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危險品鋼桶包裝跌落試驗機的設計

跌落試驗機是一種驗證產品耐沖擊跌落性能的設備。目前這種測試儀的工作模式可以分為兩類；支架和懸架。但由于試驗機的設計限制，以及樣品的形狀、大小、懸掛狀態不同，在一定程度上限制了樣品的重量，測量跌落高度不方便，可能存在安全隱患。本研究介紹了可編程控制器、計算機、力傳感器和位移傳感器測量技術。通過試樣在砧面升(下降)和分離(接觸)過程中的重量和位移的實時測試數據，由軟件分析系統智能判斷下落高度的起點，準確實現下落高度的識別和定位。解決了以往跌落測試儀用于測量和設定各種運輸包裝(如集裝袋、桶、箱)跌落高度的問題。

跌落試驗是驗證包裝在流通中抗沖擊性能廣泛使用的重要試驗方法，跌落試驗機的性能和方式決定了試驗的準確性和便捷性。300kg以下的跌落試驗設備，目前有專門的定型產品設備。而用于測試大重量(300kg以上)危險品的跌落測試設備。另外，現有的300公斤以上的跌落試驗只有懸掛試驗樣品的釋放裝置，沒有完整的設備。而且使用過程中需要手動測量跌落高度，操作不便，存在不安全因素。

利用目前先進的計算機技術和測控技術，研制的大型危險品運輸包裝跌落試驗機完成了重量為100Kg至2噸的運輸包裝的吊掛/跌落，并試驗了跌落高度的自動測量和設定，避免了測量跌落高度時可能對人體造成的意外傷害。測試方式的多樣化也是本次試驗機設計的亮點之一。該設計不僅滿足了國內外危險品包裝檢驗的需要，也填補了大型危險品包裝跌落檢測設備的產品。

1.系統的硬件設計。
大型危險品包裝跌落試驗機的主要部件是升降框架結構，它是跌落試驗機安全、穩定、準確運行的必要保證。主機架采用龍門結構，釋放裝置安裝在活動橫梁上，由兩臺伺服控制電機提供動力控制和升降活動橫梁。兩側安裝滑動導向裝置，使升降裝置運行平穩，從機械結構上保證了跌落試驗機的安全性、穩定性和控制精度。

工字鋼作為大型危險品包裝跌落試驗機的支撐柱和固定梁的原材料，以保證設備的整體安全性和穩定性。支撐柱和固定梁采用螺栓連接，便于加工后設備的運輸和安裝?？紤]到較重的試件需要有一定的寬度和高度要求，專用試驗機的凈跨度≥ 3m，固定梁與砧面的距離≥ 3.8m。

●滑動導向裝置由導軌和滑塊組成。導軌固定在工字鋼支撐柱的內側，滑塊與活動橫梁連接，保證活動橫梁的平穩運行。

●活動梁設計成槽形結構，測控部分安裝在槽形梁內。這是因為伺服電機、伺服控制器、脫扣器等走線較多的測控元件都在活動橫梁上。將包括PLC在內的測控部分安裝在活動橫梁的凹槽內，可以減少外部接線，使結構更加緊湊。

2)釋放裝置
大型危險品包裝跌落試驗機能否正確、準確地完成跌落試驗，釋放裝置是關鍵的部分。

釋放裝置主要由外殼、掛鉤、鎖定桿、電插銷、傳感器等組成。當電銷被釋放時，鎖定桿被解鎖，鉤被旋轉并釋放。試件起吊時，將試件的吊環套在吊鉤上，用手握住吊鉤，推入到位，鎖緊裝置會自動鎖緊。傳感器測量電插銷和鎖定桿的位置，測控系統自動完成釋放、鎖定和復位動作。

2.PLC控制系統
大型危險品跌落試驗機主要控制活動橫梁的運動，帶動試件在垂直方向上運動。伺服控制器控制電機的轉動來驅動活動橫梁的整體運動。在實驗中，稱重傳感器和光纖傳感器分別是零位調整和釋放裝置鎖定的重要部件。

2.1軟件設計
整個設備的軟件控制主要由邏輯控制器、伺服控制器、傳感器和觸摸屏來完成。通過觸摸屏發送操作指令，邏輯控制器控制伺服電機和伺服控制器，配合傳感器完成整個測試。整個跌落試驗機的控制是一個閉環系統。

