自动包装机定量功能设计与实现 范宗民
基于PLC的定量称量包装控制系统设计
基于PLC的定量称量包装控制系统设计
靳淑祎;李世科
【期刊名称】《包装工程》
【年(卷),期】2017(38)3
【摘要】目的提高定量称量包装机的包装精度。
方法在传统包装机械的基础上,基于PLC设计一种定量称量包装控制系统。
结合RBF神经网络和PID控制方法,提出一种定量称量包装控制策略,以实现闭环控制。
利用RBF神经网络的快速自学习能力调整PID控制的比例、积分、微分系数。
以PLC为核心设计控制系统硬件结构并给出人机界面组成。
结果通过多次实验,包装精度得到大幅提高,最大相对误差不超过0.6%。
结论文中方法提高了定量称量包装机的精度、可靠性和可操作性。
【总页数】5页(P124-128)
【关键词】定量称量;自动包装;RBF-PID控制;PLC
【作者】靳淑祎;李世科
【作者单位】河南经贸职业学院
【正文语种】中文
【中图分类】TB486.3
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定量包装称重控制器的设计与实现
机械秤向电子秤发展是称重技术发展的一个趋势。随着第二次世界大战后的经济繁 荣，为了把衡器引入生产工艺的过程中去，对衡器提出了新的要求。希望称重过程自动 化，为此，电子技术不断的渗入衡器制造业中。特别是最近的３０年以来，工艺流程中 的现场称重、配料定量称重以及产品的质量监测等工作，都离不开输出电信号的电子衡 器。近年来，电子衡器越来越多的参与到数据处理和过程控制之中，现代称重技术已经 成为工艺技术、储运技术、预包装技术、收贷业务和商业销售领域中不可缺少的部分。 我国的电子称重技术在７０年代中由于电阻应变式称重传感器技术上的突破，也取得了 很大的成就。各种电子称重系统如雨后春笋迅速出来，并渗入到国民经济中的各个行业， 如冶金工业中生产过程物料配比称重和钢水包浇铸件的称重；轻纺工业生产过程中的 工艺称重和搭包计量；煤炭能源工业中的连续物料称重计量和能源结算；储运物质部门 的材料核算和物质称重；食品工业中的自动检验和分选称量、饮料的配料称重；总之， 电子称重技术在社会中发挥着越来越重要的作用。
这种动念称重系统有着如下的特点【ｌ】： （１）被测对象处于非静止状态，在具有加速度的情况下进行测量。 （２）在短时间内进行快速精确测量，既要保持良好的时间响应特性，又要保证精度。 （３）多用于在线自动测量系统中。 在动态过程中要考虑被测对象冲力、秤体振动、空中余料等因素。 另外，动态称重不同于静态称重的一个重要原因是因为动态称重有一个动态过程， 因为被测对象是时刻变化的，传感器从一个状态变化到另一个状态要经历一个过渡过 程，由于在过渡过程中，测量值与实际重量值相差很大，难以满足精度上的要求。只有 系统趋于平稳后，才能得到准确的测量值。 在实际过程中利用对传感器的动态过程的参数估计方法，实现了在动态过程中准确 得到被测对象重量，并满足速度要求。 定量包装控制器就是基于称重技术发展的情况下，在线测量所要包装的物料重量并 根据重量执行相应动作的智能仪器。定量包装控制器广泛应用于工艺包装、配料流程中。
自动定量包装机
自动定量包装机
自动定量包装机，是一种由电脑控制，集数字定量、称重、包装于一体的包装设备。
工作原理：
物料由给料机构（气动闸门）加入称量斗，控制器收到传感器的重量信号后，按预先设定的程序值进行控制，开始时进行快速（快加、中加、慢加同时）给料；当重量≥（目标值－粗计量值）时，停止快加信号输出，进入中速（中加、慢加同时）给料；当重量≥（目标值－精计量值）时，停止中加信号输出，进入慢速（慢加）给料；当重量≥（目标值－过冲量值）时，停止慢加信号输出，给料门完全关闭，定值称量完成。
夹袋信号输入后，称量斗卸料门自动开启，当重量≤零位设定值时，称量斗卸料门自动关闭，物料袋自动松开落入输送带上，被送到缝包机缝包之后进入下一工序，同时控制器进入下一控制循环。
结构组成：
主要由物料进口、给料机构（闸门）、称量斗、夹袋机构、机架、吸风口、气动系统、传感器、控制箱、输送和缝包机构等组成。
功能特征：
