1. 係統簡介及設計思想

粉末包裝有特殊的要求, 通過伸進式的封閉下料, 設備的幹涉多, 係統監控要求複雜。 下麵介紹包裝係統方案 , 並對其主要部分的設計要素進行介紹:

式選擇上, 采用旋轉裝夾的方式, 共包括四個工位:

夾袋工位、 粗下料工位、 細下料工位和落袋工位。其間的控製信號通過轉架轉軸實現規定工位的信號隔 離輸送。

係統主要由以下幾個部件構成:

① 送料機構;

② 總貯料倉 (含攪拌機構) ;

③ 送料螺旋 1 (負責將料橫向引出);

④ 送料螺旋 2 (將料縱向送給粗下料機構);

⑤ 粗下料機構 (包括料筒伸進機構, 帶攪拌粗下料螺旋, 小貯料倉);

⑥ 細下料機構;

⑦ 轉架機構;

⑧ 夾袋機構;

⑨ 稱量係統;

10 輸送機構;

在設計方案中,由於材料細小且具有不均勻性,

故采用螺旋輸送方式下料。粗下料由三個螺旋機構 傳輸, 先由橫向螺旋機 1將粉末從料倉中引出, 由螺旋機 2導入粗下料儲備倉, 最後由粗下料螺旋機伸進下料; 細下料由細下料螺旋機直接從料倉中取料、 下料, 而不設中間送料機構。 在粗料倉中可以儲備螺旋機 1. 2運轉 30s的輸送量, 而相當於粗下料螺旋機在 15s內的輸送量。 在下料機構的下料方

包裝線控製係統包括:

1. 采用 OM RON的 SYSM AC係列超小型的C PM IA- 40CDR- AC可編程控製器;
2. 功率執行設備, 現場端子箱,現場操作箱等;
3. 操作台及控製電源係統;
4. 被控對象及傳感檢測係統。硬件設計如圖 2。

2. 係統軟件的設計及係統控製信號和動作要求

2. 1 設計方法

傳統的設計方法是順序流程, 因控製對象動作 處於轉架之上, 容易形成信號重疊, 一般使用各工位獨立控製的方法, 采用每個工位由一個小的 PLC 單獨控製, 因而其實現的功能有限, 難以與外設通訊。現采用一隻 PLC實現控製的新方案, 就大大節約了成本, 而且, 因其設在轉架外部, 信號易於實現被上位機監控, 易於與各種外設通訊, 使其控製更具靈活性, 從而具有較大的擴展能力, 用傳統的PLC流程圖分析, 這是難以達到的, 因各工位是並行工作關係, 要使用順序控製的 PLC來實現, 必需改變思路; 本程序中, 采用在到位的一個非常短脈衝周期時間內, 讓係統瞬時接受信號, 並完成處理, 回複到待命狀態, 這樣, 以迅速反應的觸發電路來避開信號衝突的時間, 再通過延時處理來達到有序執行, 實現控製。

2. 2  本設計的構思及采用方法

現設計成隻在相應工位上取出或輸入相關信號。 外圈上安裝有電刷, 轉動到位時處在相應工位上的固定電刷隻能取出正在轉至該工位的表位的信

號, 所需設計盤片有: 夾袋信號盤片 (輸入、 輸出各一片)、 粗料位信號盤片、 細料位信號盤片、 超差信號盤片、 鬆夾信號盤片。 共需設計 6塊盤片, 排成 6層。 信號采擷的位置 (即安裝電刷的位置) 如圖 3, 除夾袋信號輸入盤片可設計為整片覆蓋銅片外, 其餘盤片銅片布置僅在對應位置上, 如圖 3單層銅片布置方式, 實現信號隔離。

( 2) 轉架循環的實現。轉架啟動通過停止延時信號來實現, 規定停止的時間為 25s, 以到位信號的上沿為計時開始, 當延時到達時, 發出信號使轉架啟動, 轉架轉至下一個工位觸動到位開關, 到位上沿使轉架轉動停止, 並進入下一個到位延時, 實現到位延時控製。 在轉架循環中, 為了準確定位, 還要設一定位銷, 因此, 在停止時間裏將分出一點拔銷的時間, 待拔銷結束後再啟動, 這裏設為 1s。 另外, 為防止到位信號出現故障, 或是電機轉過位或不到位等等故障現象,須設置一個軟件監控延時,在 延時到達而還沒有停止轉架則該監視信號將停止轉架的運行。 此外, 還進行手動、 停止等控製。 手動控製和前麵的電機一樣, 須將手動開閘開關轉到手動功能一端, 然後, 才能通過手動控製按鈕來控製轉架的轉動。 料筒離開是轉架啟動的關鍵, 筒沒有離開, 則不進行拔銷轉動。