危險品鋼桶包裝跌落試驗機的設計

系統的主要控制對象是被測對象，控制被測對象的高度和重量。系統的被控對象是電機的轉速和正反轉，執行機構是伺服控制器，所以所有的控制都比較復雜。

在整個程序設計中，能利用了PLC編程中允許子程序的便利，采用結構化編程思想，針對不同的升降方式、被測對象的零位校準、脫扣鉤的控制、自動手動切換等編寫子程序。整個循環就是一個動作序列，只要依次執行每個動作，就可以完成自動化所需的動作。每個具體操作都是通過調用相應的子程序來完成的，避免了程序機械重復的問題。

參數初始化，包括身高體重初始化，手動自動狀態初始化。
手動狀態下幾種操作控制的切換，包括:上升、下降、校零、歸零等。
在自動狀態下，從減重角度判斷標本的零點，自動上升到預設高度。
自動狀態下，從增重角度判斷標本的零點，自動上升到預設高度。
鎖桿自動脫落，吊鉤釋放重量。

2.2試驗機的關鍵技術
大型危險品跌落試驗機的研制，既總結了以往試驗機的優點，又增加了一些新的控制和技術。主要區別是:

●自動確定測試高度
以往這種跌落測試的測試高度都是人工測量的。對于桶形容器的角度跌落試驗和焊接跌落試驗，需要事先測量高度并設置跌落狀態。測試過程中掉落不方便也不安全。本項目研制的大型危險品包裝跌落測試儀不僅可以實現測試高度的自動識別和預設，還解決了跌落狀態的預設問題。

●釋放裝置
在過去，跌落試驗裝置主要使用支撐板來支撐試件，如轉子式和襟翼式跌落試驗機。為什么這種類型的中東不適合300Kg以上的測試樣品的跌落試驗，對測試樣品的重量有一定的限制。大型危險品包裝跌落試驗機采用懸掛式掛鉤釋放裝置，解決了大型、重型試驗樣品的跌落試驗問題。利用光傳感器控制和電機驅動釋放，實現了試樣的自動鎖定和在操作者指令下的自動釋放功能。

●測量精度
以往跌落試驗設備只適用于300Kg以內的試件重量，不適用于一些大型危險品試驗。大型危險品包裝跌落試驗機采用門式框架結構，兩端分別由伺服電機驅動。在絲杠和導軌的作用下，保證了活動橫梁的水平運動。試驗重量超過2噸，試驗機中的力傳感器、導軌和絲杠保證了試驗中高度測量的準確性。

●先進的控制系統
包裝跌落試驗機的控制系統采用可編程控制器和平板電腦。將工業控制引入試驗機。通過傳感器和PLC的智能控制，實現了零位的自動判斷和試件自動升到預定高度。平板電腦提高了試驗機的可靠性和實用性。

3.觸摸屏監控軟件的開發。
3.1總體設計
控制系統的監控軟件采用15？將用于現場控制的帶觸摸屏的PLC控制系統與上位機監控系統連接。其次，從變量的定義和I/O設備的管理入手，一個生動友好的主監控界面，以及報警系統、參數設置、運行控制等功能齊全的子監控界面。利用組態軟件多樣化的繪圖工具、強大的腳步語言處理能力和豐富的命令語言功能開發。

所開發的監控系統可實現結構運行模擬和監控、實時報警查詢和處理等功能。其中，運行中的釋放功能經過多次提示和確認，防止非操作人員的誤操作，確保安全。

3.2測試監控界面的設計
作為整個監控軟件的主要部分，運行界面的設計形象地反映了整個系統測試過程，能夠根據操作人員的動作實時反映各種狀態和參數值。操作人員不僅可以在手動和自動之間切換，還可以根據試驗的要求選擇試驗的運行方式。在測試過程中，可以方便地預設測試的升高度。針對可能造成操作危險的軟件操作，監控界面采用多重確認的方式，提高了測試的安全性。

3.3參數設置和報警界面設計
為了便于系統的自動化，提高試驗機的應用范圍，在監控界面中特別增加了參數設置。通過改變電機的轉速，改變試件的上升和下降速度。對于不同的試件，通過改變系數設置，擴大了試驗機的應用對象，節約了資金，提高了試驗的準確性。

同時，根據設計的設計要求，試驗機高標高為3.8m，大載重量為2.5t，試驗中出現硬件故障等問題已經超過上述指標，需要監控系統及時有效的報警。鑒于此，在開發報警系統時，設計首先建立了系統的報警標注，可以在操作界面中及時準確地獲取報警的詳細信息。從而幫助運營商更好地解決問題。

4.結論。
大型危險品包裝跌落試驗機的設計將工業控制技術引入包裝行業，不僅提高了以往試驗機的準確性和便捷性，也大大提高了包裝行業的檢測水平。

危險品鋼桶包裝跌落試驗機的設計

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