組合秤控制系統設計與應用

摘要：本文介紹了組合秤的稱量過程，闡述了組合秤控制系統硬件和軟件組成，分析了系統能達到的性能和特色。

      關鍵詞：組合秤；步進電機

引言

組合秤自20世紀70年代問世以來，在食品、醫藥、化工等行業得到了廣泛的應用，它解決了不均勻物料的計量包裝問題，具有計量精度高、包裝速度快、可靠性高等特點，尤其對某些價值較高的顆粒或塊狀產品可實現快速、準確定量包裝，精度可控制在±1克以內，稱量速度達240包／分。由于進口組合秤價格十分較貴，使其應用受到限制。

一.組合秤的稱量過程

組合秤主要由稱量機構和控制系統組成，JW-A防水型10頭電腦組合秤是中山市精威包裝機械有限公司在主打產品之一,該組合秤有10個稱量斗，目標組合重量3000克,速度≥60包／分，精度可控制在±1.5克以內。物料從集料斗，經圓形振動分配器和徑向進料器，按要求定量將物料進入相應備料斗暫存，備料斗料門打開，物料進入稱料斗進行稱量，備料斗放完料后，其料門關上，繼續存料。微機將測定的十個稱量值進行組合計算，總共有2¹⁰-1共計1023個組合方式，從中選出更佳稱量組合，屬于更佳稱量組合的稱料斗料門打開，物料經卸料倉流出進入包裝。同時，徑向進料器自動給卸空的備料斗加料。如此循環往復，直到人為停止。若某稱料斗在連續30個工作循環中未被選中，則該稱料斗被強迫強制排放一次，在含該稱料斗重量的組合中選擇更佳組合，并對卸掉物料的該稱料斗的稱重傳感器自動調零。料門的開閉采用步進電機驅動，根據物料的特性細微調整料門開閉速度。集料斗中的料位由光電傳感器檢測。

• 系統硬件設計

1．放大器

AD620是一種體積小、低功耗、高精度儀表放大器。它適用于的數據采集系統和多路轉換應用系統。

2. A／D轉換器

逐次比較式模數轉換器，它的轉換速度和精度較高，功耗低且有耗電僅10A的關閉方式，一次轉換時間為9.4s，具有單雙兩種輸入和三態串行數據輸出方式，內帶采樣保持電路。由單片機或PLC來控制A／D轉換過程。

3．步進電機驅動電路

備料斗和稱料斗共有20個料門，為使料門開閉動作平穩，防止物料破損和*，每個料門的開閉都用步進電機驅動。

三．系統軟件設計

組合秤在工作時，要完成70 包/ min（1 包/s）以上的能力，即至少要在1s 鐘內完成重量檢測、組合計算、查找更佳組合等，從而完成一次包裝，其中組合計算費時相對較多，高性能的單片機或PLC，可直接完成檢測、計算、控制輸出，既能滿足組合秤實時控制的精度要求，又能滿足包裝速度要求，是一種較有效的控制方式。控制系統工作時，由單片機或PLC發信號給多路開關，分時選擇10 個稱重傳感器，信號經放大、A/D 轉換，輸入到單片機或PLC，并對10 個輸入值進行組合計算，得到更佳組合所在的一組稱量斗編號，根據編號控制對應步進電機的轉速和方向，使該組料門打開，完成卸料，然后關閉料門；儲料斗中的料位由光電檢測開關檢測。另外，本系統還設計了顯示、報警和鍵盤電路，使系統功能更加完善。

4  結束語

組合稱量技術以其高精度，高速度代表了當今稱量技術的高水平及發展的方向，以前我國主要靠從日本、澳大利亞等國進口，由于價格昂貴，阻礙了電腦組合秤的廣泛應用與普及。但隨著我國的商品包裝向高速、高準確度的方向快速發展，電腦組合秤必會快速地進入我國的商品加工、包裝行業。可以說，包裝行業的發展推動了稱量技術的發展，同時，稱量技術也提高了包裝水平，促進了包裝行業的發展。

        廣東精威智能機器有限公司現已成為中國大型組合秤專業制造基地。在組合秤領域獲得“廣東省產學研科技項目結合獎”榮譽的公司，2017年依靠國外87個國家、國內外800多個新老客戶的大力支持，實現銷售5000多套稱重包裝設備，2018年精威公司布局半自動化生產模式、細化分部件專業化生產模式，可以在加快生產周期的同時實現7000臺套的產能。精威毫無疑問已成為包裝機械行業賴以放心的品牌。