【正文】 量247。 稱重顯示儀表是對(duì)傳感器的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)放大、 A／ D 轉(zhuǎn)換等 處理之后顯示稱量結(jié)果的。在選用傳感器的時(shí)候，不要單純追求高等級(jí)的傳感器，而是既要考慮滿足電子衡器的準(zhǔn)確度要求，又要考慮其成本。如圖 31 所示為 STC 型傳感器 ，其特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)合如下： 圖 31 S 型稱重傳感器 （ 型號(hào)： STC） S 型稱重傳感器 產(chǎn)品 特點(diǎn)： 1) 結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便； 2) 拉、壓力均可； 天津工程師范學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 3) 綜合精度高，長(zhǎng)期穩(wěn)定性好； 4) 優(yōu)質(zhì)合金鋼，表面鍍鎳； 適用于吊鉤秤、機(jī)電結(jié)合秤、料斗秤、料罐秤、包裝秤、配料稱重控制、試驗(yàn)機(jī)、力的監(jiān)控及測(cè)量。 設(shè)計(jì)中被稱 重 物料凈重的最大值 Wmax 取 10kg，秤體自重 W 估算為 10kg，設(shè)計(jì) 根據(jù)稱體結(jié)構(gòu) 采用兩個(gè)稱重傳感器， 并 根據(jù)當(dāng)時(shí)的實(shí)際情況，選取保險(xiǎn)系數(shù)K0＝ ，沖擊系數(shù) K1＝ ，重心偏移系數(shù) K2＝ ，風(fēng)壓系數(shù) K3＝ ，確定傳感器 的量程。但在實(shí)際使用時(shí)，由于加在傳感器上的載荷除被稱物體外，還存在秤體自重、皮重、偏載及振動(dòng)沖天津工程師范學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 擊等載荷，因此選用傳感器量程時(shí)，要考慮諸多方面的因素，保證 傳感器的安全和壽命。 (2) 傳感器的量程選擇 傳感器量程的選擇是依據(jù)電子衡器的最大秤量、選用傳感器的個(gè)數(shù)、秤體自重、可能產(chǎn)生的最大偏載及動(dòng)載等因素綜合評(píng)價(jià)來(lái)確定的。一般來(lái)說(shuō)，秤體有幾個(gè)支撐點(diǎn)就應(yīng)選用幾個(gè)傳感器。 (3) 按彈性體材質(zhì)分類：合金鋼式、鋁合金式等。 2. 要考慮稱重傳感器的適用范圍，正確選擇傳感器形式，稱重傳感器有多種分類： (1) 按工作原理分類：電阻應(yīng)變式、電容式、壓磁式、壓電式等 。 (3) 粉塵、潮濕及腐蝕性環(huán)境下，易造成傳感器彈性體 受損和內(nèi)部短路。 (2) 高溫會(huì)造成傳感器外層防護(hù)材料熔化、內(nèi)部焊點(diǎn)開(kāi)焊、彈性體變形產(chǎn)生附加應(yīng)力等，同時(shí)高溫還會(huì)使傳感器的輸出信號(hào)產(chǎn)生溫漂，造成稱重信號(hào)的錯(cuò)誤和不穩(wěn)定。 1．要考慮稱重傳感器的實(shí)際工作環(huán)境 工作環(huán)境對(duì)稱重傳感器造成的影響主要有以下幾個(gè)方面： (1) 稱重傳感器是一種電子器件，在易燃 、易爆環(huán)境下工作，一旦發(fā)生問(wèn)題不僅會(huì)造成人身、沒(méi)備傷害，也會(huì)徹底破壞電子衡器。目前，稱重傳感器幾乎運(yùn)用到了所有的稱重領(lǐng)域。 %FS； A/D 分辨率： 1/1,000,000； A/D 采樣次數(shù)： 100 次 /秒 （ 2）數(shù)字部分 主顯示器： 7 段熒光管， 13mm 高，重量顯示： 17 位； 輔助顯示器： 7 段熒光管， 7mm 高， 8 位顯示；皮重、定量值、累計(jì)值、累計(jì)次數(shù)、設(shè)定值 ； 天津工程師范學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 顯示分辯率： 1/16000； 最小分度： 1， 2， 5， 10， 20， 50； 最大顯示值： 999950； 功 能 鍵：設(shè)定、置零、去皮、凈重 /毛重、輸入、退出、 F； F 用戶定義鍵：緊急停止、置零清除、皮重清除、累計(jì)清除、打印、保持、啟 動(dòng)； 輸出輸入控制（ I/O）用戶自定義各端子功能： 輸入： 14 種功能，選 6 位； 輸出： 16 種功能選 8 位； 設(shè) 定：鍵盤(pán)設(shè)定或設(shè)定器設(shè)定； 設(shè)定內(nèi)容：基本功能： 22 項(xiàng)； 輸出輸入： 14+18 項(xiàng)； 接 口： 3 項(xiàng) （ 3）接口 標(biāo)準(zhǔn)串行接口（電流環(huán)）； 并行 BCD/out OP1； 繼電器輸出 OP2； 串行接口 RS－ 422/485 OP3； 串行接口 RS－ 232C OP4； 設(shè)定單元 OP5； 模擬輸出 （ 4－ 20mA） OP7 （ 4）工作條件： 電源： 200～ 240V 50/60HZ； 工作溫度：－ 5℃ ～＋ 40℃； 存放溫度： － 15℃ ～ +70℃ ； 工作濕度：不大于 85%（無(wú)結(jié)霜）； 外形尺寸： 144（ W） 72(H) 197(D)mm； 安裝尺寸： 138 68mm 傳感器的選型 稱重傳感器被稱為電子衡器中的心臟部件，科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，由稱重傳感器制作的電子衡器也已廣泛地應(yīng)用到各行各業(yè)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)物料的快速、準(zhǔn)確的稱量。 其特點(diǎn)和規(guī)格參數(shù)如下： 一、主要特 點(diǎn) 1）每秒 100 次采樣處理速度； 2） A/D 內(nèi)碼百萬(wàn)個(gè)，顯示分辯 1/16000； 3）采用內(nèi)碼（外碼）比較監(jiān)控稱重配料更準(zhǔn)確； 4）自動(dòng)落差控制、模糊控制補(bǔ)償 ； 5）自動(dòng)累積顯示； 6）輸入輸出控制功能用戶可編程定義； 7） 10 臺(tái) AD4401 通過(guò) RS422/485 與上位機(jī)聯(lián)網(wǎng)； 8）數(shù)字校準(zhǔn)功能 二、技術(shù)性能參數(shù) （ 1）模擬與 A/D 轉(zhuǎn)換部分 輸入靈敏度 : uv/d； 最大輸入范圍 : 36mv； 零點(diǎn)調(diào)整范圍 : 0mv～ 20mv； 傳感器供橋電源 : 10VDC177。 根據(jù)儀表的功能和靈敏度 本設(shè)計(jì) 可以采用 日本著名廠商AND 公司最新推出的高性能稱重儀表 AD4401，它 是當(dāng)今世界上具有優(yōu)良性能價(jià)格比的稱重控制器。 天津工程師范學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 3 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 元器件 的選型 稱重儀表的選型 稱重儀表一般由模擬電路和數(shù)字電路兩部分組成。 本設(shè)計(jì)采用 PLC 控制系統(tǒng)的夾袋 喂料 稱重 排料的整個(gè)操作過(guò)程 的動(dòng)作順序 。而且，PLC 采用集成電路作定 時(shí)器，時(shí)鐘脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度高，定時(shí)范圍寬，用戶可根據(jù)需要在程序中設(shè)定的定時(shí)值，修改方便，不受環(huán)境的影響，且 PLC 具有計(jì)數(shù)功能，而電器控制系統(tǒng)一般不具備計(jì)數(shù)功能。 