2025年04月04日 12:41:47 来源：广州市凯士称重设备工程有限公司 >> 进入该公司展台 阅读量：2
| S7-200PLC在自动灌装机上的应用 | 2020-01-16 |
［摘要］自动灌装机主要组成及功能某油漆厂生产的我油漆具有活性大、易燃烧等特点，因此产品灌装采用DCS50-C1型自动液体灌装机。该自动灌装机由S7-200PLC控制，采用重力式自流给料方式，通过给料控制器控制给料速度，具有操作简便、自动化程度高、密封性能好、计量精度高、结构可靠和生产率高等特点。工作时，除人工套桶外，夹桶、落料、计量、放料、铁桶等工作均自动依次完成。DCS50-C1型自动液体灌装机主要由称重仪表、称重模块、料仓、螺旋输送机、精度控制阀、充气抽尘装置、夹桶器升降机构、夹桶器、电气控制系统、气动控制控系统及机体等组成。人工将灌装桶放置在供桶机的供桶盘上，供桶机自动取桶、送桶，装桶机自动取桶、开桶。上游物液体靠重力由储液体仓落入自动液体灌装机中进行全自动称重，称重后的定量物液体落入灌装桶中，以满桶每桶25kg装桶。装完物液体的液体桶在立桶输送机的输送过程中，经夹口整形、折边热封口工序后，输送至倒桶输送机。倒桶输送机将液体桶放倒，放倒的液体桶输送至压平输送机上压平整形后，进入金属检测机进行金属杂质检测。金属检测后的液体桶输送至电子复检秤上进行重量复检，含有金属杂质或重量不合格的液体桶被拣选机剔除，合格的液体桶由拣选机输送至皮带输送机上。液体桶在皮带输送机的输送过程中，由喷墨打号机打印批号，打印批号的液体桶由皮带输送机输送至码垛单元的斜坡输送机。斜坡输送机将液体桶提升至码垛高度，经整形压平机压平整形后，由缓停输送机输送至转位输送机上，由转位输送机按预定编组方式转位（桶口朝里，2-3、3-2编组，见图2-1）后，送至编组机上进行编组，编组后的液体桶被推桶机推送至缓停板上等待码垛。在推桶压桶机、分层机和升降机的协调工作下，一层液体桶被码放到托盘仓、托盘输送机自动供应到垛盘输送机的托盘上，直至码完一垛。垛盘由垛盘输送机送出，由垛盘输送机输送至垛盘输送机上，由叉车下线入库。 （1）称重仪表选用梅特勒托力多公司的PAN-THER2000T600工业称重终端（定值及配料控制）。该仪表可靠性高、抗干扰能力强、使用维护方便，具有重量显示、自动去皮.、自动校零、自动落差修正、超差报警等功能。 （2）称重模块选用宁波柯力电气制造有限公司生产的单点式传感器，其额定载荷为50kg,灵敏度为（2.0士0.002）mV/Vo （3）料仓上有盖，使用快速夹头与料仓体相连。料仓上设有1个氮气充入阀及1个排气阀，用于置换料仓中的空气。当产品料罐与料仓连接时，取下料仓盖，使料仓下法兰通过刀闸阀与法兰连接，并用快速夹夹紧，打开氮气充入阀向料仓内充入氮气，同时打开排气阀排出料仓内的空气。 （4）螺旋输送机用于给自动灌装机强制给料。物料从料仓进入螺旋输送机，螺旋输送机的螺旋叶片旋转将物料绞入叶片并输送到出料口。螺旋叶片的轴由变频电机驱动，轴体的旋转速度通过变频器调节，可获得快速及慢速两种速度，以满足计量精度要求。 （5）精度控制阀安装在螺旋输送机的出料口上。一旦检测到给料结束，螺旋输送机便停转，精度控制阀也关闭，这样能避免因螺旋输送机惯性转动而引起的计量误差，保证了计量精度。 （6）充气抽尘装置安装在1个双层落料筒上，物料从内层筒通过，内层筒与外层筒间的夹层安装氮气充入阀及抽尘阀。计量开始前向灌装桶内充入氮气，计量开始后停止充气，同时打开抽尘阀，将灌装过程中产生的灰尘回收到除尘器。 （7）夹桶器升降机构采用丝杠升降，以满足灌装不同灌装桶的要求。 （8）夹桶器是根据用户灌装桶是塑料薄膜而专门非标设计的，夹紧部位充分考虑塑料薄膜灌装桶的特性，釆用柔软材质，以保护灌装桶在灌装过程中不致损坏。 （9）机体是整个自动灌装机的支撑，自动灌装机的其它部件都安装在此刚性机体上，共同组成一套完整的自动灌装机。 