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某公司某系列PLC自問世以來，因其優(yōu)越的性能及合理的價(jià)格在許多工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。本文介紹PLC產(chǎn)品在枕式包裝機(jī)上應(yīng)用的設(shè)計(jì)方案。這種枕式包裝機(jī)是上海某公司上海某機(jī)械廠生產(chǎn)的YLIIH5擠壓型冰淇淋生產(chǎn)線的配套設(shè)備，一條生產(chǎn)線可配一臺(tái)或多臺(tái)這樣的包裝機(jī)。該包裝機(jī)也可以脫離冰淇淋生產(chǎn)線單獨(dú)使用，為其它食品進(jìn)行包裝，其包裝方式為兩邊橫向熱封口及縱向熱封口，是當(dāng)今比校先進(jìn)的包裝方法。

為使包裝出的產(chǎn)品整齊，美觀，要求包裝機(jī)在 包裝時(shí)有校精確的定位功能以及良好的熱封質(zhì) 量，因此對(duì)包裝機(jī)的控制要求較高。首先,包裝機(jī)的送料速度必須與生產(chǎn)線輸送帶的速度同步，其 次,包裝紙的送紙速度要與送料速度基本一致，但 是由于紙張的柔韌性，送紙速度必須不斷進(jìn)行調(diào) 整，以提高切紙及封口的精確性。另外，橫向封口 時(shí),封裝頭的轉(zhuǎn)速必須在一轉(zhuǎn)內(nèi)，即兩次封口間自 動(dòng)快慢調(diào)節(jié)c封口時(shí)，橫封轉(zhuǎn)速要放慢.使包裝紙 可靠地封住，而在空走時(shí)，轉(zhuǎn)速要加快，確保橫封 轉(zhuǎn)速與送料速度匹配，最后是封口的溫度控制，根 據(jù)包裝紙的品種及包裝速度快慢控制溫度，不同 的包裝紙,要求的封口溫度各不相同。同時(shí)，包裝 速度高時(shí)，要求溫度相對(duì)高一點(diǎn)，速度低時(shí)，封口 溫度應(yīng)相對(duì)降低，包裝質(zhì)量的優(yōu)劣,溫度控制是相 當(dāng)重要的環(huán)節(jié)。

傳統(tǒng)的枕式包裝機(jī)并未使用PLC控制，機(jī)械 控制占主導(dǎo)地位，一套龐大而復(fù)雜的機(jī)械傳動(dòng)系 統(tǒng)用來跟隨生產(chǎn)線的輸送速度。送料速度與送紙 速度一致，送紙速度難以進(jìn)行自動(dòng)跟蹤調(diào)節(jié)，橫向 封裝采用機(jī)械偏心凸輪技術(shù)來調(diào)節(jié)橫封轉(zhuǎn)速的快 慢組合，封口溫度使用8個(gè)溫控儀進(jìn)行控制，傳統(tǒng) 包裝機(jī)的問題在于有一套龐大的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)， 包裝不同的產(chǎn)品，須更換不同的齒輪及偏心凸輪 來保證包裝機(jī)包裝的準(zhǔn)確性，精度欠佳。在更換 包裝紙品種或調(diào)整包裝速度時(shí)，每個(gè)溫控儀的設(shè) 定溫度必須逐個(gè)調(diào)整，工作相對(duì)較繁瑣。

新型枕式包裝機(jī)，使用PLC作 為電氣控制系統(tǒng)，選用兩臺(tái)西門子變頻調(diào)速器分 別控制送料和送紙速度，橫向封口使用步進(jìn)電機(jī) 進(jìn)行定位和轉(zhuǎn)速調(diào)整，提高包裝的精度和質(zhì)量。

經(jīng)過反復(fù)論證及選型，最后確定使用PLC完成系統(tǒng)控制，因?yàn)橛凶约旱牟竭M(jìn)電機(jī)控制及定位模板，可以 方便地進(jìn)行步進(jìn)電機(jī)的控制。同時(shí),模 拍量輸入輸出模板可以用來進(jìn)行溫度測(cè)量和控制 以及變頻調(diào)速器控制c另外，配置的 MPI多點(diǎn)通訊方式，可使CPU與人機(jī)操作面板0P 及其它CPU方便地連接進(jìn)行通訊聯(lián)系°由于整條 冰淇淋生產(chǎn)線也選用控制系統(tǒng)，因此包裝機(jī)與生產(chǎn)線CTO之間的通訊聯(lián)系可使整 個(gè)生產(chǎn)過程更加協(xié)調(diào)一致。性能更趨完美°

包裝機(jī)PLC的具體配置為：

• 電源模板PS307
• CPU314
• 數(shù)字量輸入模板EM321
• 數(shù)字量輸出模板EM322            .
• 模擬量輸入模板EM331
• 模擬量輸岀模板EM332
• 定位及步進(jìn)電機(jī)控制模板FM353

魁步進(jìn)電機(jī)功率單元FM STEPDRIVE

⑨人機(jī)操作面板0P5

整個(gè)控制系統(tǒng)的大致工作過程如下：

使用接近開關(guān)來測(cè)量生產(chǎn)線輸送帶的速度， CPU根據(jù)測(cè)量值計(jì)算出包裝機(jī)應(yīng)該具備的送料及 送紙速度，并將它們折算成變頻調(diào)速器所需要的 模擬量輸入值，通過模擬量輸出模板將模擬量值 傳洛給變頻調(diào)速器進(jìn)行速度控制。送料及送紙的 速度通過測(cè)量再反憒給CPU,進(jìn)行局部閉環(huán)控制， 提高速度控制的精度。

光電開關(guān)測(cè)量包裝紙上的色標(biāo)，用來確定切 紙及封口的精確位置，由于包裝紙有一定的伸展 特性，送紙速度在與送料速度保持基本一致的基 礎(chǔ)上，根據(jù)光電開關(guān)測(cè)得的色標(biāo)位置進(jìn)行適當(dāng)?shù)?調(diào)整，使切紙及封口能在色標(biāo)處準(zhǔn)確進(jìn)行，保證包 裝圖案的完整性。

為進(jìn)一步提高橫向封口的準(zhǔn)確性，橫封轉(zhuǎn)速 由步進(jìn)電機(jī)控制替代以前的偏心凸輪控制，S7- 300的功能模板FM353很好地勝任這一控制任 務(wù)。CPU根據(jù)送料速度確定歩進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度， 同時(shí)根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器給岀的定位信號(hào)，F(xiàn)TW353調(diào) 整一周內(nèi)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)行精確的定位*快建控制,，確 保足夠的熱封時(shí)間以及橫封與送盛的同步匹輪。

溫度控制采用電加熱方式，利用模擬量孺人 模板及數(shù)字量輸出模板來完成，模擬 量輸入模板可以直接連接熱電隅進(jìn)行溫度測(cè)量， 并有內(nèi)部補(bