包装机在聚酯装置的应用

我公司化工三厂是一套年产15万吨聚酯熔体的装置，后面配套装置为年产7万吨短丝， 剩余熔体经切粒机切成聚酯切片后包装成一吨袋装外销。包装机选用航天部十二所的一吨
袋装自动称量包装系统，共有两台。下面介绍一下此包装系统在装置中的应用情况。
一、 系统总体框图
此包装系统是运用机电一体化技术的包装机械。用可编程控制器（PLC）和称重指示控制仪组成测控系统来完成切片的称量、计量、包装的生产工艺过程。该系统以PLC和称重指示控制仪为核心，配以称重传感器、气动执行机构、电动执行机构、自动控制部件和机械装置，实现切片的动态在线称重计量和包装工作。系统总统框图如图1。

图1系统总体框图
包装机的控制部件由两部分组成。
1、盘装部分：由主控柜、副控柜和两个现场操作盒组成。主控柜内主要有PLC和称重指示控制仪F701以及码盘设定器、袋计数器等。副控柜主要为交流接触器和热继电器，分别控制M1风机电机、M2提升机构电机、M4传送机构电机，其中提升机构由于有升有降，所以用了两个接触器。现场操作盒AR1用于料口升降控制，AR2用于传送控制。两个控制柜的前面板上有相应的信号指示灯、按钮和旋钮等。
2、现场部分：①3个电机M1、M2、M3；②4个两位五通电磁阀配合气缸分别控制投料门1（电磁阀YV1）、投料门2（电磁阀YV2、）排料门（电磁阀YV4）和袋口夹松开（电磁阀YV5）；③6个限位开关，SQ1为投料门关位置，SQ3为排料门关位置，SQ4、SQ5、SQ6、SQ7分别对应装袋提升机构的料口上位、下位、上限、下限；④3个称重传感器BP1、BP2、BP3；⑤1个光电开关SQ11用于检测料包到传送链板尽头。
主要的机械装置有称量料斗、板式输送机、装袋机构、控制门、排料门等。由于切片是粒状的均匀颗粒，同粉状物料相比流动性好且不粘附，所以靠自重来落料即可，料斗也不用做特殊操作。其中控制门采用的是双闸门，控制门1和2全开时为快投料，控制门2关闭1开启时为慢投料。
二、包装工艺过程
此系统有自动和手动两种操作方式，但手动方式也是由PLC实现的。手动方式主要用于调试、维修和排除故障，所以以自动操作为例介绍如下：
①、称量过程：F701自动扣除皮重后，打开控制门1和2，由料仓向称量料斗快投料（快投料速度约23Kg/s），当达到预置值时关闭控制门2，将快投料改为慢投料（速度约为2Kg/s），当料量达到落差值时关闭控制门1，投料结束。稳定后PLC向F701发数据保持信号，F701自动的与设置的不足、过量、上限值比较，若适量则“称好”灯亮，若过量或欠量则“超差”灯亮并报警。
②、提升机构动作及放料过程：将空袋夹在放料口上加好，按AR1的“料口升”按钮待“称好”灯亮后料口自动升到上位，风机启动充气15秒，充气结束后打开排料门开始放料，当F701发出接近零信号后5秒关闭排料门，然后自动松开袋口夹，同时袋计数加1，PLC向F701发一个皮重复位命令信号，装满料的袋脱离料口放置在传送机上。
③、传送过程：按AR2的“传送启动”按钮，M4启动自动传送一个袋位停止，由人工扎袋口，料口自动降至下位。以后每称好一袋，按传送启动按钮袋即顺序向前传送一个工位。如此循环往复。用叉车及时将传送机上的袋叉走。
欠量时允许通过按“慢投”按钮进行补料并自动达到适量；过量时系统除报警外无纠正措施，须按“强制”按钮打开排料门放料。
三、 PLC和F701的配合使用
此包装系统的核心控制部分即为PLC+F701。
① PLC选用的是性价比高和扩展性较好的欧姆龙的C200HE，共用了7个I/0卡件。其中有4个DI卡件，型号均为ID212的DC输入单元，共用了32个输入量，包括F701的控制输出信号和按钮、旋钮、限位开关的输入；3个DO卡件，型号为OC222继电器输出单元和OD411晶体管输出单元，共用了20个输出量，包括电磁阀、电机的控制信号、信号灯指示和送到F701的控制信号。
② 称重指示控制仪选用精度高、可靠性好的日产UNIPULSE的Model F701 。F701的设定是通过其面板上的按键组合进行的。
称重传感器接口与现场的称重传感器采用四线制连接，本系统是将现场的三个传感器并联使用。设定点接口通连接了一个5位码盘设定器，对应千百十个和十分位，用于终值设置，F701既可以通过面板按键组合设置终值也可以通过连接外部设定器设置，通过按键组合可切换，本系统即为后者，可对终值以100克为单位进行修正。
控制信号输入/输出接口用以连接外部信号输入和控制信号输出，从PLC送来3个信号，分别为去皮重、皮重复位和数据保持；每次称量前先去皮重，此时净重立即设置为零，到称量终值后数据保持，放料结束后再皮重复位，即再取消去皮操作，此时毛重和净重为同一数值，这样可保证每次称量的切片的净重量。送到PLC有5个信号，分别为接近零、预置值、落差值、不足、过量、上限。实际参数设置如下：上限值为1200Kg，下限值为0Kg，接近零为10Kg，预置值1和2均为30Kg（F701支持三档投料，此系统只用两档，所以预置值2信号未用），落差值为1.7Kg，过量和不足均为0.8Kg，终值为1000Kg。在PLC程序中落差值这一信号有时也当作终值信号使用，因为重量到落差值时关闭控制门结束投料，时间上只存在阀门关闭用时的间隔，此值的大小就是关闭控制门后还没有落到料斗内的切片重量。实际使用中即为（码盘设定器设为1000.0时）：重量在970Kg（1000.0-30）前为快投料，在970Kg时转为慢投料，在998.3Kg(1000.0-1.7)时关闭控制门，这1.7Kg就是落差量；在排料过程时重量到了10Kg时再延时5秒关闭排料门即能确保料已排净。重量变化示意图如图2。

图2重量变化示意图

由于重量在掉电再送电后，及运行中发生故障停止运行至排除故障恢复运行后不发生变化，使得PLC的编程相对简单，不用考虑数据保持功能,即不需使用PLC内的特殊存储器和相应的命令。自动操作程序流程图如图3：

图3自动操作程序流程图

四、 与外部交接信号
料仓的高低报警信号引入此系统，在控制柜面板上用信号灯显示，提醒操作人员料仓的物料情况。由于包装装置距中央控制室较远，为便于中控人员了解此装置的运行情况，所以将包装系统的运行、停止、故障信号引入中控室的DCS系统，另外在包装机袋计数器加1的同时送DCS一个脉冲信号也用来计数，方便统计工作。而且还将每包的重量转为4－20mA信号送入DCS系统显示。
五、 结束语
包装是产品进入流通领域的必要条件，而实现包装的主要手段是使用包装机械。称量包装的准确与否将直接影响到企业的信誉和经济效益。此包装系统最大包装能力为32袋/H,操作人员只需2至3人，操作简单方便。控制系统部件几乎全部选用进口产品，可靠性高，故障率低，维护方便。称量精度设计为1000Kg±0.8Kg。该系统自使用以来，经过计量部门两次测试，整个系统的动态计量精度优于0.2‰。自装置开车产品外销以来也没有客户反映产品有重量问题，很好的维护了公司信誉。