2自动灌装机的工作流程 2.1自动工作过程 首先，按下“置换开关”，“料仓排气”、“料仓进气”指示灯亮，同时料仓上的排气、进气电磁阀动作，置换空气开始；设置的置换时间（可通过控制柜内的置换延时继电器来调整）到后，“料仓排气”、“料仓进气”指示灯熄灭，同时排气、进气电磁阀关闭，置换空气完毕。然后，人工将灌装桶套在自动灌装机的出料口上用夹桶器夹紧，拨动下料口旁（或控制柜上）的“自动下料”开关，吹桶阀打开，胀桶开始；胀桶时间（可通过控制柜内的胀桶延时继电器来调整）到后，吹桶阀关闭，同时截止阀打开，“下料”指示灯亮，电机快速旋转喂料。下料2s后，除尘阀打开，开始抽尘。当物料重量达到称重仪表所设定的大投重量值时，电机自动转换成慢速后旋转喂料；当物料重量达到称重仪表所设定的灌装目标重量值后，电机停转，“下料”指示灯关，除尘阀关闭，随后称重仪表等待2s开始检查有无超差。若有超差，则“超差”指示灯点亮并保持2s后熄灭，程序复位，人工卸下灌装桶，进行超差处理；若无超差，则“满秤”指示灯点亮并保持2s后熄灭，程序复位。最后，人工卸下灌装桶，用螺旋输送机送至真空自动灌装机，进行抽真空、充氮气、热合封口等工作，完成一次工作循环。 自动灌装机的气动系统的气动原理是：由主干线来的压缩空气中含有水分和杂质，经气水分离过滤器后，将水分分离出来冰排出气动系统，同时对杂质进行过滤，得到净化后的压缩空气再经减压阀减压和稳压，最后经电磁换向阀提供给执行元件-气缸，通过电气系统控制电磁换向阀的阀芯的动作。从气缸排出的压缩空气经过消音器后排放到大气中，因消音器可减小压缩空气快速排放时产生的的噪音，因此使整个气动系统的噪音降到程度。利用调速阀可调节压缩空气进入或流出气缸速度，从而可调节气缸动作的运动速度。自动灌装机的控制系统按功能单元分为电子秤控制系统、液体灌装机控制系统、输送段控制系统和码垛机控制系统，这四个自动灌装机根据各自的末端信号连锁运行。在电子秤进入自动运行后，控制相应的执行元件伺服电机来完成粗给液体、精给液体动作，并向灌装控制系统发出投液体信号；灌装控制系统在其液体桶准备好后（指取桶、开桶等一系列动作），向电子秤控制系统发出允许卸液体信号，电子秤控制系统控制卸液体门气缸液体门打开，将物液体投入液体桶中，灌装控制系统控制装好的液体桶经封口后进入输送段。用于物液体称重，显示称重结果，循环示意图见图3-2所示。当物液体靠重力进入电子称重箱后，称重传感器开始采集称重信息，此时称重箱翻门关闭，落液体箱落液体闸门打开，进行粗给液体，当称重达到设定值时，落液体闸门关闭至细流口，进行精给液体，称重达到落液体闸门关闭而计量的重量尚有欠缺，可在伺服电机的控制下，快速将闸门打开细流口进行“补秤”，直到达到规定的重量值，并迅速关闭。灌装部分启动后，将给输送段一个启动信号，同时，输送段控制元件给灌装部分一个正常信号；如果灌装控制器在自动运行过程中没有接收到输送段的正常信号，灌装部分将停止运行，在输送段的故障排除后，才能正常运行。在生产线正常运行时，当自动灌装和码垛部分建立连锁时，自动码垛控制器向自动灌装控制器发出正常运行信号，当自动码垛部分出现故障报警停止时，自动码垛部分的正常信号自动断开，自动灌装部分也相应的停止，直到自动码垛部分正常运行为止；当自动灌装和码垛部分解除联锁时，各自都可以独立工作，且互不影响。自动灌装机以可编程控制器为逻辑控制核心，它根据现场实际情况来驱动伺服电机完成初始化及加液体等动作，同时接收电子秤传来的信息协调双秤的投液体关系，并控制超差投液体；称重部分以称重控制器为控制核心，将称重传感器检测到的模拟量信号转换成数字量信号，进行运算比较，并将相关数据（如粗加液体、精加液体、补液体等）传递给可编程控制器，同时检测可编程控制器传来的允许投液体及超差投液体信号。 4影响液体灌装机正常运行的因素 在实际生产过程中，液体灌装机能否正常生产运行主要受电气、称重显示器元件以及灌装液体、灌装桶等因素的影响。 2.2手动工作过程 手动工作方式主要是为设备检修、调试提供方便，只需在开机后拨动“手动下料”开关即可。