该机采用称量斗净重式电子秤称量，具有计量精度高、灌包速度快、自动化程度高的特征，使用维修方便，与输送机、热合机等设备配套可组成一条连续包装生产线，完成对物料包装的秤重、封口、输送等程序。
适用范围：
该型自动定量包装机广泛适用于粮食、饲料、肥料、化工、建材等行业的颗粒及粉剂物料的定量称重包装。
面粉自动包装机PLC控制系统设计
面粉自动包装机PLC控制系统设计【摘要】本文介绍了一个面粉自动包装设备，采用PLC 和触摸屏电控系统进行控制，并对控制系统的软、硬件设计和设备工作过程进行了详细地分析。
【关键词】PLC；面粉自动包装机；触摸屏0 概述面粉包装机械能够大大节省劳动力成本，减轻劳动强度，提高劳动生产率，提高包装品质，符合现代社会对多种质量包装食品的需求，促进面粉加工生产线的自动化。
充分借鉴各种包装机械先进控制技术，采用三菱PLC和触摸屏对国产设备进行了技术升级改造，实现了智能化的自动包装控制过程和可视化的参数控制。
控制系统由三菱PLC控制确定计量精度，通过三菱触摸屏监控自动包装机的运行状态，可随时根据生产要求修改控制参数。
可编程序控制器在工业自动化控制领域得到了广泛应用，具有编程功能强大、工作使用方便可靠等特点[1]。
触摸屏是人机界面友好，功能较强大的可编程终端，它集中了显示部件和触摸开关，是工业控制领域应用广泛的人机界面产品。
本系统采用变频调速技术，不但能实现控制系统对速度的控制，而且能够节约能源、提高效率。
PLC和触摸屏相结合的控制系统，软件和硬件简洁可靠，适合在工业复杂环境使用，而且易于维护，有广阔的应用前景。
1 工作原理整个系统的运动控制主要采用气压传动，气动系统主要包括各种电磁换向阀和单作用气缸，气缸控制着包装过程的一系列动作。
主要包括储料斗仓门的启闭，还有取包装袋、送袋，张开袋口、套装袋、袋口夹紧、向后拉等过程。
工艺流程如图1所示。
包装的工艺过程包括以下步骤：1）通过光电开关确定包装袋箱是否有袋，如果有，继续下一步，否则发出报警信息；2）取袋气缸驱动吸盘上下运动，自动去抓取包装袋，将包装袋放到拖板上，通过带传动传送到定位平台，将包装袋口输送到两个上下吸盘之间，定位装置是由压力定位辊轮构成；3）气缸驱动吸盘吸牢袋口后，并张开袋口，通过气缸驱动将包装袋套入储料斗上；4）原料由前一道工序的带式输送机存入储料斗，在储料斗套好料袋后，打开储料斗仓门，在振动器的震动下，面粉通过出料口流入包装袋，通过称重传感器实时测量灌装质量，到达设定值后，迅速关闭储料斗出料口；5）当灌装结束时，通过气缸驱动夹紧装置，夹紧包装袋口，然后拖到封口工序，通过封口机封口，最后拖到传送带上，完成了整个包装过程。
DCS-50小型全自动定量包装机的研制
装置结 构 简单 ， 动作 安全 可 靠 ， 通用性好 ， 给 料精 度 高、 速 度快 。三行程 给料 机构 位于 上框架 顶部 ， 振 动 给料 器位 于三 行程 给料机 构 和称量 部件 之 间适 当位
可 应用 在粮 食 、 化工 、 食 品及 医药 等行业 的小 包 装 。
１ 结构 及 工作 原 理
ｆ ｏ ｃ ｕｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ．
Ｋ ｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ： ｆ ｕ ｌ ｌ — ａ ｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｃ ； ｑ ｕ ａ ｎ ｔ ｉ ｔ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ； ｐ ａ ｃ ｋ ｉ ｎ ｇ ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ； ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ
目前 市 场 上 所 用 到 的 包 装 机 是 手 动 或 者 半 自
