顆粒物料定量稱重及灌裝控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

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1、顆粒物料定量稱重及灌裝控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案1.1包裝機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀及現(xiàn)實(shí)意義現(xiàn)代包裝技術(shù)日益向著高度機(jī)械化和自動(dòng)化方向發(fā)展，最初，在包裝領(lǐng)域中所應(yīng)用的第一代包裝機(jī)械——DubbedGen1，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，是純機(jī)械性的。由一臺(tái)電機(jī)帶動(dòng)直線軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)凸輪產(chǎn)生動(dòng)力。采用可編程控制器（PLC）的控制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)也很簡(jiǎn)單，由操作人員直接控制機(jī)器。在大部分情況下，還沒(méi)有采用人-機(jī)互動(dòng)技術(shù)（HMI）。之后，出現(xiàn)了第二代包裝機(jī)械。此技術(shù)誕生于十年前，包裝機(jī)械仍采用傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)，只是結(jié)構(gòu)更復(fù)雜一些，因?yàn)橛伤欧姍C(jī)來(lái)控制速度，所以可以向一些特殊的動(dòng)作發(fā)出指令，而且也采用了更為復(fù)雜的PLC可編程邏輯控制器。第二代包裝機(jī)械

2、的可調(diào)性更好，但這一優(yōu)點(diǎn)卻需要付出更高的費(fèi)用。這些費(fèi)用包括更多的線路布置、更多的PLC可編程邏輯控制器輸入/輸出（I/O）裝置，這些裝置龐大而復(fù)雜，有更多的傳感器和程序控制，甚至還包括更多的外圍設(shè)備,而且對(duì)于故障的排除和處理也更加困難。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)包裝機(jī)械從技術(shù)、設(shè)計(jì)和制造等方面發(fā)展較快，從前期的由國(guó)外引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行消化吸收，到自行設(shè)計(jì)制造生產(chǎn)出較為先進(jìn)的電子秤稱量微機(jī)控制的各種型號(hào)種類的包裝機(jī)，基本滿足了國(guó)內(nèi)各行業(yè)散狀物料產(chǎn)品包裝的需要。但開(kāi)發(fā)研制經(jīng)濟(jì)實(shí)用的顆粒物料稱重式包裝機(jī)也是非常適時(shí)和必要的。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)的快速發(fā)展，產(chǎn)品定量精度要求更加嚴(yán)格，產(chǎn)品規(guī)格種類繁多

3、，顆粒物料定量稱重、灌裝類設(shè)備需求量日益增加。相比之下，農(nóng)產(chǎn)品的包裝機(jī)械發(fā)展稍有不足，包裝速度和精度偏低是阻礙其發(fā)展的主要原因。本課題根據(jù)這一要求并結(jié)合谷物生產(chǎn)的實(shí)際情況,研制了顆粒物料的自動(dòng)定量灌裝控制系統(tǒng),對(duì)如何提高灌裝速度和稱量精度提出了改進(jìn)方案。1.2顆粒物料定量灌裝控制系統(tǒng)的研究意義隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的完善和發(fā)展，商品流通的深度和廣度進(jìn)一步擴(kuò)大，包裝工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用和地位越來(lái)越高。商品包裝是一個(gè)新興的行業(yè)，是在商品經(jīng)濟(jì)日益繁榮，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的新形式下，逐步成長(zhǎng)起來(lái)的。在商品流通中,人們對(duì)粉狀、顆粒狀小袋商品的包裝要求主要有兩個(gè)方面,一是要求包裝美觀,58以便吸引顧客,并保證商品