PLC 采用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，其控制邏輯是以程序的方式存放在存儲(chǔ)器中，要改變控制邏輯只需改變程序，因而很容易改變或增加系統(tǒng)功能。今天的 PLC 功能，遠(yuǎn)不僅是替代傳統(tǒng)的繼電器邏輯。 PLC 整體控制設(shè)計(jì) 可編程控制器是在機(jī)電一體化產(chǎn)品中應(yīng)用范圍極廣，發(fā)展非常迅速的工業(yè)自動(dòng)化裝置，具有工作可靠、可與工作現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)直接輸入輸出連接、組合靈活、編程容易、安裝簡(jiǎn)單、維修方便、運(yùn)行迅速等特點(diǎn)。本系統(tǒng)通過(guò) 稱 重儀表 實(shí)現(xiàn)了稱量結(jié)果的動(dòng)態(tài)顯示。 PLC接到停止信號(hào)后，就中斷程序的運(yùn)行，發(fā)出停止運(yùn)行指令給 稱重儀表 ，讓 稱重儀表 停止工作。按 “ 運(yùn)行 ” 按 鈕鍵， 稱重儀表 接收該運(yùn)行信號(hào)后開(kāi)始工作 ,PLC發(fā)出排料啟動(dòng)信號(hào)給 稱重儀表 請(qǐng)求排料 ,稱重儀表 接收到信號(hào)后，發(fā)出排料信號(hào)，系統(tǒng)進(jìn)行排料。 另外在供料斗上安裝料位傳感器，來(lái)檢測(cè)料斗中物料的位置，即當(dāng)料位低于規(guī)定高度時(shí)，機(jī)器自動(dòng)停止灌裝；待料位達(dá)到規(guī)定高度時(shí)，又自動(dòng)恢復(fù)連續(xù)定量灌裝。 系統(tǒng)控制圖如圖 22 所示： 圖 22 系統(tǒng)控制圖 （ 2）設(shè)備主控面板上設(shè)置運(yùn)行啟動(dòng)按鈕、停止按鈕、夾袋按鈕和手動(dòng)排料按鈕，由啟動(dòng)按鈕啟動(dòng)后即可投入 自動(dòng)喂料、稱重、夾袋排料等加工操作過(guò)程，操作人員只需按夾袋按鈕， 如遇到該袋稱重不準(zhǔn)或其它原因的需要單獨(dú)排料時(shí)，按 “ 手動(dòng)排料 ” 按鈕、停止按鈕即可。 快喂 料 階段 保證稱重的速度，細(xì)喂料 階段 保證稱重的精度。 總體方案設(shè)計(jì) 在物料灌裝過(guò)程中，要自動(dòng)完成夾袋、供料、稱重和排料等加工操作，所以由圖 21 所示，本設(shè)計(jì)產(chǎn)品的主體結(jié)構(gòu)由供料裝置、稱重裝置、夾袋裝置、機(jī)架、氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)組成，由 PLC 控制整個(gè)系統(tǒng)動(dòng)作順序。主控單元是由PLC 及其相應(yīng)的控制執(zhí)行 回 路組成，主要實(shí)現(xiàn)了定量稱重包裝系統(tǒng)各個(gè)工序的自動(dòng)控制功能。 ? 遇有特殊情況，具有 “ 手動(dòng)排料 ” 功能。 ? 具有料位檢測(cè)功能。設(shè)備由按鈕啟動(dòng)后即可投入自動(dòng)喂料、稱重、卸料操作，操作人員只需做袋套、按夾袋開(kāi)關(guān)、封袋口三種操作。 ? 靈活的功能選擇和設(shè)置，可隨時(shí)顯示皮重、目標(biāo)重量、累計(jì)袋數(shù)和累計(jì)重量等。 ? 計(jì)量裝置采用了日本 AD 公司的電子稱重式計(jì)量裝置，確保 了灌裝的高計(jì)量精度。 圖 21 工作原理框圖 灌裝機(jī)的特點(diǎn) ? 主體結(jié)構(gòu)由供料裝置、稱重裝置、夾袋 裝置、機(jī)架、數(shù)控主板和氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)組成。 此類灌裝機(jī) 適用于灌裝流動(dòng)性較好的 顆 粒狀物料，如大米、小麥、尿素、玉米、飼料、白糖等 ，并且 受外界環(huán)境影響小，灌裝精度高 ， 性能穩(wěn)定 。 