC內部軟件可實現不同的控製要求，大大減少調試的工作量，提高工作效率，使係統的柔性大大提高。
(4)增加RS232BD接口板，方便地實現與上位機之間的通信。
6.2PLC控製係統實現的功能
(1)用於控製該係統與周邊係統的聯鎖控製。
(2)用於控製係統中電機的起停，大、小振動給料機的起停，擋板升降，料門開閉，計量鬥切換等。
(3)用於檢測狀態傳感器的工作狀態。
(4)用於監控現場的異常情況，並進行報警。
(5)將係統的工作情況傳送給上位機，並由上位機進行監控。
6.3PLC控製係統硬件組成
係統涉及的周圍設備較多，用戶不同，連接的接口數量也不一樣，考慮到係統的通用性、可擴展性及技術的成熟性，係統設計時綜合考慮性能價格比，選用了三菱公司生產的FX2N型可編程控製器(帶RS232BD接口)，係統自身需32個輸入點；36個輸出點，同時考慮現場的可擴展性，選用三菱公司生產的FX2N—80MR型可編程控製器。其輸入信號主要包括狀態傳感器輸入信號、包裝機準包裝信號、儀表定值信號、自檢/工作信號、聯鎖信號等；輸出信號主要包括電機控製信號、電磁閥、報警、提示等信號。
6.4PLC控製係統的軟件設計
PLC控製係統是該係統的控製核心，PLC流程圖如圖2所示。

係統采用現場控製、盤控和上位機三級控製方式。現場控製優先於盤控，盤控優先於上位機控製，即當處於現場控製時，盤控和上位機不能進行控製，但上位機能夠采集現場數據。係統運行前首先判斷是否處於運行狀態，還是處於校準狀態。若處於校準狀態，可對儀表進行功能參數設定和校秤；若處於運行狀態，則進行自檢和工作狀態判斷。自檢狀態下，可檢測給料機構及氣路係統是否工作完好;若處於工作狀態，先運行初始化程序，利用M8002運行開始接通、然後斷開的特性，使循環程序在工作前將計量鬥中的物料卸完。計量鬥去皮後，循環程序準備工作；同時還用來檢測儀表是否出錯，若有錯誤，程序不能正常工作，發出報警信號，以便排除。接著進行手動和自動狀態判斷，若處於手動狀態，進行手動操作，若處於自動狀態，循環程序工作，粗細給料機同時給料，當重量達到提前量時，停止粗給料，當達到終值時，停止細給料，儀表顯示穩定後，計量鬥門打開放料。程序設計中，充分考慮到計量鬥卸料程序，開始時不受計量鬥順序影響，當包裝機發出準包裝信號時，無論哪頭秤先到達終值，都可以卸料，當有1頭秤處於卸料狀態時，其他幾頭秤禁止卸料，即所謂卸料互鎖。若有2頭秤(或3、4頭秤)同時到達終值時，程序設計從1號稱到4號秤順序卸料。
6.5儀表及PLC與上位機的通信連接及程序設計
設計中，4台儀表采用RS485總線型式與上位機COM1端口進行連接；而PLC采用內置RS232與上位機COM2端口連接，通信方式采用半雙工方式，同步起動停止，波特率為9600,數據位8位,停止位2位，偶校驗，點對點傳輸方式。由於上位機和PLC控製櫃距離較遠，約100m左右，直接進行通信，信號不能有效傳輸。設計時采用OEA1D1通用型RS232-RS485轉換器，實現RS232電平和RS485電平互相轉換，保證數據進行遠距離傳輸。同時對PLC軟件進行編程處理，利用特殊數據寄存器D8120來實現PLC和上位機之間的通信，其通信連接程序如圖3所示。

7組態軟件設計
(1)采集的數據：①采集4台儀表的重量、毛重、淨重、超量及欠量值。②采集PLC的開關量參數。③采集中控室上位機有關參數。
(2)軟件功能：①釆集現場數據，便於集中管理，並將數據傳到上位機。②采集現場信號，監視與控製流水線的工作狀況。③點擊組態畫麵上相應的按鈕，完成需要的工作。
8結束語
通過現場調試及用戶現場的使用情況來看，係統的可靠性好、操作簡單、維護方便，係統的精度高，不但保證了產品的質量和產量，同時又克服了環境汙染問題，為企業創造良好的經濟效益。

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