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控制系統(tǒng)是包裝機(jī)械的重要組成部分，它的 作用在于對整個自動工作循環(huán)進(jìn)行控制和協(xié)調(diào), 包括:使各種包裝運(yùn)動按一定順序進(jìn)行;必要的壓 力、溫度、時間、速度的調(diào)節(jié)及其控制，各種質(zhì)量檢 測，自動安全保護(hù)，自動計量、計數(shù)的實(shí)現(xiàn);物料的 供停，故障的自動報警等控制。常規(guī)控制系統(tǒng)有: 機(jī)械式、氣(液)動式和電控式等。其中電控式應(yīng) 用最廣.早期的電控式控制系統(tǒng)主要采用繼電器 接觸器電路和儀表控制方法，其控制水平較低,已 難以適應(yīng)現(xiàn)代食品包裝的控制要求?，F(xiàn)代的自動 包裝機(jī)要求能完成多種物品的包裝，要求定位推 確,包裝速度高?；赑LC和觸摸屏技術(shù)的全自 動包裝機(jī)控制系統(tǒng)，可以更好地滿足包裝生產(chǎn)的 要求，提高生產(chǎn)效率.PLC具有功能強(qiáng)、可編程、 智能化等特點(diǎn)，可根據(jù)生產(chǎn)工藝要求編制程序，直 接對設(shè)備進(jìn)行控制。觸摸屏簡稱PT,是專為 PLC應(yīng)用而設(shè)計的一種高科技人機(jī)界面產(chǎn)品，具 有強(qiáng)大顯示和操作功能，對生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)控。 本文介紹了一種基于PLC的全自動包裝機(jī)控制 系統(tǒng),對控制系統(tǒng)中硬件設(shè)計和軟件設(shè)計做了詳 細(xì)的介紹。

1小型全自動包裝機(jī)的工作過程

小型全自動袋包裝機(jī)具有制袋、充填、封口、 日期打印、切斷袋膜、成品計數(shù)等功能，同時自動 定量部分完成物料輸送、加料、計量及投料等工 作•其工作過程是將包裝膜按照規(guī)定的供膜要求 安裝好后，包裝膜由拉袋電機(jī)通過同歩帶輪帯動 兩組同步帶將薄膜帶動行進(jìn)。當(dāng)薄膜通過打印器 時，可自動打印需要的生產(chǎn)日期。薄膜經(jīng)翻領(lǐng)成 型器后，通過縱封器將薄膜制成袋筒,袋筒經(jīng)橫封 器進(jìn)行下橫封.物料通過料斗的料位檢測，控制 系統(tǒng)自動控制上斜機(jī)的啟停使料斗內(nèi)的物料保持 一定的高度，形成穩(wěn)定的料壓，以保證計量精度的 穩(wěn)定性.物料充填量杯后,超出杯口的物料由刮 板刮平，當(dāng)物料視比重變化時，可通過旋轉(zhuǎn)計量調(diào) 整機(jī)構(gòu)手輪改變量杯容積，達(dá)到計量精度要求. 物料通過下料筒流入袋膜中進(jìn)行上橫封，下橫封, 拉袋走紙工序完成后，裝有物料的袋膜通過自重, 自動落入溜板輸出機(jī)外=

2 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計

2.1控制系統(tǒng)的總體方案設(shè)計

包裝機(jī)的工作過程是一個典型的順序控制， 考慮到包裝機(jī)運(yùn)作復(fù)雜，傳感器多，干擾大，而 PLC具有可靠性高、控制功能強(qiáng)、編程方便等優(yōu) 點(diǎn)，選用可編程控制器作為其主控制器。

選用人機(jī)界面作為操作屏，通過觸摸屏上的 菜單式應(yīng)用軟件對機(jī)器的各種參數(shù)進(jìn)行跟蹤調(diào) 整。電子顯示屏顯示切袋長度、包裝速度,充填物 的凈含量以及包裝產(chǎn)最等。標(biāo)準(zhǔn)的色標(biāo)跟蹤光電 系統(tǒng)能保證包裝產(chǎn)品的印刷圖案正確。另外，機(jī) 器可對工作過程進(jìn)行在線狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷分 析,一旦發(fā)生問題，自動停機(jī)，并顯示故障原因PLC在小型立式自動包裝機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用郭利靈等.

解決方法.