本系統(tǒng)以稱重傳感器的輸出信號(hào)為判斷依據(jù)， 利用 PLC 實(shí)現(xiàn)對(duì) 顆粒灌 裝機(jī)的控制 ,實(shí)現(xiàn)物料的自動(dòng)定量灌裝。 氣 源： P≥ Q≥ ； 電 源： AC 220V177。 灌裝重量： 5kg～ 10kg 可調(diào)和 10kg～ 25kg 可調(diào)； %（動(dòng)態(tài)）； 灌裝物料：松散態(tài)顆粒物料； 主要工作任務(wù)及技術(shù)參數(shù) 一、工作任務(wù) a. 確定灌裝機(jī)電氣控制的總體設(shè)計(jì)方案； b. 完成電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，繪制相關(guān)電氣圖； c. 完成元器件的選型 ； d. 編寫(xiě) PLC 控制系統(tǒng)程序 ； e. 整理設(shè)計(jì)資料，撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明準(zhǔn)備答辯工作。 顆粒物料定量 灌 裝 控制系統(tǒng) 的設(shè)計(jì) 任務(wù) 主要構(gòu)思 簡(jiǎn)單介紹： 設(shè)計(jì)中 采用 稱重儀表進(jìn)行稱重，顯示物料的重量值，并以 稱重傳感器的輸出信號(hào)為判斷依據(jù)， 稱重儀表 和 稱重傳感器配合完成物料的定量稱重 ,同時(shí)用 PLC來(lái)控制系統(tǒng)灌裝動(dòng)作順序，并 配以相關(guān)的執(zhí)行驅(qū)動(dòng)器件， 實(shí)現(xiàn)了 顆粒物料喂料、定量稱重、半自動(dòng)灌裝等環(huán)節(jié)的電氣 系統(tǒng)的 控制。 另外，跟國(guó)外包裝機(jī)械設(shè)計(jì)水平相比，我國(guó)的包裝機(jī)設(shè)計(jì)雖然品種繁多，但是其適應(yīng)面窄，基本上只是針對(duì)單一品種單一定量的產(chǎn)品包裝，面對(duì)品種繁多的天津工程師范學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 商品自動(dòng)化包裝要求，跟不上包裝形式，同時(shí)，由于 其標(biāo)準(zhǔn)化、通用化水平低，其生產(chǎn)成本相對(duì)偏高。 包裝機(jī)械 設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題 稱重計(jì)量包裝機(jī)由于包裝機(jī)械動(dòng)作復(fù)雜而頻繁，執(zhí)行元件比較多，若采用傳統(tǒng)的 繼電器控制電路會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的故障率高、動(dòng)作不準(zhǔn)確、包裝質(zhì)量不穩(wěn)定、灌裝精度低、 停機(jī)維修時(shí)間多等弊病。 ，使包裝機(jī)械的功能日趨先進(jìn)可靠 。 機(jī)械設(shè)備的高速化是實(shí)現(xiàn) 社會(huì)高速發(fā)展的根本措施，是提高設(shè)備生產(chǎn)率的主要途徑，故包裝機(jī)的工作速度是衡量其性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)。有些國(guó)家生產(chǎn)的包裝機(jī)，通用件、標(biāo)準(zhǔn)件約占整機(jī)零部件的 70%，有的高達(dá) 90%，產(chǎn)品更新的速度很快。 包裝機(jī)械的 設(shè)計(jì)任務(wù) 包裝機(jī)械的發(fā)展 方 向 從發(fā)達(dá)國(guó)家生產(chǎn)的包裝機(jī)械水平來(lái)看，當(dāng)代包裝機(jī)械的發(fā)展動(dòng)向具有以下幾個(gè)特點(diǎn)： 、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化水平，建立組合化、機(jī)電一體化的現(xiàn)代包裝機(jī)械的結(jié)構(gòu)體系仍是今后的一個(gè)重要的發(fā)展方向 。