包裝機在聚酯裝置的應用

我公司化工三廠是一套年產15萬噸聚酯熔體的裝置，后面配套裝置為年產7萬噸短絲， 剩余熔體經切粒機切成聚酯切片后包裝成一噸袋裝外銷。包裝機選用航天部十二所的一噸
袋裝自動稱量包裝系統，共有兩臺。下面介紹一下此包裝系統在裝置中的應用情況。
一、 系統總體框圖
此包裝系統是運用機電一體化技術的包裝機械。用可編程控制器（PLC）和稱重指示控制儀組成測控系統來完成切片的稱量、計量、包裝的生產工藝過程。該系統以PLC和稱重指示控制儀為核心，配以稱重傳感器、氣動執行機構、電動執行機構、自動控制部件和機械裝置，實現切片的動態在線稱重計量和包裝工作。系統總統框圖如圖1。

圖1系統總體框圖
包裝機的控制部件由兩部分組成。
1、盤裝部分：由主控柜、副控柜和兩個現場操作盒組成。主控柜內主要有PLC和稱重指示控制儀F701以及碼盤設定器、袋計數器等。副控柜主要為交流接觸器和熱繼電器，分別控制M1風機電機、M2提升機構電機、M4傳送機構電機，其中提升機構由于有升有降，所以用了兩個接觸器。現場操作盒AR1用于料口升降控制，AR2用于傳送控制。兩個控制柜的前面板上有相應的信號指示燈、按鈕和旋鈕等。
2、現場部分：①3個電機M1、M2、M3；②4個兩位五通電磁閥配合氣缸分別控制投料門1（電磁閥YV1）、投料門2（電磁閥YV2、）排料門（電磁閥YV4）和袋口夾松開（電磁閥YV5）；③6個限位開關，SQ1為投料門關位置，SQ3為排料門關位置，SQ4、SQ5、SQ6、SQ7分別對應裝袋提升機構的料口上位、下位、上限、下限；④3個稱重傳感器BP1、BP2、BP3；⑤1個光電開關SQ11用于檢測料包到傳送鏈板盡頭。
主要的機械裝置有稱量料斗、板式輸送機、裝袋機構、控制門、排料門等。由于切片是粒狀的均勻顆粒，同粉狀物料相比流動性好且不粘附，所以靠自重來落料即可，料斗也不用做特殊操作。其中控制門采用的是雙閘門，控制門1和2全開時為快投料，控制門2關閉1開啟時為慢投料。
二、包裝工藝過程
此系統有自動和手動兩種操作方式，但手動方式也是由PLC實現的。手動方式主要用于調試、維修和排除故障，所以以自動操作為例介紹如下：
①、稱量過程：F701自動扣除皮重后，打開控制門1和2，由料倉向稱量料斗快投料（快投料速度約23Kg/s），當達到預置值時關閉控制門2，將快投料改為慢投料（速度約為2Kg/s），當料量達到落差值時關閉控制門1，投料結束。穩定后PLC向F701發數據保持信號，F701自動的與設置的不足、過量、上限值比較，若適量則“稱好”燈亮，若過量或欠量則“超差”燈亮并報警。
②、提升機構動作及放料過程：將空袋夾在放料口上加好，按AR1的“料口升”按鈕待“稱好”燈亮后料口自動升到上位，風機啟動充氣15秒，充氣結束后打開排料門開始放料，當F701發出接近零信號后5秒關閉排料門，然后自動松開袋口夾，同時袋計數加1，PLC向F701發一個皮重復位命令信號，裝滿料的袋脫離料口放置在傳送機上。
③、傳送過程：按AR2的“傳送啟動”按鈕，M4啟動自動傳送一個袋位停止，由人工扎袋口，料口自動降至下位。以后每稱好一袋，按傳送啟動按鈕袋即順序向前傳送一個工位。如此循環往復。用叉車及時將傳送機上的袋叉走。
欠量時允許通過按“慢投”按鈕進行補料并自動達到適量；過量時系統除報警外無糾正措施，須按“強制”按鈕打開排料門放料。
三、 PLC和F701的配合使用
此包裝系統的核心控制部分即為PLC+F701。
① PLC選用的是性價比高和擴展性較好的歐姆龍的C200HE，共用了7個I/0卡件。其中有4個DI卡件，型號均為ID212的DC輸入單元，共用了32個輸入量，包括F701的控制輸出信號和按鈕、旋鈕、限位開關的輸入；3個DO卡件，型號為OC222繼電器輸出單元和OD411晶體管輸出單元，共用了20個輸出量，包括電磁閥、電機的控制信號、信號燈指示和送到F701的控制信號。
② 稱重指示控制儀選用精度高、可靠性好的日產UNIPULSE的Model F701 。F701的設定是通過其面板上的按鍵組合進行的。
稱重傳感器接口與現場的稱重傳感器采用四線制連接，本系統是將現場的三個傳感器并聯使用。設定點接口通連接了一個5位碼盤設定器，對應千百十個和十分位，用于終值設置，F701既可以通過面板按鍵組合設置終值也可以通過連接外部設定器設置，通過按鍵組合可切換，本系統即為后者，可對終值以100克為單位進行修正。
控制信號輸入/輸出接口用以連接外部信號輸入和控制信號輸出，從PLC送來3個信號，分別為去皮重、皮重復位和數據保持；每次稱量前先去皮重，此時凈重立即設置為零，到稱量終值后數據保持，放料結束后再皮重復位，即再取消去皮操作，此時毛重和凈重為同一數值，這樣可保證每次稱量的切片的凈重量。送到PLC有5個信號，分別為接近零、預置值、落差值、不足、過量、上限。實際參數設置如下：上限值為1200Kg，下限值為0Kg，接近零為10Kg，預置值1和2均為30Kg（F701支持三檔投料，此系統只用兩檔，所以預置值2信號未用），落差值為1.7Kg，過量和不足均為0.8Kg，終值為1000Kg。在PLC程序中落差值這一信號有時也當作終值信號使用，因為重量到落差值時關閉控制門結束投料，時間上只存在閥門關閉用時的間隔，此值的大小就是關閉控制門后還沒有落到料斗內的切片重量。實際使用中即為（碼盤設定器設為1000.0時）：重量在970Kg（1000.0-30）前為快投料，在970Kg時轉為慢投料，在998.3Kg(1000.0-1.7)時關閉控制門，這1.7Kg就是落差量；在排料過程時重量到了10Kg時再延時5秒關閉排料門即能確保料已排凈。重量變化示意圖如圖2。