4、在流通環(huán)節(jié)中包裝袋不出現(xiàn)任何形式的破損。其二是要求包裝袋內(nèi)的商品計(jì)量準(zhǔn)確,誤差?。òb行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求計(jì)量誤差小于5‰）,以維護(hù)商品生產(chǎn)廠商的信譽(yù)、形象。因此商品包裝的精確計(jì)量,是包裝行業(yè)時(shí)刻關(guān)注的一項(xiàng)重要課題。本設(shè)計(jì)中采用電子稱重儀表進(jìn)行稱重，顯示物料的重量值，并以稱重傳感器的輸出信號(hào)為判斷依據(jù)，二者結(jié)合完成物料的定量稱重,同時(shí)用PLC來(lái)控制系統(tǒng)灌裝動(dòng)作順序，并配以相關(guān)的執(zhí)行驅(qū)動(dòng)器件，實(shí)現(xiàn)了顆粒物料喂料、定量稱重、半自動(dòng)灌裝等環(huán)節(jié)的電氣系統(tǒng)的控制。設(shè)計(jì)中闡述了具體的設(shè)計(jì)方案，并通過(guò)控制系統(tǒng)的電氣圖設(shè)計(jì)、元器件的選型和PLC整體控制的設(shè)計(jì)并編寫(xiě)控制程序等幾部分，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)稱重、定量給料等工作過(guò)程的

5、自動(dòng)控制。在物料灌裝過(guò)程中，能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)夾袋、喂料、稱重和松袋的加工操作過(guò)程，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、灌裝速度快、精度高、工作穩(wěn)定可靠，可用于大米等谷物類和化工產(chǎn)品等行業(yè)內(nèi)松散態(tài)顆粒物料的連續(xù)定量灌裝。1.3包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)任務(wù)1.3.1包裝機(jī)械的發(fā)展方向從發(fā)達(dá)國(guó)家生產(chǎn)的包裝機(jī)械水平來(lái)看，當(dāng)代包裝機(jī)械的發(fā)展動(dòng)向具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：a.提高包裝機(jī)械系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化水平，建立組合化、機(jī)電一體化的現(xiàn)代包裝機(jī)械的結(jié)構(gòu)體系仍是今后的一個(gè)重要的發(fā)展方向。包裝機(jī)械發(fā)展到今天，其系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化水平不斷提高。有些國(guó)家生產(chǎn)的包裝機(jī)，通用件、標(biāo)準(zhǔn)件約占整機(jī)零部件的70%，有的高達(dá)90%，產(chǎn)品更新的速度很快

6、。b.包裝機(jī)械日趨高速化、自動(dòng)化和聯(lián)合化。機(jī)械設(shè)備的高速化是實(shí)現(xiàn)社會(huì)高速發(fā)展的根本措施，是提高設(shè)備生產(chǎn)率的主要途徑，故包裝機(jī)的工作速度是衡量其性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)。包裝機(jī)械的高速化，隨之對(duì)相應(yīng)設(shè)備的聯(lián)動(dòng)化和自動(dòng)化提出了更高的要求。c.重視高新技術(shù)的應(yīng)用，使包裝機(jī)械的功能日趨先進(jìn)可靠。而針對(duì)本課題而言,定量稱量灌裝式設(shè)備，其發(fā)展方向?yàn)?，發(fā)展各種形式的稱量灌裝設(shè)備，著力提高灌裝速度和精度以及穩(wěn)定性和可靠性，并與自動(dòng)包裝設(shè)備配套。1.3.2包裝機(jī)械設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題58稱重計(jì)量包裝機(jī)由于包裝機(jī)械動(dòng)作復(fù)雜而頻繁，執(zhí)行元件比較多，若采用傳統(tǒng)的繼電器控制電路會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的故障率高、動(dòng)作不準(zhǔn)確、包裝質(zhì)量不穩(wěn)定、灌

7、裝精度低、停機(jī)維修時(shí)間多等弊病。因此，研制和發(fā)展包裝機(jī)時(shí)，重視高新技術(shù)的應(yīng)用，是提高其先進(jìn)性、可靠性的主要途徑。另外，跟國(guó)外包裝機(jī)械設(shè)計(jì)水平相比，我國(guó)的包裝機(jī)設(shè)計(jì)雖然品種繁多，但是其適應(yīng)面窄，基本上只是針對(duì)單一品種單一定量的產(chǎn)品包裝，面對(duì)品種繁多的商品自動(dòng)化包裝要求，跟不上包裝形式，同時(shí)，由于其標(biāo)準(zhǔn)化、通用化水平低，其生產(chǎn)成本相對(duì)偏高。這些都是需要在以后的包裝機(jī)設(shè)計(jì)中著力解決的。1.4顆粒物料定量灌裝控制系統(tǒng)