一种吨包自动包装控制系统的设计

惠健

【摘 要】论文设计了一种以定量包装仪表和PLC为核心的吨包自动包装控制系统。该装置具备简单易用的人机交互界面，主要安装在自动配料生产线末端成品仓下面，可以完成各种粉料、骨料和混合物料吨包的自动称重和包装，并用小车将包装好的吨包运送到指定位置便于叉车搬运，经过实际使用取得了良好的效果。

【Abstract】This paper designed a ton package automatic packaging control system based on quantitative packaging instrument and PLC. The device has a simple and easy-to-use human-computer interaction interface， which is mainly installed under the end of the finished product warehouse of the automatic batching production line， which can complete the automatic weighing and packaging of all kinds of powder， aggregate and mixed material tonnage package and transport the packaged tonnage package to the specified position in a small car to facilitate forklift truck handling， and good practical results have been obtained through practical use.

【关键词】定量包装;PLC;人机界面

【Keywords】quantitative packaging; PLC; human-computer interface

【中图分类号】TP273                                            【文献标志码】A                                【文章编号】1673-1069 （2020） 01-0163-02

1 引言

吨袋包装机是用于大袋包装物料的大型称重的包装设备。吨袋包装机的自动化程度高，包装精度高，包装速度可以调节。主要适用于矿产、化工、建材、粮食、饲料行业的物料大袋包装。论文旨在设计一种以定量包装仪表和PLC为核心的吨包自动包装控制系统。该系统具备很好的人机交互界面，能够满足日常的各种粉料、骨料和混合物料的吨包的自动称重包装任务。经过实际使用，该系统取得了良好的工作效率和经济价值。

2 系统框图及主要部件

2.1 系统框图

整个控制系统主要由出料绞龙、执行机构、西门子S7-200SMART PLC、JY500C7定量包装仪表和SMART 1000 IE V3触摸屏人机界面等几个部分组成，可以实现对整个吨包包装过程的实时控制与监控。该系统可以一键自动完成整个工作流程，也可以手动分布操作，同时还能够实时显示整个工作过程的状态等，系统框图如图1所示。

执行机构主要是由提袋气缸、夹袋气缸和运动吨包小车三部分组成。主控S7-200SMART PLC通过内部软件程序，按照工作流程给执行机构和定量包装仪表发送命令，并将相关反馈信息显示在触摸屏人机界面上。

2.2 西门子SINAMICS V20变频器

SINAMICS V20变频器为用户提供了简易、经济的驱动解决方案。具有调试过程快捷、易于操作、稳定可靠以及经济高效的特点。该款变频器有七种尺寸可供选择，输出功率覆盖 0.12～30kW。穿墙式安装和壁挂式安装均允许并排安装USS 和 MODBUS RTU 通信端子。异常不停机模式可以实现无间断运行。较宽的电压范围、先进的冷却设计和涂层 PCB 板大大提升了变频器的稳定性。在本装置中，将V20变频设置成多段速方式，从而实现绞龙电机的高速、中速和低速运转[2，3，6]。

2.3 西门子SMART 1000 V3触摸屏

西门子SMART 1000 V3触摸屏是西门子顺应市场需求而推出的，功能与之前相比得到了大幅度的提升，与S7-200 SMART PLC组成了完美的自动化控制与人机交互平台。编程软件操作简单，集成的以太网接口方便和其它设备组网，运行速度快。

2.4 定量包装仪表JY500C7

JY500C7系列定量控制器，主要在重力式定量包装自动衡器中作为控制部件。 JY500C7 系列定量控制器的显示内容中使用了汉字提示语，界面直观，操作简单，便于掌握。可选择有称量斗（有斗）/无称量斗（无斗）/非连续累计（累计）/三种物料装填方式。 三级加料流量的控制（快、中、慢），其中小流量慢加时还可选择点动动作。留有料位检测输入端口，以便检测储料料仓的料位。留有夹袋、振袋（拍袋或者墩袋）控制输出端口。20 路开关量输入、输出控制（8 入/12 出），端口功能可编程（预先指定）。输出端口可选常开或常闭。适用于建材、化工、食品、饲料等行业。

3 系统软件

3.1 触摸屏监控界面

触摸屏人机交互界面清晰地展示了该装置整个工作流程及操作面板。包括提袋气缸的动作状态、变频器的速度控制状态、夹袋机构的动作状态、小车的行进位置状态和操作开关面板等信息。触摸屏人机交互界面如图2所示[4]。

3.2 PLC软件

PLC软件部分主要包括手动程序和自动程序两部分，其中自动程序部分是将人工将吨包袋挂在提袋气缸上，将吨包袋口对准绞龙的下料口，然后依次启动定量包装仪表、夹袋机构开始夹紧吨包袋口、小车开始向吨包袋下方移动，仪表开始根据具体设置进行高速、中速和低速下料称重，配料结束后挂袋气缸下降、夹袋气缸松开并将吨包放置在运料小车上，最后仪表复位、小车将称重完毕的吨包运送至叉车位置结束。自动程序流程图如图3所示[1，5]。

4 结语

经过在生产过程中的实际使用，发现该装置设计合理，维护简单，界面友好。能够较好地完成各种粉料、骨料和混合物料的吨包的自动称重包装任务，称重范围0～2T，称重精度0.2%以内，包装速度0～30袋/h。本装置操作简单，工作过程的各个状态显示明确。极大地提高了工作效率，取得了良好的經济效益。

【参考文献】

【1】工控帮教研组.西门子S7-200 SMART PLC编程技术[M].北京：中国工信出版集团和电子工业出版社，2018.

【2】韩相争.PLC与触摸屏变频器组态软件应用一本通[M].北京：化学工业出版社，2018.

【3】向晓汉.西门子PLC变频器触摸屏工程应用及故障诊断[M].北京：机械工业出版社，2017.

【4】廖常初.西门子人机界面（触摸屏）组态与应用技术（第3版）[M].北京：机械工业出版社，2018.

【5】廖常初.S7-200 SMART PLC编程及应用（第3版）[M].北京：机械工业出版社，2019.

【6】周志敏.西门子变频器工程应用与故障检修实例[M].北京：中国电力出版社，2016.