北京辦-巨宏偉-永宏P(guān)LC應(yīng)用于稱重灌裝機(jī)

1、 永宏P(guān)LC在稱重灌裝機(jī)的應(yīng)用 臺灣永宏上海范堤商貿(mào)廈門永陞科技 永宏P(guān)LC應(yīng)用于稱重灌裝機(jī)FATEK PLC applied to Weighing Filling Machine巨宏偉臺灣永宏電機(jī)上海范堤商貿(mào)廈門永陞科技摘要：本文主要內(nèi)容為介紹永宏P(guān)LC在包裝行業(yè)中稱重灌裝機(jī)的的應(yīng)用。該設(shè)備實(shí)現(xiàn)將液體或膏類的物料進(jìn)行計(jì)重分裝并達(dá)到出瓶自動(dòng)上蓋的功能，設(shè)備灌裝速度達(dá)到800-1000瓶/小時(shí)（1L-5L規(guī)格）。關(guān)鍵詞：永宏P(guān)LC 稱重 灌裝機(jī)Abstract: This paper describes the main contents of the application FATEK PL

2、C said filling machine in the packaging industry. The equipment to achieve a liquid or paste type of materials for packaging weight and achieve a bottle automatic cover features, equipment filling speed reaches 800-1000 bottles / hour (1L-5L specifications).Key Words：FATEK PLC Weigh Filling Machine一

3、、項(xiàng)目簡介1.1 行業(yè)介紹 灌裝機(jī)主要是包裝機(jī)中的一小類產(chǎn)品，從對物料的包裝角度可分為液體灌裝機(jī)、膏體灌裝機(jī)、粉劑灌裝機(jī),、顆粒灌裝機(jī)等；從生產(chǎn)的自動(dòng)化程度來講分為半自動(dòng)灌裝機(jī)和全自動(dòng)灌裝生產(chǎn)線。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，市場的變化，生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，灌裝機(jī)械的發(fā)展也呈現(xiàn)多種趨勢。灌裝機(jī)械是飲料生產(chǎn)必不可少的設(shè)備，特別是現(xiàn)代市場需求不斷擴(kuò)大，消費(fèi)者對商品品質(zhì)要求也日漸提高，未來高端飲料機(jī)械發(fā)展將會進(jìn)入發(fā)展的快車道。圖1-1 稱重灌裝機(jī)二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案2.1方案背景 自動(dòng)灌裝機(jī)目前市場上使用的控制系統(tǒng)方案為PLC+HMI操作控制氣動(dòng)元件方式進(jìn)行生產(chǎn)；其中PLC使用最多的品牌是臺達(dá)、西門子等；HMI使用最多的

4、品牌為臺達(dá)、昆侖通態(tài)。該系列的灌裝機(jī)采用了氣動(dòng)（或者采用步進(jìn)）控制兩種方式灌裝頭升降及稱重模塊進(jìn)行稱量灌裝的操作模式；永宏經(jīng)濟(jì)型PLC和HMI的性價(jià)比相對于其他品牌較高，其PLC單軸脈沖輸出達(dá)100KHz，同時(shí)擁有自己的稱重?cái)U(kuò)展模塊且優(yōu)越的通訊能力；該應(yīng)用優(yōu)勢能夠在該市場有較好的應(yīng)用前景。稱重灌裝機(jī)系統(tǒng)方案如表2-1。系統(tǒng)方案控制器操作界面變頻器方案1臺達(dá)PLC臺達(dá)HMI臺達(dá)變頻器方案2信捷PLC信捷HMI歐瑞變頻器方案3西門子PLCMCGS HMI臺達(dá)變頻器方案4永宏P(guān)LC永宏HMI科潤變頻器表2-1 稱重灌裝機(jī)系統(tǒng)方案2.2客戶需求 根據(jù)客戶要求，稱重灌裝機(jī)的主要功能包括：自動(dòng)和手動(dòng)功能、

5、自動(dòng)上蓋及配方選擇。在自動(dòng)灌裝過程中，傳送帶、灌裝頭速度等可依照配方來選擇，同時(shí)通過壓力傳感器反饋回來的數(shù)據(jù)判斷目前工位上是否有空瓶，如果四個(gè)工位都有設(shè)定的瓶重量則會進(jìn)行灌裝，才能將灌裝頭打開，如果有出現(xiàn)沒有瓶的工位則此工位的灌裝頭不會打開，并在屏上提示工位缺屏；完成出瓶檢測需要根據(jù)灌裝過程的數(shù)量來執(zhí)行下次檢瓶；重量校正簡單方便。稱重灌裝機(jī)具體功能要求如表2-2。要求1自動(dòng)功能。要求2手動(dòng)功能。要求3自動(dòng)上旋蓋功能。要求4配方選擇功能。要求5灌裝頭升降速度及傳送帶可設(shè)定。要求6加工效率800-1000瓶/小時(shí)。要求7稱重精度在1%。 表2-2 稱重灌裝機(jī)具體功能要求2.3解決方案 稱重灌裝機(jī)主

