基于PLC的定量包裝控制系統(tǒng)的設計與研究.pdf

1、定量包裝商品與人們的日常生活息息相關，包裝袋上面標注的凈含量是人們進行消費時衡量商品價值的一個重要依據(jù)。由于我國在定量包裝技術方面的研究起步較晚，生產技術水平較低，再加上一些生產企業(yè)質量意識淡薄，產品中經(jīng)常出現(xiàn)缺斤短兩的現(xiàn)象，嚴重損害消費者的利益，造成同行間的不正當競爭。為規(guī)范市場，保護消費者、企業(yè)的合法權益，國家出臺了一系列相關的法令法規(guī)，如在凈含量的計量標準上，有國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局頒布的計量技術規(guī)范JJF1070-2005《定

2、量包裝商品凈含量計量檢驗規(guī)則》。
　　 對于生產廠家來說，應保證將商品的凈含量控制在標注值允許負差范圍之內，這樣才能體現(xiàn)出經(jīng)濟的包裝手段。如果定量值設在偏差以上，則無疑會增加生產成本，影響企業(yè)的經(jīng)濟效益；如果定量值設在偏差以下，則由于生產過程中諸多因素的影響，勢必會使產品超出最大允許短缺量的幾率增大，影響企業(yè)的社會效益。因而，研究定量包裝技術，提高產品的凈含量計量精度，在符合法令法規(guī)要求、不影響企業(yè)社會效益的前提下，盡可能地追求

3、經(jīng)濟效益的最大化，是生產廠家迫切需要解決的關鍵問題，這也是本論文研究的立足之處。
　　 定量包裝技術含有兩個層面的含義：稱重和定量。定量包裝的稱重過程是一個動態(tài)的、大慣性滯后、非線性時變運動過程，要求在重量的變化過程中實時地測取當前數(shù)據(jù)，顯然其稱重精度要比靜態(tài)稱重時為低，控制起來也更為困難。目前工業(yè)應用中，普遍采用稱重傳感器或者集成的稱重模塊來實時測重，轉換后的數(shù)據(jù)信號交由后級控制器處理。這就要求輸出數(shù)據(jù)快速穩(wěn)定地變化，這樣才能

4、準確地反映出當前重量的變化情況，影響系統(tǒng)基礎稱重精度的因素就主要集中在這個環(huán)節(jié)。定量控制方面，不僅取決于所用核心控制器的性能，也與工藝流程的設計有關。由前級測重定點信號觸發(fā)的后續(xù)動作，應及時合理地銜接響應。此部分主要由人為因素決定，影響著系統(tǒng)的最終稱重精度。
　　 本論文根據(jù)定量包裝行業(yè)的自動化生產要求，在研究了國內外相關技術的應用和發(fā)展的基礎上，著重分析了生產過程的各個環(huán)節(jié)中可能出現(xiàn)的影響系統(tǒng)整體稱重精度的諸多因素，從硬件和軟

5、件兩方面對系統(tǒng)進行了優(yōu)化設計，旨在提高系統(tǒng)的稱重精度和控制精度，實現(xiàn)高精度高可靠性的稱重平臺，主要表現(xiàn)如下：
　　 (1)系統(tǒng)采用PLC作為控制核心，較之傳統(tǒng)的單片機控制系統(tǒng)，運行更為安全可靠，尤其適用于復雜的工業(yè)環(huán)境?？刂乒δ芨鼮樨S富，也易于與其它設備聯(lián)網(wǎng)組態(tài)，符合工業(yè)應用中自動化、智能化、網(wǎng)絡化的發(fā)展方向。
　　 (2)系統(tǒng)引入變頻調速技術，通過調節(jié)電機轉速進而控制傳送帶的給料速度，不僅可以根據(jù)物料特性的不同設置不同

6、的進料速度，還能夠根據(jù)當前的進料狀態(tài)做到自適應。既避免了給料速度過快引起的儲倉積料、末端沖量過大導致的傳感器震蕩等問題，又解決了稱重速度和稱重精度之間的矛盾。
　　 (3)系統(tǒng)在進料口采用調節(jié)閥和電磁閥雙重控制方式，充分考慮了長期運行時調節(jié)閥的有效開度，既可以通過調節(jié)閥根據(jù)當前稱重情況調節(jié)進料速度，又可以通過電磁閥做到定點定量控制。這樣，不僅避免了稱重后期的過快干擾，使傳感器工作在近似靜態(tài)狀態(tài)，又減少了關斷延遲時的滯后余量，提高

7、了系統(tǒng)的整體稱重精度。
　　 (4)系統(tǒng)對傳感器的測重輸出信號進行了二次濾波處理，先是使用A/D轉換模塊的模擬量濾波功能，采用均值算法對原始信號進行了快速濾波處理，濾去信號中含有的紋波、高頻噪聲等干擾成分，接著在程序設計中，采用中值算法對該信號進行了二次數(shù)字量濾波，消除運行過程中存在的尖峰擾動，保證了數(shù)據(jù)的快速穩(wěn)定變化，更能及時準確地反映當前重量的變化情況。
　　 (5)系統(tǒng)采用了多種控制算法相結合的控制策略，除傳統(tǒng)的P

8、ID控制算法外，還根據(jù)本系統(tǒng)的運行特性，采用了帶自修正因子的模糊控制算法。兩種控制方法相結合，不僅提高了系統(tǒng)的動態(tài)響應性能，又減少了系統(tǒng)近穩(wěn)態(tài)時的靜態(tài)誤差，增強了系統(tǒng)的魯棒性和穩(wěn)定性。
　　 (6)系統(tǒng)采用觸摸屏作上位機，用于遠程監(jiān)控，并設計了良好的操作界面以供用戶使用。同時，系統(tǒng)還具備現(xiàn)場控制柜操作模式，以進行現(xiàn)場調試運行。這樣，系統(tǒng)的操作方式更為靈活方便，具有更好的擴展性能以及應用范圍。
　　 (7)系統(tǒng)設計了豐富的