基于我國目前立式袋成型機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、調(diào)整 機(jī)構(gòu)多，且包裝精度低，一般在士 2% — 3%之間， 有的還在±3%以上,包裝速度低,機(jī)械式和一般 伺服控制成型機(jī)耗電量大，封口不結(jié)實(shí)，尤其是印 有彩色圖案的商標(biāo)不能準(zhǔn)確到位,原因是包裝紙 的實(shí)際運(yùn)動速度與預(yù)計的有誤差,積累起來會使 商標(biāo)位置發(fā)生變動。本系統(tǒng)選用步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控 制，間歇式包裝機(jī)使用步進(jìn)電機(jī)供膜，可靠性將大 大提高。以前的包裝膜供送多采用曲柄連桿機(jī)構(gòu) 間歇拉帶方式，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)整困難，特別是當(dāng)需 要更換產(chǎn)品時，不僅調(diào)節(jié)困難，而且包裝膜浪費(fèi)很 多。采用步進(jìn)電機(jī)與拉帶滾輪直接連接拉帶，不 僅結(jié)構(gòu)得到了簡化，而且調(diào)節(jié)極為方便，只要通過 控制面板上的按鈕就可以實(shí)現(xiàn)，這樣既節(jié)省了調(diào) 節(jié)時間，又節(jié)約了包裝材料.在間歇式包裝機(jī)中， 包裝材料的供送控制可以釆用兩種模式:袋長控 制模式和色標(biāo)控制模式。袋長控制模式適用于不 帶色標(biāo)的包裝膜,通過預(yù)先設(shè)定步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn) 空比的設(shè)定通過觸摸屏就可以實(shí)現(xiàn)。色標(biāo)模式配 備有光電開關(guān)，光電開關(guān)檢測色標(biāo)的位置，當(dāng)檢測 到色標(biāo)時，發(fā)出控制開關(guān)信號，步進(jìn)電機(jī)接到信號 后，停止轉(zhuǎn)動，延時一定時間后，再轉(zhuǎn)動供膜，周而 復(fù)始，保證按照色標(biāo)的位置定長供膜。

2.2 PLC選型

PLC選型的基本原則是在滿足控制功能的 前提下，保證系統(tǒng)工作可靠、維護(hù)使用方便及最佳 的性能價格比°根據(jù)本機(jī)的控制要求，由于其工 藝過程比較固定,環(huán)境條件較好，維修量較小，故 選用整體式結(jié)構(gòu)的PLC.對于本機(jī)的控制過程, 主要控制對象有:主電機(jī)（采用三相異步電動），供 紙電機(jī)（單相電容式電機(jī)），拉袋電機(jī)（步進(jìn)電機(jī)）， 溫度控制。對于這三種控制對象，主電機(jī),供紙電 機(jī)要求輸出點(diǎn)是繼電器輸出型，拉袋電機(jī)要求輸 出點(diǎn)是晶體管輸岀型，這些都屬于開關(guān)量的控制, 而溫度的控制屬于模擬量的控制,需要專用的模 擬量模塊°拉袋電機(jī)（步進(jìn)電機(jī)）要求頻繁通斷, 基于這一點(diǎn).選用輸出點(diǎn)為晶體管輸出的PLC. 對于溫度控制模塊，選擇FX0N-3A模塊.基于 以上分析，該控制系統(tǒng)采用日本三菱公司生產(chǎn)的 FX1N-40MT型可編程控制器，選用AC電源, DC24V電源輸入,晶體管輸出.

2.3輸入輸出點(diǎn)分配

自動包裝機(jī)工藝過程由袋成型、充填、封口、 剪切等幾部分組成，包裝機(jī)控制系統(tǒng)輸入信號有: 啟動、停止、急停信號、安全門開關(guān)檢測、包裝裝袋 長色標(biāo)檢測、缺紙檢測、定長拉袋檢測、定量充填 部分返回物料充壤信號、高位停機(jī)檢測信號。輸 出信號有,主電機(jī)、供紙電機(jī)、拉袋步進(jìn)電機(jī)及其 相關(guān)指示.綜合上述控制要求，并基于整個控制 系統(tǒng)總成本及備用點(diǎn)考慮，本設(shè)計選用輸入24 點(diǎn)、輸出16點(diǎn)的PLC基本單元.1/0點(diǎn)分配如 表1所示。

*1 ■入繪出分配衰

3控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

3.1入機(jī)界面設(shè)計

系統(tǒng)人機(jī)界面選用深圳人機(jī)電子的MT500 系列觸摸屏，所有畫面均由EB500軟件進(jìn)行設(shè) 計，有歡迎畫面、啟動畫面、數(shù)據(jù)顯示畫面、參數(shù)設(shè) 置畫面，報警畫面。主要用于包裝機(jī)的控制參數(shù) 設(shè)定、啟停機(jī)器、實(shí)時數(shù)據(jù)顯示、工作狀態(tài)顯示和 故障信息顯示以及實(shí)現(xiàn)與PLC通訊等作用。經(jīng) EB500軟件編譯元誤后，從PC機(jī)下載到觸摸屏 即可調(diào)試使用。如圖2中給出了本控制系統(tǒng)的幾 個主要畫面.

系統(tǒng)運(yùn)行前先判斷橫封和縱封溫度是否達(dá)到設(shè)定 溫度及安全門是否關(guān)閉，同時還須檢測控制設(shè)備 是否出錯,若有錯誤，程序不能正常工作，發(fā)出報 警信號，以便排除。然后進(jìn)行手動和自動狀態(tài)判 斷，若處于手動狀態(tài),進(jìn)行手動操作，若處于自動 狀態(tài)，設(shè)置好相關(guān)參數(shù)后進(jìn)行循環(huán)工作程序.