预烧料自动定量包装系统与设计

摘 要：本论文简要介绍了预烧料自动定量包装系统的主要工艺流程、基本设计要求、软硬件设计思路,在此设计基础上成功研究和开发了预烧料自动定量包装系统并应用于梅山预烧料包装系统中.

关 键 词：预烧料定量自动包装PLC

中图分类号：TQ172.681文献标识码：A文章编号：1007-9416（2013）05-0178-02

预烧料生产作为钢铁行业延伸产业之一发展前景较好[1],成品的包装作为后道环节也是关键环节目前全部依靠半自动包装方式,也成为制约其快速发展的一个瓶颈,自动定量包装系统目前主要用于食品、医药、粮食、化工等行业,自动定量包装系统主要以PLC或其他控制设备为整个系统控制核心,以外部操作按钮或触摸屏装置为系统的输入单元,通过通讯网络或总线技术实现各单元之间的通信,完成对各单元设备的控制.

1设计要求及基本条件

1.1物料基本特性（表1）

1.2包装能力及精度要求

根据磁性材料厂预烧料产品年生产量、客户对包装标准（25公斤/包）及精度的要求（±50克）,综合考虑设备有效作业率和日常检修、年修等要素,对包装能力及精度设计要求如表2所示.

2系统设计过程

2.1设计概述

自动包装生产线实现功能基本一致,一般分为以下几个关键环节：自动上袋—自动称重—自动装袋—自动缝包—自动输送—自动重量检测—自动喷码—自动剔除,其工艺流程为：物料从成品料仓进入包装秤系统,下料与计量装置通过粗细两种不同加料方式互相配合实现精确定量下料控制,一旦物料重量增加到设定值范围内时,称重系统发出粗加料方式停止指令,等待细加料方式下加料装置中物料落入到秤斗中之后表示此次称重过程完成[2][3].

在自动称重环节完成以后,包装秤系统并不是立即进行物料下料机包装,而是需要系统对其发出“投料”的指令才能进行下料和包装,而判定系统是否下达“投料”指令的条件之一就是自动上袋动作已经完成,在完成此动作基础上系统才会发出相关控制指令要求称重下料单元阀门打开,阀门打开以后,物料由称重斗下放至包装袋内,下料动作完成后系统发出指令将下料阀门关闭,装袋机底部设计了拍打敲击装置,通过多次敲击和拍打使得物料包装过程更加紧凑,便于后道各工序更好地完成相关作业,此工序完成后,安装在装袋机上的夹袋装置被打开,装有成品物料的包装袋一路经过夹口整形装置、立袋输送装置,按次序以及设定速率缓缓进入折边装置中.

当折边动作完成后,装有物料的包装袋进行自动缝包装置中,在自动缝包装置旁安装有相应的检测设施,一旦检测装置检测到目标时,自动缝纫装置开始进入缝制状态,缝制结束后包装袋离开缝纫设备进入下一道工序：自动倒袋整形工序,接着进入复秤装置中,如果检测不合格,此包物料将在最后码垛时由码垛机械手自动放置到剔除单元中完成剔除,对于复秤合格的物料则顺利经过复秤装置继续向前输送,再经喷墨打印设备进入自动码垛单元,喷墨打印设备主要功能是按照各单位出厂要求及客户要求打印上相关的产品信息,如：生产日期、批号以及国家标准等,经复秤不合格的产品则省去此环节.

2.2控制系统硬件设计

控制系统的硬件配置包含三种类型：国外进口设备以及国内制造设备、还有部分为非标设备为自行设计和委托加工,国外进口设备主要包括上袋机、缝包机、喷码机以及机械手等,在其中由于上袋机、机械手等设备动作较多,相对而言较为复杂可以自成系统,为保证匹配性特地选用进口方要求选用三菱公司FX2N系列PLC,对于其他设备（小袋输送、倒包机、校验秤、指示灯、码垛机等）在控制设备的选型上则采用目前行业内比较认可的西门子S7系列PLC.

2.2.1硬件架构及主控制器选型

本系统采用西门子S7-200PLC,包括CPU、存储器、电源以及模拟量和数字量输入输出模块,整个硬件系统包括检测元件、控制单元、人机操作界面以及执行元件四大部分,检测元件主要包含接近开关、光电开关以及真空开关等,控制单元（PLC系统）主要采用数字量控制方式,包括CPU、存储器、电源模块以及输入输出模块,执行元件主要为电机及气缸等.

2.2.2电气硬件接线及设计图（图1,图2）

2.3控制程序设计

2.3.1系统程序主体设计架构（图3）

2.3.2系统时序逻辑图（图4）

3应用及展望

自动定量包装生产线位于整个生产过程的尾端,也是预烧料生产自动化程度最高的一部分,本文通过预烧料生产工艺的分析,阐述了自动定量包装控制技术和产品的国内外研究现状,讨论了预烧料的物料特性、包装能力、精度及码垛设计要求,对自动定量包装系统做了研究、设计及开发,对系统在使用中暴露出来的问题通过理论分析结合实验研究方法进行了改进,达到了预期的效果.