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PLC在小型立式自動包裝機控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

發(fā)布時間:2020-06-12 09:55:17 |來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

控制系統(tǒng)是包裝機械的重要組成部分,它的 作用在于對整個自動工作循環(huán)進行控制和協(xié)調(diào), 包括:使各種包裝運動按一定順序進行;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,自動計量、計數(shù)的實現(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。現(xiàn)代的自動 包裝機要求能完成多種物品的包裝,要求定位推 確,包裝速度高。基于PLC和觸摸屏技術(shù)的全自 動包裝機控制系統(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、可編程、 智能化等特點,可根據(jù)生產(chǎn)工藝要求編制程序,直 接對設(shè)備進行控制。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界面產(chǎn)品,具 有強大顯示和操作功能,對生產(chǎn)現(xiàn)場進行監(jiān)控。 本文介紹了一種基于PLC的全自動包裝機控制 系統(tǒng),對控制系統(tǒng)中硬件設(shè)計和軟件設(shè)計做了詳 細的介紹。

1小型全自動包裝機的工作過程

小型全自動袋包裝機具有制袋、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,包裝膜由拉袋電機通過同歩帶輪帯動 兩組同步帶將薄膜帶動行進。當薄膜通過打印器 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,當物料視比重變化時,可通過旋轉(zhuǎn)計量調(diào) 整機構(gòu)手輪改變量杯容積,達到計量精度要求. 物料通過下料筒流入袋膜中進行上橫封,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

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

選用人機界面作為操作屏,通過觸摸屏上的 菜單式應(yīng)用軟件對機器的各種參數(shù)進行跟蹤調(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。標準的色標跟蹤光電 系統(tǒng)能保證包裝產(chǎn)品的印刷圖案正確。另外,機 器可對工作過程進行在線狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷分 析,一旦發(fā)生問題,自動停機,并顯示故障原因PLC在小型立式自動包裝機控制系統(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結(jié)構(gòu)復(fù)雜、調(diào)整 機構(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,機械式和一般 伺服控制成型機耗電量大,封口不結(jié)實,尤其是印 有彩色圖案的商標不能準確到位,原因是包裝紙 的實際運動速度與預(yù)計的有誤差,積累起來會使 商標位置發(fā)生變動。本系統(tǒng)選用步進電機進行控 制,間歇式包裝機使用步進電機供膜,可靠性將大 大提高。以前的包裝膜供送多采用曲柄連桿機構(gòu) 間歇拉帶方式,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,調(diào)整困難,特別是當需 要更換產(chǎn)品時,不僅調(diào)節(jié)困難,而且包裝膜浪費很 多。采用步進電機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 制模式和色標控制模式。袋長控制模式適用于不 帶色標的包裝膜,通過預(yù)先設(shè)定步進電機轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn) 空比的設(shè)定通過觸摸屏就可以實現(xiàn)。色標模式配 備有光電開關(guān),光電開關(guān)檢測色標的位置,當檢測 到色標時,發(fā)出控制開關(guān)信號,步進電機接到信號 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、維護使用方便及最佳 的性能價格比°根據(jù)本機的控制要求,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.對于本機的控制過程, 主要控制對象有:主電機(采用三相異步電動),供 紙電機(單相電容式電機),拉袋電機(步進電機), 溫度控制。對于這三種控制對象,主電機,供紙電 機要求輸出點是繼電器輸出型,拉袋電機要求輸 出點是晶體管輸岀型,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(步進電機)要求頻繁通斷, 基于這一點.選用輸出點為晶體管輸出的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輸入輸出點分配

自動包裝機工藝過程由袋成型、充填、封口、 剪切等幾部分組成,包裝機控制系統(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、高位停機檢測信號。輸 出信號有,主電機、供紙電機、拉袋步進電機及其 相關(guān)指示.綜合上述控制要求,并基于整個控制 系統(tǒng)總成本及備用點考慮,本設(shè)計選用輸入24 點、輸出16點的PLC基本單元.1/0點分配如 表1所示。

*1 ■入繪出分配衰

序號

輸入設(shè)備

輸入點序號

- 輸出設(shè)備

輸出點

1

起動按鈕

X0

1

拉袋弟進電機脈沖

Y0

2

點動按鈕

XI

2

拉袋歩進電機方向

Y1

3

停止按鈕

X2

3

主電機

Y2

4

高位停機接近開美

X3

4

供紙電機

Y3

5

供紙接近開關(guān)

X4

5

供紙指示

Y4

6

拉袋接近開關(guān)

X5

6

卡袋指示

Y5

7

安全門行程開美

X6

7

安全門指示

Y6

8

快紙光電開關(guān)

X7

8

算鳴器

Y7

9

卡袋接近開關(guān)

X10

 

 

 

10

色標傳感器

XII

 

 

 

 

3控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

3.1入機界面設(shè)計

系統(tǒng)人機界面選用深圳人機電子的MT500 系列觸摸屏,所有畫面均由EB500軟件進行設(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。主要用于包裝機的控制參數(shù) 設(shè)定、啟停機器、實時數(shù)據(jù)顯示、工作狀態(tài)顯示和 故障信息顯示以及實現(xiàn)與PLC通訊等作用。經(jīng) EB500軟件編譯元誤后,從PC機下載到觸摸屏 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)運行前先判斷橫封和縱封溫度是否達到設(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。然后進行手動和自動狀態(tài)判 斷,若處于手動狀態(tài),進行手動操作,若處于自動 狀態(tài),設(shè)置好相關(guān)參數(shù)后進行循環(huán)工作程序.

 

4結(jié)語

采用PLC技術(shù)和人機界面,與原來的由繼電 器、接觸器構(gòu)成的控制系統(tǒng)相比有明顯的優(yōu)勢,主 要表現(xiàn)在通過PLC控制步進電機,提高了設(shè)備的 可靠性,利用人機界面節(jié)省了 PLC的。點數(shù), 使操作界面簡単、方便,經(jīng)濟效益明顯。

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