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ ， Ｗｕ ｈ ａ ｎ Ｐ ｏ ｌ ｙ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｃ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｗｕ ｈ ａ ｎ ４ ３ ０ ０ ２ ３ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ） Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ｈ ｅ ｍ ａ ｉ ｎ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ａ ｎ ｄ ｗ ｏ ｒ ｋ ｉ ｎ ｇ ｐ ｉ ｒ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｓ ｍａ ｌ ｌ Ｆ ｕ ｌ ｌ — Ａ ｕ ｔ ｏ ｍ ａ ｔ ｉ ｃ Ｑ ｕ ａ ｎ ｔ ｉ ｔ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｐ ａ ｃ ｋ ｉ ｎ ｇ
置、 皮带 输送 带 、 封 包装 置 、 上框架 、 下 框架 、 过渡 斗 、 吸风罩 、 电控 柜 和真空 系统 以及 电气 控制 系统组 成 。 Ｄ Ｃ Ｓ ． ５ ０小 型全 自动 定 量 包 装 机 结 构 简 图如 图 １ 所 示 。给料 装置 主要 由三行 程 给 料机 构 和 电磁 式
自动包装机设计任务书new
自动包装机设计任务书一、自动包装机的应用范围和功能要求1、应用范围：自动包装机主要应用于食品、医药、茶叶、植物种子、化工等行业物料的自动包装。
物料可以是颗粒、片剂、液体、粉剂、膏体等状态。
包装材料是纸－塑料薄膜复合材料等。
2、功能要求：自动包装机应具有自动完成计量、填料、制袋、封合、打印生产批号、切断、输送等功能。
二、自动包装机的组成自动包装机的整个机械系统由动力系统、主传动系统、执行系统（包括供纸机构、拉袋机构、袋成型机构、热封机构、计量填充机构、成品输送机构等）及控制系统组成。
动力系统一般采用电动机。
主传动系统将主电机提供的动力，通过分配轴，分配给拉袋、计量、填充、热封、切断等机构。
执行系统是自动包装机能否实现预期功能要求的关键，它包括以下机构：1、供纸机构、袋成型机构、拉袋机构供纸机构：实现包装材料带（包装材料带是卷盘式）的自动输送，；袋成型机构：使包装材料带成袋型；拉袋机构通过分配轴实现拉袋及控制袋长（袋长50～80mm）的功能，要求袋长连续可调。
2、热封机构通过分配轴驱动热封机构实现加热、压合、自动打印生产批号、切断等功能。
3、计量填充机构通过分配轴驱动计量填充机构在包装过程中实现物料的计量及填充功能。
4、成品输送机构将成品送出包装机外。
以上执行系统各部分机构应实现协同动作，以保证各执行构件的动作相互协调、实现预期的功能。
三、设计要求1、对现有包装机进行机构分析，绘出现有包装机的机构运动简图（给定比例尺）；计算机构的自由度；2、如果要你设计一台自动包装机，你的设计目标是什么？（应从用户和设计者两方面考虑）3、对现有包装机的方案以及你提出的方案进行分析；4、对现有包装机进行改进设计；5、写出总结报告。
四、报告要求1、自动包装机的设计方案及功能说明;2、绘出机构运动简图（给定比例尺）;3、计算机构自由度，分析机构的结构组成;4、对现有包装机进行的改进设计;5、回答思考题。
五、思考题1、根据自动包装机的要求，物料的给料方式可采用哪几种（列出两种以上）？较粘稠的物料的给料采用什么方式比较好？2、如果只是靠拉袋机构牵引来输送纸带可能会出现什么现象？3、袋成型器需要具备什么样的功能？设计时需要注意什么问题？4、可以用什么机构来实现拉袋的功能（列出两种以上）？如要使袋长连续可调，通过什么机构实现？5、实现热封机构的加热功能可以有几种方式（列出两种以上）？可以采用什么机构实现压合功能（列出两种以上）？打印生产日期和切断在机构上如何考虑？6、较粘稠的物料采用什么机构实现物料的自动计量及填充功能比较好？如果物料是松散的粉末粒、或者是形状规则的固体块状又采用什么机构比较好？7、要实现自动包装机的功能要求，整个执行系统各机构如何协同工作？试画出机械运动循环图。
