摘要：本文主要介紹永宏P(guān)LC在食品行業(yè)中自動(dòng)稱重灌裝的應(yīng)用，能有效的提高生產(chǎn)效率和保障食品安全。

關(guān)鍵詞：永宏  食品行業(yè)  伺服  自動(dòng)稱重灌裝

Abstract:：This paper mainly introduces FATEK PLC's automatic weighing filling applications in food industry , it can improve the production efficiency and guarantee food security

Key Words： FATEK  Food industry  Servo  Automatic weighing filling

1.引言 

      在粽子的制作過程中，重量計(jì)量是其重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。物料包裝的準(zhǔn)確與否將直接影響到企業(yè)的信譽(yù)和經(jīng)濟(jì)效益。過去采用機(jī)械稱量、人工裝袋，勞動(dòng)強(qiáng)度大、速度慢、精度低。近幾年，采用電子稱量裝置雖然可使其靜態(tài)稱量精度大大提高，但在飼料加工連續(xù)生產(chǎn)過程中，其動(dòng)態(tài)精度仍不能保證。因此，在快速自動(dòng)稱量中如何提高動(dòng)態(tài)稱量精度，一直是食品加工企業(yè)急需解決的難題。

2.背景介紹
      由于自動(dòng)稱重灌裝機(jī)（圖1）對(duì)PLC稱重和控制部分的反應(yīng)速度要求較高。以一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)120g粽子為例，灌注速度要求為一個(gè)3-4秒。如果采用普通的稱重方式，即采用為重量變送器或單片機(jī)儀表將稱重傳感器的信號(hào)轉(zhuǎn)換成4～20mA模擬量信號(hào)并送至PLC。PLC通過模擬量信號(hào)控制加料設(shè)備的執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)重量進(jìn)行灌裝。由于稱重傳感器的信號(hào)要通過變送器和PLC模擬量模塊的多次轉(zhuǎn)換，面臨灌裝速度不易提高，易受外界雜波干擾等問題，對(duì)稱重控制的響應(yīng)時(shí)間和測(cè)量精度會(huì)有很大的影響。采用單片機(jī)儀表的形式，也同樣會(huì)存在儀表與PLC之間由于稱重?cái)?shù)據(jù)傳遞和轉(zhuǎn)換帶來的稱重控制滯后和誤差。并且如果稱重儀表出現(xiàn)故障，往往需要更換并重新進(jìn)行標(biāo)定，增大了我們售后服務(wù)的響應(yīng)時(shí)間和成本。

圖1 自動(dòng)稱重灌裝機(jī)

3.系統(tǒng)構(gòu)成

      本控制系統(tǒng)主要介紹的是利用可編程控制器、人機(jī)界面、伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)流水線的全自動(dòng)稱重灌注，并穩(wěn)定可靠運(yùn)行,達(dá)到準(zhǔn)確控制,提高產(chǎn)量和降低成

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)要求,該控制系統(tǒng)主要由三部分組成:

控制部分: 1臺(tái)永宏FBS系列高功能主機(jī)FBS-60MC及6臺(tái)稱重?cái)U(kuò)展模塊FBS-1LC;

操作部分: 1臺(tái)永宏觸摸屏FV-070ST-T50作為人機(jī)界面,

執(zhí)行部分:2臺(tái)攪拌機(jī)、6套國產(chǎn)博美德伺服驅(qū)動(dòng)器及伺服電機(jī)、6臺(tái)普通電機(jī)、1個(gè)長封/端封汽缸.

系統(tǒng)構(gòu)架如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)構(gòu)架

3.1   重量信號(hào)的傳輸

      現(xiàn)場(chǎng)稱重傳感器的信號(hào)直接進(jìn)入PLC系統(tǒng)，代替了普通稱重儀表通過4-20mA信號(hào)送入PLC。避免了信號(hào)轉(zhuǎn)換帶來的誤差和傳輸?shù)臅r(shí)間延遲。稱重控制的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性高，更新稱重?cái)?shù)據(jù)的速度更快，且控制精度更高。

3.2   加料信號(hào)的控制

      執(zhí)行部分采用的是高精度的伺服電機(jī)，通過PLC進(jìn)行泛用的PID控制，在調(diào)試過程中規(guī)劃好最適合的PID參數(shù)，即可控制伺服電機(jī)進(jìn)行高速→低速→停止的快速變化。

4. 永宏稱重模塊介紹

     FBS-1LC是FATEK FBS系列PLC的模擬輸入模塊的成員，可用于測(cè)量負(fù)荷產(chǎn)生的微弱信號(hào)。本模塊將測(cè)量信號(hào)以16位帶正負(fù)號(hào)數(shù)來表示，為了能將伴隨于信號(hào)的現(xiàn)場(chǎng)噪聲濾除，本模塊內(nèi)也提供取樣信號(hào)平均的功能。

      若要得到真實(shí)的工程單位值，則須在階梯程序中加入LCNV（FUN33）或MLC（FUN34）指令來進(jìn)行轉(zhuǎn)換。由于負(fù)荷的信號(hào)非常微弱，通常應(yīng)用時(shí)

      PLC于1LC模塊間通過8點(diǎn)DO及1點(diǎn)輸入緩沖器（RI）來溝通。

      借由DO信號(hào)，使用者可選擇轉(zhuǎn)換速率，輸入范圍及平均的次數(shù)，詳細(xì)的DO控制參考下表，Ys是模塊配置到得DO起始號(hào)碼，轉(zhuǎn)換的結(jié)果置于輸入緩沖器中。

5. PLC/HMI軟件介紹：

1. 泛用PID控制

      FBS-PLC提供泛用的PID運(yùn)算控制功能，可將由模擬量輸入讀取的當(dāng)前值，與使用者所設(shè)定值，依使用者所指定的比例帶（P）、積分常數(shù)（I）、微分常數(shù)（D）作PID運(yùn)算后，得到適宜的輸出控制值再借由模擬量輸出以控制受控對(duì)象維持在使用者所期望的設(shè)定值范圍內(nèi)，可使用于任何需要平順、快速、精準(zhǔn)的控制。

2.料配方控制程序

      完成對(duì)配料配方數(shù)據(jù)的操作，永宏的FUN160檔案存儲(chǔ)器可方便的實(shí)現(xiàn)

3.觸摸屏主控制界面如下：

4.配方及相關(guān)參數(shù)界面如下：

6. 結(jié)束語

      在現(xiàn)代生產(chǎn)系統(tǒng)環(huán)節(jié)中，隨著人工成本的不斷上漲，勢(shì)必使企業(yè)調(diào)整生存法則，提高自動(dòng)化程度，減少人工成本，采用PLC控制進(jìn)行食品的自動(dòng)灌裝，具有結(jié)構(gòu)簡單、計(jì)量準(zhǔn)確、工作可靠，較好的兼顧了動(dòng)態(tài)稱重計(jì)量的精度和速度，滿足了在線快速動(dòng)態(tài)重量計(jì)量的要求，對(duì)水泥、食鹽、面粉等的稱重包裝有借鑒作用和推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1] 永宏可編程控制器使用手冊(cè)I 和使用手冊(cè)II.臺(tái)灣永宏電機(jī)股份有限公司

[2] 永宏P(guān)LC編程軟件使用手冊(cè).臺(tái)灣永宏電機(jī)股份有限公司

[3] 永宏P(guān)LC應(yīng)用于自動(dòng)配料系統(tǒng). 臺(tái)灣永宏電機(jī)股份有限公司