圖 4 轉架循環程序段

( 3) 筒進控製。通過虛設一個夾袋標誌, 將其保持到下一個到位稍晚一點時間,當到位上沿一來, 立即觸動筒進自鎖, 從而實現快速筒進, 當筒進延時到來時, 將停止筒進, 由行程開關帶動電磁閥換向, 將料筒緩慢退回, 並邊退邊下料。

( 4) 粗下料的動作控製。 粗下料螺旋的啟停,

當筒進到位時 , 開始啟動下料, 到粗到信號到來時停止, 或者手動停止, 手動下料采用並聯方式控製,當延時到來而還沒有粗到信號來臨時, 停止下料。夾袋工位有裝夾時, 在粗下料工位須予以粗下

料, 粗下料的過程是送料機構先動作, 料筒向下伸進, 到位後由行程開關控製漸漸退回, 並進行粗下料, 這裏設料筒伸進時間為 3s, 伸進到位後, 才啟

動下料螺旋機。直到稱重表頭發出粗料位到的信號。這裏還設置軟件監控延時, 監控延時來臨, 粗下料也將終止。   判斷有裝夾的方法是將夾袋信號虛設一個內部保持標誌。    在下一次到位上沿來臨之時交由粗下料啟控製使用; 通過到位上沿來觸發粗下料,在這裏還須設一個到位信號的延遲信號, 否則無法將夾袋信息保持到被采用時間。 經過這樣的處理, 夾袋保持信號迅速被處理, 這時, 在夾袋工位就又可以進行夾袋操作了。 這樣, 既保持了單工位動作曆經循環的獨立性, 又實現了並行的重複工作, 也不存在信號衝突 , 從而達到控製要求。 其具體實現梯形圖如圖 5所示, 設粗下料監控時間為 15s。

2. 3 程序控製的脈衝分析

如圖 6所示, 送料機及輸送機在啟動後檢測延時 10s完成即開始啟動並保持; 鬆夾及到位信號在啟動 10s後一般情況下處於高位的狀態, 即轉架在到位狀態下; 轉架的循環運轉在延時 10s後也進入運行狀態,開始時為停止延時 24s+ 拔銷 1s= 25s的時間, 25s後即進入轉動狀態, 反複循環; 當在到位狀態下, 有夾袋上沿脈衝信號產生時, 即產生一個夾袋保持標誌, 為了在下一個工位能夠取用該信號進行判斷是否有裝夾,還設置了一個到位延時信號, 該信號延時時間極短,這裏設為 5ms,當在下一到位時, 到位延時信號延時打開, 其上沿將取消夾袋保持信號, 使它此時進入該段停止時段的生命周期極短 (這裏是 5ms的時間) , 以夾袋保持信號為料筒伸進下料的條件 , 利用到位信號上沿觸發筒進信號產生並保持至其延時時間的到來 (就使它的生命周期為 3s) , 筒進信號的下沿將啟動粗下料進行粗下料, 這裏以其監控時間 15s作為其生命期, 通過粗下料信號的上沿製作一個粗下料保持信號, 與夾袋保持信號同樣的方法被取用為細下料動作的控製。

2. 4 本程序的功能

2. 4. 1 實時監控功能,對各執行部件的運行進行實

時監控。

2. 4. 2 動作判斷,能夠準確的判斷動作發生的前提條件是否存在。

2. 4. 3 實現邏輯聯鎖, 根據生產工藝要求, 按上述動作分析啟動 , 送料, 下料。

2. 4. 4 料筒退回檢測,料筒的伸入與轉架的轉動是兩個存在硬幹涉的動作, 如果料筒沒有退離, 轉架就開始啟動, 轉架與料筒的剛性交涉會使係統造成嚴重破壞, 因此, 料筒的退回, 必須是轉架轉動的

硬性條件之一。

2. 4. 5 轉架到位的檢測。必須隨時檢測轉架到位的情況, 轉架沒有到位, 料筒不能伸進, 否則, 料筒無法準確伸入裝夾位置, 而與轉架產生動作幹涉。