一种新型定量包装机的设计 - 中国衡器协会
一种新型定量包装机的设计济南金钟电子衡器股份有限公司 张兄华【摘 要】介绍一种三级调速控制的全自动定量包装机的设计，结构简单，可广泛应用于流动性不好的的粉粒状物料的包装，目前该种方式在国内包装秤中很少应用，具有一定的市场开拓空间。
【关键词】三级调速皮带给料定量包装机The design on A new type Weight and Packing MachineJINAN JINZHONG ELECTRONIC SCALECO.,LTD ZHANGXIONGHUAAbstract：This paper specifies a kind of Auto-Weight and Packing Machine by three-step timing .The frame is simple, it can apply powdery and graininess material packing with bad fluidity. This mode seldom applies on the packing scale in state, and the market foreground is very good.Key word：three-step timing, belt feeding, Weight and Packing Machine一、引言禽饲料、畜饲料、鱼饲料等大多数饲料都是些流动不好、易粹的粉粒状公司料，为保证控制系统精度和速度，过去用于成品包装的定量包装秤给料装置，大多采用直落式给料、双螺旋给料或双振动给料等方式。
定量开始后，大小给料机同时工作，当物料重量达到大给料设定值时停止大给料，并继续保持小给料，当物料重量达到最终设定值时，关闭小给料。
由于饲料具有较差的流动性以及螺旋给料或振动机械具有的惯性，再加上物料输送的不均匀，定量包装秤的动态精度很难稳定控制。
基于上述问题，我们研究饲料的特性，采用变频器三级控制的方式，将双螺旋给料或双振动改为单皮带给料，这样不仅降低设备的生产成本，而且又能保证成品的完整型。
一种自动定量包装机[实用新型专利]
![一种自动定量包装机[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/d8b8fb06102de2bd9705887d.png)
专利名称：一种自动定量包装机专利类型：实用新型专利
发明人：魏振东,赵红,云剑波
申请号：CN201721622021.2申请日：20171129
公开号：CN207607670U
公开日：
20180713
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种自动定量包装机，包括：立柱、底座、传送带、夹袋器、量筒、储物斗、上阀门、下阀门、下阀门控制器、控制系统、上阀门控制器；所述立柱与底座固定住一起，所述储物斗下方为量桶，所述量筒与储物斗之间为上阀门，量筒下方为下阀门；所述上阀门在上阀门控制器的控制下可以横向移动，下阀门在下阀门控制器的作用下可以作翻转运动；所述上下阀门控制器都经控制系统控制；所述下阀门上设有重量传感器；所述底座上面设有传送带；所述上阀门与上阀门控制器之间连有传动杆；本实用新型具有称重精度高、操作简单方便，通俗易懂，功能完善的优点。
申请人：开封市普朗克生物化学有限公司
地址：475000 河南省开封市禹王台区汪屯精细化工产业区
国籍：CN
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自动包装机定量功能设计与实现范宗民
发表时间：2018-07-12T10:55:08.160Z 来源：《基层建设》2018年第16期作者：范宗民
[导读] 摘要：随着自动检测和控制技术的发展，对自动包装机精度要求越来越高，利用称重方式更便于提高包装机称量精度。
中建材（合肥）粉体科技装备有限公司安徽合肥 230051
摘要：随着自动检测和控制技术的发展，对自动包装机精度要求越来越高，利用称重方式更便于提高包装机称量精度。