手动方式下仪表不启动，吹桶阀不工作。工作流程如图1所示。 |完成灌装|侮而位 |真空热合画旋输送K 图1工作流程图 3控制系统 控制系统釆用西门子S7-200PLC进行集中控制，选用CPU222CN(6ES7212-1BB23^OXB8,AC100~230V电源，DC24V输入，继电器输出)。此系列PLC具有结构紧凑、模块化、可扩展性强、指令集丰富等特点，提供8点数字量输入和6点数字量输出控制称重模块的输岀与输入，集成1个R手485通信接口便于联机联网、实时监控、远程诊断和网络化管理等。扩展模块为数字量扩展模块EM222CN(6ES7-222-lHF22-0XAB),有8点输出继电器。PLC控制结构框图如图2所示。 灌装系统主要由开关量控制。料门的全部动作由气缸驱动，而气缸又由相应的电磁阀控制。设备均可采用自动和手动两种操作方式。手动操作时，按钮选择手动位置，用按钮对每步进行单独操作；自动操作时，按钮选择自动位置，点击启动按钮，设备便自动连续不断地周期性循环工作。在工作中，若按下停止按钮，则设备在继续完成1个周期的动作，回到初始状态后自动停运。 在COM接口通过PC/PPIcable(PPI)与计算机进行 自动灌装机启动后进行I/O状态检测，如果出现任何I/O错误，置位为1;置换延时时间到，料仓排气和进气阀门动作；吹桶延时时间到，打开吹桶阀门；延时几秒后启动仪表，快给料时启动收尘器；手动下料及快给料时变频器快速输出；慢给料时变频器慢速输出；变频器快速输出时，没有变频故障，没有慢速输出，启动变频器，打开截止阀，输出下料指示；延时几秒打开除尘阀；慢输出时延时几秒，有超差输出超差指示，无超差则满秤指示；完成后置位。 （4）追溯开锁记录，考核作业行为。常规防盗锁具无法对开锁记录进行存储和上送，因此无法进行后期的追溯和跟踪，限制了自动灌装机科学管理水平。防盗锁具内部配有存储区，每次的相关开锁记录都记录在存储区中，特殊情况下可通过智能手持终端读取相关记录，实现对开锁记录的追溯功能。 （1）自动灌装机组成和配置。自动灌装机由应急中心、通信网络和自动灌装机组成，在应急中心就可实现对自动灌装机的防盗门开闭监控和设备的防误操作管理。应急中心配置一套自动灌装机防误软件，自动灌装机软件在服务器上运行，运行环境为Win¬dows2008Sever操作系统、DB2-9.5数据库。自动灌装机软件通过显示所辖自动灌装机的电气接线图和平面布置图，实现对自动灌装机内防盗锁具和防误锁具的操作管理。系统配置防误和防盗锁具共用一把智能钥匙，自动灌装机具备3G/CDMA2000/WCDMA通信功能，可在自动灌装机端直接通过3G网络发送防盗锁开闭信息到系统软件。 （2）防盗报警功能。自动灌装机防误系统与辅助系统软件之间实现信息交互，发送自动灌装机操作的实时信息。辅助系统收到自动灌装机信号后，与系统内所有动作的门自动灌装机灌装启动时就开始吸尘，直至灌装结束，运行半年，灌装精度不大于0.2%；灌装系统程序改为在快下料时吸尘，在慢下料时停止吸尘，灌装精度有明显提高，达到不大于0.1%。自动灌装机一直运行稳定，能够满足工艺要求，保证了出厂产品的灌装质量和灌装速度，提高了生产效率。 （3）通信情况。在通道部分，根据现场的实际光纤通道和辅助系统的应用情况，分为两种情况进行实施：对于少数已具备光纤通道和辅助系统的自动灌装机，采用以太网方式直接接入触摸终端；对于大多数不具备光纤通道和辅助系统的自动灌装机，触摸终端和门磁开关采用GSM通信转换器上送应急中心，暂不接入有线网络，等待改造后一并接入有线网络。 4结束语 自动灌装机运行一年半，给料控制机构与除尘系统相结合，给料速度与排尘速度相匹配，实现了灌装速度的可控调节，灌装现场的无粉尘污染。原灌装系统程序设计为在信号进行匹配，若确认为同一个防盗锁，则判断为正常开锁，否则有门磁开关信息而无防盗锁开锁信号的自动灌装机判断为非法闯入，弹出报警框提示处理。 | |