設(shè)計(jì)中闡述了具體的設(shè)計(jì)方案，并通過(guò)控制系統(tǒng)的電氣圖設(shè)計(jì)、元器件的選型和 PLC整體控制的設(shè)計(jì)并編寫(xiě)控制程序等幾部分，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)稱重 、定量給料等工作過(guò)程的自動(dòng)控制。因此商品包裝的精確計(jì)量 ,是包裝行業(yè)時(shí)刻關(guān)注天津工程師范學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 的一項(xiàng)重要課題。在商品流通中 ,人們對(duì)粉狀、顆粒狀小袋商品的包裝要求主要有兩個(gè)方面 ,一是要求包裝美觀 ,以便吸引顧客 ,并保證商品在流通環(huán)節(jié)中包裝袋不出現(xiàn)任何形式的破損。 顆粒物料定量 灌 裝 控制系統(tǒng) 的研究意義 隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的完善和發(fā)展，商品流通的深度和廣度進(jìn)一步擴(kuò)大，包裝工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用和地位越來(lái)越高。 相比之下，農(nóng)產(chǎn)品的包裝機(jī)械發(fā)展稍有不足， 包裝速度和精度偏低是阻礙其發(fā)展的主要原因。 但開(kāi)發(fā)研制經(jīng)濟(jì)實(shí)用的顆粒物料稱重式包裝機(jī)也是非常適時(shí)和必要的。這些費(fèi)用包括更多的線路布置、更多的 PLC可編程邏輯控制器輸入 /輸出（ I/O）裝置，這些裝置龐大而復(fù)雜，有更多的傳感器和程序控制，甚至還包括更多的外圍設(shè)備 ,而且對(duì)于故障的排除和處理也更加困難。此技術(shù)誕生于十年前，包裝機(jī)械仍采用傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)，只是結(jié)構(gòu)更復(fù)雜一些，因?yàn)橛伤欧姍C(jī)來(lái)控制速度，所以可以向一些特殊的動(dòng)作發(fā)出指令，而且也采用了更為復(fù)雜的 PLC可編程邏輯控制器。在大部分情況下，還沒(méi)有采用人 機(jī)互動(dòng)技術(shù)（ HMI）。由一臺(tái)電機(jī)帶動(dòng)直線軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)凸輪產(chǎn)生動(dòng)力。 可 用于化工、醫(yī)藥、制米、飼料、糧食加工等行業(yè)中的松散態(tài)顆粒物料的連續(xù)定量灌裝。 并且 具有良好的人機(jī)界面，使得該系統(tǒng)可適用于不同的顆粒物料定量灌裝。 設(shè)計(jì)中 采用 AD4401稱重儀表 進(jìn)行稱重 ， 顯示 物料的 重量值 ， 并以 稱重傳感器的輸出信號(hào)為判斷依據(jù)， 二者結(jié)合完成物料 的 定量稱重 ,同時(shí)用 PLC來(lái) 控制 系統(tǒng)灌裝動(dòng)作順序 ，并 配以相關(guān)的執(zhí)行驅(qū)動(dòng)器件， 實(shí)現(xiàn) 了 顆粒物料喂料、定量稱重、 半 自動(dòng) 灌裝等環(huán)節(jié)的 電氣 系統(tǒng)的 控制。 Tianjin University of Technology and Education 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 專 業(yè)： 機(jī)械維修及檢測(cè)技術(shù)教育 班級(jí) 學(xué)號(hào) ： 機(jī)檢 0401 班 23 號(hào) 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教