圖2重量變化示意圖

由于重量在掉電再送電后，及運行中發生故障停止運行至排除故障恢復運行后不發生變化，使得PLC的編程相對簡單，不用考慮數據保持功能,即不需使用PLC內的特殊存儲器和相應的命令。自動操作程序流程圖如圖3：

圖3自動操作程序流程圖

四、 與外部交接信號
料倉的高低報警信號引入此系統，在控制柜面板上用信號燈顯示，提醒操作人員料倉的物料情況。由于包裝裝置距中央控制室較遠，為便于中控人員了解此裝置的運行情況，所以將包裝系統的運行、停止、故障信號引入中控室的DCS系統，另外在包裝機袋計數器加1的同時送DCS一個脈沖信號也用來計數，方便統計工作。而且還將每包的重量轉為4－20mA信號送入DCS系統顯示。
五、 結束語
包裝是產品進入流通領域的必要條件，而實現包裝的主要手段是使用包裝機械。稱量包裝的準確與否將直接影響到企業的信譽和經濟效益。此包裝系統最大包裝能力為32袋/H,操作人員只需2至3人，操作簡單方便。控制系統部件幾乎全部選用進口產品，可靠性高，故障率低，維護方便。稱量精度設計為1000Kg±0.8Kg。該系統自使用以來，經過計量部門兩次測試，整個系統的動態計量精度優于0.2‰。自裝置開車產品外銷以來也沒有客戶反映產品有重量問題，很好的維護了公司信譽。