全自动化肥包装码垛机包装控制单元的设计_姜永增.doc

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1、全自动化肥包装码垛机包装控制单元的设计摘要:提出了一种安全、高效的全自动化肥包装码垛机包装控制单元的设计方法，采用PLC控制技术、变频器技术、多种检测元件和触摸式人机界面等优良控制技术与控制元件，实现全自动包装码垛机对包装控制单元的控制要求。详细论述了系统主要特点、工作原理及控制过程，经过安装调试，本包装控制单元工作性能良好，故障率低，完全满足了全自动化肥包装码垛机对其包装控制单元的要求。关键词:全自动化肥包装码垛机;PLC;变频器;包装控制单元0引言现阶段我国农村使用的农产品(如化肥、种子等)的包装仍沿用传统的手工定量包装，生产效率低、劳动强度大且精度低

2、，远远不能满足现代化农业生产的需要。为了改变这一现状，各农机具生产公司、科研院所都在致力于开发一种安全和高效的包装机。某农机化公司就开发了一套全自动定量化肥包装机，此包装机系统包括电子定量秤、平台、供袋机、装袋机、夹口整形机、折边机、立袋输送机、倒袋机、过渡输送机和码垛机等多个组成部分。设备称重能力为800袋/h(每袋25kg)，称重精度±0．2%，包装能力为800袋/h，总耗电量20kW，总耗气量40Nm3/h。本文详细论述了此全自动定量化肥包装机的包装控制单元的设计方法。1总体阐述整个包装码垛成套设备的控制系统由4个控制单元组成，分别为称重控制单元、包

3、装控制单元、输送检测控制单元和码垛控制单元。每个单元都由相应的控制核心及其辅助元器件各自组合成小的控制单元。本文详细论述的是包装控制单元的设计方法。如图1所示的包装控制单元电气控制系统组成框图。系统为检测模块、操作模块、控制模块模块及执行模块组成。其中，控制模块的控制核心采用PLC，检测模块使用了多种检测元件，包括光电开关、接近开关和正负压检测开关等。操作模块采用触摸式人机交互界面。执行模块包括交流接触器、电磁阀、电动机以及气缸等。其工作过程为:电子秤启动后，可编程序控制器控制给料伺服电机，进行粗给料动作和精给料动作;之后，向PLC发出称重结束信号，同时等

4、待包装控制单元的允许卸料信号;待检测到允许卸料信号后，称重控制单元将打开卸料斗，投料并缝口。如果包装控制单元在上述过程中产生故障，则称重控制单元停止工作，直至包装控制单元完成本工作循环并停机。包装单元启动后，将给输送检测控制单元1个启动信号，同时输送检测单元也同样送给包装单元1个输送检测单元正常的信号。如果包装单元没有接收到这个信号，则包装单元停止运行，直至输送检测单元排除故障方可正常运行。生产线全线正常运行时，当包装控制单元和码垛控制单元建立连锁时，码垛控制器向包装控制器发出正常运行信号;当码垛单元出现故障报警停止时，码垛控制单元正常信号自动断开，包装单

5、元也停止运行，直到码垛控制单元正常运行为止;如果包装控制单元和码垛控制单元解除连锁，则各自都可独立工作，且互不影响。2关键部件及主要参数确定2．1电源部分现场的380V动力电源接入控制柜后，连接至总负荷隔离开关和漏电保护开关。总负荷隔离开关为表面安装形式，带有旋转手柄，在不打开控制柜门的情况下，可方便地通过旋转手柄完成主电源的开关动作。漏电保护开关可对操作人员和设备进行安全保护。包装控制系统的每个电机都单独加装了空气开关，从而保证电机的安全运行，且便于维护。本系统所采用的电动机空气开关集成了短路保护、过载保护和断相保护等多种保护功能，省去了传统的热保护继电

6、器。根据工艺要求，夹口整形机、折边机和立袋输送机在运动过程中需要一定的速度调节，所以利用变频器技术对驱动电机进行驱动。装袋机的横进小车在动作过程中需要进行准确的位置控制，所以采用伺服电机去控制横进小车进行往复运动，完成取袋送袋动作。伺服驱动器主回路需要三相380V电源。采用单极小型断路器对交流接触器线圈的进行过流保护。现场所有控制单元的电器元件均为直流24V，保证了设备运行及人员操作的安全性。2．2可编程控制器(PLC)可编程控制器是包装控制系统的核心。本系统采用型号为CQM1HCPU21的欧姆龙CQM1H系列PLC，利用其快速的I/O处理速度和丰富的扩展

7、接口等优点，完全实现了包装控制系统的各项功能。本系统的PLC配置了3个24V直流输入模块(16点)，3个继电器输出模块(16点)，1个继电器输出模块(独立回路8点)。输入通道地址从左到右依次为IR000～003。各种传感器信号(如光电开关、接近开关和正负压检测开关的开关信号)、按钮开关信号以及各种控制元器件的检测信号都连接至PLC的输入模块。输出通道地址从左到右依次为IR100～104，100通道控制操作面板指示灯、蜂鸣器和伺服电机驱动器;101和102通道控制电磁阀。以上各回路的com端接24V直流电源正极。103通道控制交流接触器(电动机和伺服驱动器主

8、回路)，其com端接交流220V电源;104通道为8个独立回路，其