北京办-巨宏伟-永宏PLC应用于称重灌装机

1、 永宏PLC在称重灌装机的应用 台湾永宏上海范堤商贸厦门永陞科技 永宏PLC应用于称重灌装机FATEK PLC applied to Weighing Filling Machine巨宏伟台湾永宏电机上海范堤商贸厦门永陞科技摘要：本文主要内容为介绍永宏PLC在包装行业中称重灌装机的的应用。该设备实现将液体或膏类的物料进行计重分装并达到出瓶自动上盖的功能，设备灌装速度达到800-1000瓶/小时（1L-5L规格）。关键词：永宏PLC 称重 灌装机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、、项目简介1.1 行业介绍 灌装机主要是包装机中的一小类产品，从对物料的包装角度可分为液体灌装机、膏体灌装机、粉剂灌装机,、颗粒灌装机等；从生产的自动化程度来讲分为半自动灌装机和全自动灌装生产线。随着经济的发展，市场的变化，生产技术的进步，灌装机械的发展也呈现多种趋势。灌装机械是饮料生产必不可少的设备，特别是现代市场需求不断扩大，消费者对商品品质要求也日渐提高，未来高端饮料机械发展将会进入发展的快车道。图1-1 称重灌装机二、系统设计方案2.1方案背景 自动灌装机目前市场上使用的控制系统方案为PLC+HMI操作控制气动元件方式进行生产；其中PLC使用最多的品牌是台达、西门子等；HMI使用最多的

4、品牌为台达、昆仑通态。该系列的灌装机采用了气动（或者采用步进）控制两种方式灌装头升降及称重模块进行称量灌装的操作模式；永宏经济型PLC和HMI的性价比相对于其他品牌较高，其PLC单轴脉冲输出达100KHz，同时拥有自己的称重扩展模块且优越的通讯能力；该应用优势能够在该市场有较好的应用前景。称重灌装机系统方案如表2-1。系统方案控制器操作界面变频器方案1台达PLC台达HMI台达变频器方案2信捷PLC信捷HMI欧瑞变频器方案3西门子PLCMCGS HMI台达变频器方案4永宏PLC永宏HMI科润变频器表2-1 称重灌装机系统方案2.2客户需求 根据客户要求，称重灌装机的主要功能包括：自动和手动功能、

5、自动上盖及配方选择。在自动灌装过程中，传送带、灌装头速度等可依照配方来选择，同时通过压力传感器反馈回来的数据判断目前工位上是否有空瓶，如果四个工位都有设定的瓶重量则会进行灌装，才能将灌装头打开，如果有出现没有瓶的工位则此工位的灌装头不会打开，并在屏上提示工位缺屏；完成出瓶检测需要根据灌装过程的数量来执行下次检瓶；重量校正简单方便。称重灌装机具体功能要求如表2-2。要求1自动功能。要求2手动功能。要求3自动上旋盖功能。要求4配方选择功能。要求5灌装头升降速度及传送带可设定。要求6加工效率800-1000瓶/小时。要求7称重精度在1%。 表2-2 称重灌装机具体功能要求2.3解决方案 称重灌装机主

6、要适用于液体自动称重包装；根据最终设备使用的动作及工艺要求，该系统设计过程主要包括系统硬件设计和系统软件设计；其中系统硬件设计包括硬件（产品）选型配置、机械结构和电气控制等三部分，系统软件设计包括流程控制、I/O配置和程序设计等三部分；称重灌装机设计参数如表2-3；称重灌装机实物图如图2-1。设计参数实物效果图控制系统永宏PLC操作界面永宏HMI 驱动单相电机或步进气动控制4个气阀通讯方式RS485/RS232工作效率900-1000瓶/小时工作电源220VAC/50Hz 工作环境温度0-40湿度20-90% 表2-3 称重灌装机设计参数 图2-1 称重灌装机实物效果图 基于上述各项技术指标，

7、从称重灌装机系统方案架构图2-2示；本方案控制系统采用永宏FBs系列经济MA型PLC控制器，主要控制整体设备的动作流程；执行机构采用单相电机进行输送带及旋盖驱动，气动装置控制设备的灌装头上升与下降；灌装头开启、旋盖电机动作上盖动作使用双向气阀进行动作控制；上位机采用昆仑通态7寸触摸屏，提供自动操作、手动测试、配方选择及重量标定校正（PLC实现）等界面。图2-2 系统方案架构三、硬件配置3.1 硬件配置 称重灌装机的系统硬件组成由永宏FBS-32MAT2-AC PLC控制器，2个FBs-2LC称重模块配合4个称重传感器、昆仑通态7寸触摸屏、单相电机1套、科润的变频器和外围输入输出线路（包括按钮、