关键词：包装机；称重系统；自动补偿；
自动包装机主要应用于大量散装物料的定量包装，以方便运输、销售和使用，按照定量原理，可将自动包装机分为称重式和定容式两大类。
一、自动包装机组成及工作原理
我国称重式自动包装机主要由储料斗、给料门、称重传感器、称重斗、卸料门、放料斗等几部分相互配合，完成供料、称重、卸料动作，实现对物料的自动包装过程，其整体结构图如图1所示。
当储料斗中物料足够，在重力的作用下进入重力供料装置，完全打开料门进入大给料状态。
当到达给定大给料重量时，关闭给料门，留一条狭缝，进入小给料状态。
当到达给定小给料重量时，完全关闭给料门，经过一定的空中落料，称量斗稳定，并且卡袋机构卡紧时，卸料门打开，物料进入放料斗，再落入袋内，完成一个包装循环。
根据每次灌装之后的实际重量，利用反馈控制算法，计算出下一个包装循环时小给料重量，控制这个重量，使整个系统可以自动调整回目标重量。
图1自动包装机整体结构图
二、自动衡器分类
根据在称重过程中被计量物与称量承载器是否有相对运动来分，自动衡器分为动态自动衡器和非动态自动衡器，有相对运动的称为动态自动衡器，无相对运动的称为非动态自动衡器。
按照不同的用途来划分，自动衡器可以分为以下几大类：
1.连续累计自动衡器：主要产品有非定量皮带秤、定量皮带秤（包括定量给料机、耐压式计量给煤机、皮带式配料秤等）、核子皮带秤、冲量式流量计、螺旋给料秤、转子给料机、连续失重秤等。
2.自动分检衡器：主要产品有重量分选秤、价格标签秤、车载称重仪等。
3.重力式自动装料衡器(料斗式)：主要产品有定量包装秤、智能组合秤、定量累加秤、减量秤、定量配料料斗秤、定量液体灌装秤等。
4.非连续累计自动衡器：主要产品有累计料斗秤、散粮料斗秤等。
5.动态车辆衡器：主要产品有动态轨道衡、不断轨轨道衡、单车溜放轨道衡、组合式轨道衡、动态汽车衡、动态轴重秤等。
三、定量称重系统称量部分设计
定量称重系统是包装机的核心部分，称量部分完成对物料重量的称量，来保证包装的精度。
1.秤体。
是钢制的装配式的箱体结构，它能支撑并把秤的全部部件包容在箱形结构内。
箱体上装有二扇较大的门，在安装和维护时可以方便地接触内部部件。
在箱体的侧面开有二个通风口，可以用来安装除尘系统。
2.秤斗。
是在称量循环中用来盛料的，秤斗用二根垂直的杆悬挂着，杆的下端用螺栓与秤斗固定，上端用二个轴承与传感器相连。
料斗上装有二块挡板式卸料门，是用气缸来控制的。
当秤斗门全部闭合时有一个接近开关提供关的信号，当秤斗门还未关闭时又有连锁装置可以防止进料门动作。
在称量料斗的底部装有支撑架，用来安装和校核时放置砝码。
秤斗的侧面装有一扇可开启的门，以便清扫料斗内部的积灰。
3.称重式传感器。
与称量斗相连，可以及时测得物料重量，本系统采用电阻应变式称重传感器，其结构为悬臂梁式。
传感器的下端用二个轴承与二根垂直的杆悬挂着的杆相连，杆的下端用螺栓与秤斗固定。
四、定量称重系统控制部分设计
定量称重系统控制部分如图2所示，称重传感器称量物料重量，并将其转换为电量，通过显示器显示实测值WK，控制系统通过顺序单元和继电器单元完成实测值与设WK定值（大给料重量WA、小给料重量WB）的比较，控制料门动作，最终使系统达到包装目标重量Wg。
式中BK――智能补偿算法
x――开始进入累计补偿的称量次数，累计补偿持续到称量误差趋于收敛为止。
2.控制算法流程。
当实测重量大于目标重量时，预测小给料重量有减小趋势；当实测重量小于目标重量时，预测小给料重量有增大趋势，将下一次包装的实测重量向目标重量调回。
理想状态下小给料结束后，还有一部分空间落料重量，其值应该是一个恒定的值，实际中物料性质以及工作环境等因素影响引起的系统误差会导致空间落料量的变化，最终影响称量结果的不准确。
加入智能补偿算法后，达到系统自动调整空间落料量效果，减小了包装机系统误差，保证该系统的设计要求得以满足。
利用智能技术对传统的自动衡器进行改造是智能技术的重要应用领域，这类研究不但可以提升传统产业，而且对推动新型信息技术研究及应用都有积极的意义。
参考文献：
[1]郭亮亚.PLC在称重式自动定量包装机上的应用.2016.
[2]张建霞.浅谈自动包装机定量功能设计与实现.2017.。