6、要適用于液體自動(dòng)稱重包裝；根據(jù)最終設(shè)備使用的動(dòng)作及工藝要求，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程主要包括系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)；其中系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)包括硬件（產(chǎn)品）選型配置、機(jī)械結(jié)構(gòu)和電氣控制等三部分，系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括流程控制、I/O配置和程序設(shè)計(jì)等三部分；稱重灌裝機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)如表2-3；稱重灌裝機(jī)實(shí)物圖如圖2-1。設(shè)計(jì)參數(shù)實(shí)物效果圖控制系統(tǒng)永宏P(guān)LC操作界面永宏HMI 驅(qū)動(dòng)單相電機(jī)或步進(jìn)氣動(dòng)控制4個(gè)氣閥通訊方式RS485/RS232工作效率900-1000瓶/小時(shí)工作電源220VAC/50Hz 工作環(huán)境溫度0-40濕度20-90% 表2-3 稱重灌裝機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù) 圖2-1 稱重灌裝機(jī)實(shí)物效果圖 基于上述各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，

7、從稱重灌裝機(jī)系統(tǒng)方案架構(gòu)圖2-2示；本方案控制系統(tǒng)采用永宏FBs系列經(jīng)濟(jì)MA型PLC控制器，主要控制整體設(shè)備的動(dòng)作流程；執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用單相電機(jī)進(jìn)行輸送帶及旋蓋驅(qū)動(dòng)，氣動(dòng)裝置控制設(shè)備的灌裝頭上升與下降；灌裝頭開啟、旋蓋電機(jī)動(dòng)作上蓋動(dòng)作使用雙向氣閥進(jìn)行動(dòng)作控制；上位機(jī)采用昆侖通態(tài)7寸觸摸屏，提供自動(dòng)操作、手動(dòng)測試、配方選擇及重量標(biāo)定校正（PLC實(shí)現(xiàn)）等界面。圖2-2 系統(tǒng)方案架構(gòu)三、硬件配置3.1 硬件配置 稱重灌裝機(jī)的系統(tǒng)硬件組成由永宏FBS-32MAT2-AC PLC控制器，2個(gè)FBs-2LC稱重模塊配合4個(gè)稱重傳感器、昆侖通態(tài)7寸觸摸屏、單相電機(jī)1套、科潤的變頻器和外圍輸入輸出線路（包括按鈕、

8、指示燈和蜂鳴器等）。稱重灌裝機(jī)系統(tǒng)硬件清單如表3-1；稱重灌裝機(jī)系統(tǒng)硬件配置如圖3-1。硬件明細(xì)表硬件配置圖永宏P(guān)LC主機(jī)1臺通態(tài)摸屏1臺電機(jī)或步進(jìn)1臺接近開關(guān)(含光電)8個(gè)稱重模塊2個(gè)繼電器若干電氣部件若干 表3-1 稱重灌裝機(jī)硬件明細(xì)表 圖3-1 稱重灌裝機(jī)硬件配置圖3.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)稱重灌裝機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：進(jìn)瓶傳送帶、灌裝機(jī)械部分、出瓶檢測傳送帶及自動(dòng)上蓋部分。稱重灌裝機(jī)整體結(jié)構(gòu)解析如下圖。 圖3-2稱重灌裝機(jī)整體結(jié)構(gòu)3.3 電氣控制 稱重灌裝機(jī)的電氣控制采用永宏P(guān)LC作為設(shè)備核心控制單元，實(shí)現(xiàn)對變頻器通訊、步進(jìn)電機(jī)升降、氣閥動(dòng)作及旋蓋電機(jī)等執(zhí)行單元的控制。稱重灌裝機(jī)PLC接

9、線原理如圖3-3，PLC電氣控制柜接線如圖3-4。 圖3-3 稱重灌裝機(jī)電氣控制原理圖圖3-4 稱重灌裝機(jī)PLC電氣控制柜接線圖四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 工藝流程 稱重灌裝機(jī)的工藝流程主要包括四部分：進(jìn)瓶檢測、灌裝頭定位、灌裝完成出瓶及檢瓶上蓋4個(gè)部分；這四個(gè)部分的配合實(shí)現(xiàn)灌裝包裝整個(gè)工序；其中進(jìn)瓶檢測主要是有間隔無瓶情況；在灌裝開始會通過秤上重量來進(jìn)行判斷稱上是否有瓶（打開灌裝頭）；完成灌裝自動(dòng)出瓶到轉(zhuǎn)臺在進(jìn)旋臺進(jìn)行上蓋。全自動(dòng)工藝流程如圖4-1。圖4-1 全自動(dòng)工藝流4.2控制流程圖稱重灌裝機(jī)的控制流程圖如圖4-2所示： 圖4-2 稱重灌裝機(jī)的控制流程圖4.3 I/O點(diǎn)配置 根據(jù)稱重灌裝機(jī)工