8、指示灯和蜂鸣器等）。称重灌装机系统硬件清单如表3-1；称重灌装机系统硬件配置如图3-1。硬件明细表硬件配置图永宏PLC主机1台通态摸屏1台电机或步进1台接近开关(含光电)8个称重模块2个继电器若干电气部件若干 表3-1 称重灌装机硬件明细表 图3-1 称重灌装机硬件配置图3.2 机械结构称重灌装机的机械结构主要由四部分组成：进瓶传送带、灌装机械部分、出瓶检测传送带及自动上盖部分。称重灌装机整体结构解析如下图。 图3-2称重灌装机整体结构3.3 电气控制 称重灌装机的电气控制采用永宏PLC作为设备核心控制单元，实现对变频器通讯、步进电机升降、气阀动作及旋盖电机等执行单元的控制。称重灌装机PLC接

9、线原理如图3-3，PLC电气控制柜接线如图3-4。 图3-3 称重灌装机电气控制原理图图3-4 称重灌装机PLC电气控制柜接线图四、系统软件设计4.1 工艺流程 称重灌装机的工艺流程主要包括四部分：进瓶检测、灌装头定位、灌装完成出瓶及检瓶上盖4个部分；这四个部分的配合实现灌装包装整个工序；其中进瓶检测主要是有间隔无瓶情况；在灌装开始会通过秤上重量来进行判断称上是否有瓶（打开灌装头）；完成灌装自动出瓶到转台在进旋台进行上盖。全自动工艺流程如图4-1。图4-1 全自动工艺流4.2控制流程图称重灌装机的控制流程图如图4-2所示： 图4-2 称重灌装机的控制流程图4.3 I/O点配置 根据称重灌装机工

10、艺流程和控制流程要求，进行了永宏PLC程序I/O点配置；永宏PLC输入、输出点配置如表4-1。PLC输入点配置PLC输出点配置编号批注编号批注编号批注编号批注X0原点光电X4出瓶光电Y02#变频启动Y54#灌装阀X1下降到位光电X5卡口原点Y1方向Y6输送X2反转到位光电X6卡口到位Y21#灌装阀Y7升降X3进瓶光电X7 急停Y32#灌装阀Y8 输送反X9液位上Y43#灌装阀Y9卡瓶X10液位下Y10旋盖Y11加液表4-1 PLC输入、输出点配置表4.4 PLC功能指令应用4.4.1 脉冲输出指令 永宏PLC脉冲输出控制有专门的位置命令输出指令（FUN140），永宏FUN140指令的命令设置方

11、式采用的是表格的形式进行填表编辑；使用永宏脉冲输出指令可以很好的实现对旋转角及往复行程的控制。永宏PLC脉冲输出控制程序如图4-3，永宏PLC脉冲输出控制设置表格如图4-4。 图4-3 脉冲输出控制程序 图4-4 脉冲输出控制表格4.4.2 通讯指令应用永宏PLC通讯控制指令（FUN150），永宏FUN150指令的命令设置方式采用的是表格的形式进行填表编辑；使用永宏通讯指令可以很好的实现对数据传送读取方便快捷。永宏PLC通讯控制程序如图4-4-2-1，永宏PLC通讯表格如图4-4-2-2。图4-4-2-1 通讯输出控制程序 图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 的模拟输入模块的成员.可用于量测负荷元(load Cell)产生之微弱信号。本模块将量测信号以16 位带正负号数来表示，为了能将伴随于信号之现场噪声滤除,本模块内也提供了取样信号平均的功能。 PLC与2LC模块间系透过8点DO及1个输入缓存器(RI)来沟通，藉由DO信号用户选择转换速率，输入范围及平均的次数详细DO控制；转换的结果置于输入缓存器中.程序范例：模块存储的转换结果是以带正负号的16位数表示，若要得到真实之工程单位值则须在阶梯程序中加入LCNV(FCN33)来作转换图4-5图4-5为实际需要转换使用工程值的上下限值，作为FCN33指令线性参

13、数；而称重元的上下限对应值需要外部操作标定，即在空载的时候将其缓存器值存入线性表第一个地址，而放上重物后外部信号给定将当前的称重元数值存入第二个缓存器地址，这样配合工程值上下限就完成了重量的转换，实际放上重量不同的物品所转化出来的重量值就是实际值，可进行操作。五、结论（实施结果） 图5-1 设备人机操作 图5-2 现场灌装头定位通过现场调试，称重灌装机生产效率能够达到每分钟在18-22瓶；如果速度提高，在根据灌装物料的不同，效率在800-1000瓶/小时，重量误差在1%。为了解决灌装精度问题，通过两段进行灌装开始以快速灌装，在接近重量设置范围后进行慢速，以确保灌装精度要求，该客户所在的地区主要生产灌装机及贴标机，主要的产品以贴标机为主；但是灌装机的开发给他们