台达PLC在连续式立式包装落料秤控制中的应用

【摘要】本文阐述了立式全自动连续式立式包装机落料原理，介绍了控制难点及台达PLC控制实现程序。

【关键词】连续；间歇式；立式自动包装机；落料控制

立式包装机是将卷筒状的挠性包装材料制成袋筒，充入物料后，进行封口，三个功能自动连续完成的机器。配合上道的计量冲填机械，立式包装机常用于包装块状、片状、粒状、梗枝状、粉状以及流体和半流体物料。立式包装通常分为连续式包装机和间歇式包装机。

图1  间歇式垂直包装机

1 连续立式包装机工艺介绍

如图1所示，间歇式垂直包装机的横封装置固定在一个位置上，每次封口的时候，拉薄膜的动作定制，封口达到一定时间以后才能脱开再继续拉薄膜，而连续式垂直包装机则可以不停止拉薄膜动作，在实施完全压合动作过程中整个横封台保持与薄膜牵引一致的速度，完成以后退开横封台，到一定位置后再飞快退回到上面的位置上。因为连续式生产效率高，目前连续式代替间歇式是个趋势。但是同样是连续式，有机械凸轮实现的，有利用伺服电机利用电子凸轮实现两种方式。其中机械式在跟换包装膜长度时需调整机械应用十分不方便，且机械惯性大，速度不能提高。所以连续式包装机用电子凸轮控制伺服方式就成为首选。

目前，制袋、封口、日期打印、切断袋膜等功能前期已完善，客户已在德国汉诺威参加过包装展，相关文章也已有介绍，本文重点介绍关于电子秤落料填充与包装之间的配合问题。

过去间歇式填充包装为根据物料信号启动包装动作，即来一个物料信号就进行相应的一次运膜、纵封、横封等动作，逻辑简单。而现在为连续式采用这种方式显然是不行的。

2  落料填充难点分析

图2  落料填充示意图

如图2所示，其秤量装置离包装很高，大约有2～3米，粉末状物体如洗衣粉。从空中落到袋内需要2～4秒得时间。对于连续式包装控制难度要求比较大。下面分为两种情况做一介绍。

情况一，如果落料时间短可以忽略不计（加中间斗，落料时间300ms)，实际运行时如图3，在热封伺服固定角度促发开秤电磁阀即可（连续式包装机热封为电子凸轮，可从程序中设置角度。）

图3  落料时间忽略不计情况下的运行图

根据热封的电子凸轮周期0～360设定促发开启放料阀即可。比如，在开机前假设设定50度，放料。实际出现夹料。调整促发角度到150，直到合适为止。因为落料时间足够短，一个周期按120袋来算也有500ms。
情况二是往往客户不加中间斗的情况很多，在包装食品级颗粒物时，避免中间环节污染，往往不加中间斗。也就是从打开放料到落到袋内，落料时间长，大约有1～4s时间不等。

假设落料秤从开启电磁阀到落到袋里大约有2s的时间。实际切袋速度为每分30袋到120袋，以每分60袋来算控制，控制过程如图4所示，左边为下料信道，在设定速度为60袋时需先打开电磁阀，等即将落到底部时启动拉模及封切。

图4 控制过程图

在打开第一个电磁阀间隔1s后打开第二个电磁阀。如此则在落料桶内同时有两包料，必须保证在后续的热封电子凸轮运行周期此完全吻合才能确保无误，如图5所示。

图5  控制过程图

运行时序图如图6所示。

图6  运行时序图

每次当前横封的为前隔一袋的，图6为基本60袋的时序图，对应不同速度时序图也要改变假设是120袋，500ms一个周期，前面需提前依次打开可能四次电磁阀；热封凸轮第一次热封的是开始放料的第一袋，是已经放的第四袋。热封启动前在空中料道内已有四袋。

图7  运行时序图