10、藝流程和控制流程要求，進(jìn)行了永宏P(guān)LC程序I/O點(diǎn)配置；永宏P(guān)LC輸入、輸出點(diǎn)配置如表4-1。PLC輸入點(diǎn)配置PLC輸出點(diǎn)配置編號批注編號批注編號批注編號批注X0原點(diǎn)光電X4出瓶光電Y02#變頻啟動(dòng)Y54#灌裝閥X1下降到位光電X5卡口原點(diǎn)Y1方向Y6輸送X2反轉(zhuǎn)到位光電X6卡口到位Y21#灌裝閥Y7升降X3進(jìn)瓶光電X7 急停Y32#灌裝閥Y8 輸送反X9液位上Y43#灌裝閥Y9卡瓶X10液位下Y10旋蓋Y11加液表4-1 PLC輸入、輸出點(diǎn)配置表4.4 PLC功能指令應(yīng)用4.4.1 脈沖輸出指令 永宏P(guān)LC脈沖輸出控制有專門的位置命令輸出指令（FUN140），永宏FUN140指令的命令設(shè)置方

11、式采用的是表格的形式進(jìn)行填表編輯；使用永宏脈沖輸出指令可以很好的實(shí)現(xiàn)對旋轉(zhuǎn)角及往復(fù)行程的控制。永宏P(guān)LC脈沖輸出控制程序如圖4-3，永宏P(guān)LC脈沖輸出控制設(shè)置表格如圖4-4。 圖4-3 脈沖輸出控制程序 圖4-4 脈沖輸出控制表格4.4.2 通訊指令應(yīng)用永宏P(guān)LC通訊控制指令（FUN150），永宏FUN150指令的命令設(shè)置方式采用的是表格的形式進(jìn)行填表編輯；使用永宏通訊指令可以很好的實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)傳送讀取方便快捷。永宏P(guān)LC通訊控制程序如圖4-4-2-1，永宏P(guān)LC通訊表格如圖4-4-2-2。圖4-4-2-1 通訊輸出控制程序 圖4-4-2-2 表格配置4.4.2 FBs-2LC的使用 永宏FBs

12、-2LC是 FATEK FBs系列 PLC 的模擬輸入模塊的成員.可用于量測負(fù)荷元(load Cell)產(chǎn)生之微弱信號。本模塊將量測信號以16 位帶正負(fù)號數(shù)來表示，為了能將伴隨于信號之現(xiàn)場噪聲濾除,本模塊內(nèi)也提供了取樣信號平均的功能。 PLC與2LC模塊間系透過8點(diǎn)DO及1個(gè)輸入緩存器(RI)來溝通，藉由DO信號用戶選擇轉(zhuǎn)換速率，輸入范圍及平均的次數(shù)詳細(xì)DO控制；轉(zhuǎn)換的結(jié)果置于輸入緩存器中.程序范例：模塊存儲的轉(zhuǎn)換結(jié)果是以帶正負(fù)號的16位數(shù)表示，若要得到真實(shí)之工程單位值則須在階梯程序中加入LCNV(FCN33)來作轉(zhuǎn)換圖4-5圖4-5為實(shí)際需要轉(zhuǎn)換使用工程值的上下限值，作為FCN33指令線性參

13、數(shù)；而稱重元的上下限對應(yīng)值需要外部操作標(biāo)定，即在空載的時(shí)候?qū)⑵渚彺嫫髦荡嫒刖€性表第一個(gè)地址，而放上重物后外部信號給定將當(dāng)前的稱重元數(shù)值存入第二個(gè)緩存器地址，這樣配合工程值上下限就完成了重量的轉(zhuǎn)換，實(shí)際放上重量不同的物品所轉(zhuǎn)化出來的重量值就是實(shí)際值，可進(jìn)行操作。五、結(jié)論（實(shí)施結(jié)果） 圖5-1 設(shè)備人機(jī)操作 圖5-2 現(xiàn)場灌裝頭定位通過現(xiàn)場調(diào)試，稱重灌裝機(jī)生產(chǎn)效率能夠達(dá)到每分鐘在18-22瓶；如果速度提高，在根據(jù)灌裝物料的不同，效率在800-1000瓶/小時(shí)，重量誤差在1%。為了解決灌裝精度問題，通過兩段進(jìn)行灌裝開始以快速灌裝，在接近重量設(shè)置范圍后進(jìn)行慢速，以確保灌裝精度要求，該客戶所在的地區(qū)主要生產(chǎn)灌裝機(jī)及貼標(biāo)機(jī)，主要的產(chǎn)品以貼標(biāo)機(jī)為主；但是灌裝機(jī)的開發(fā)給他們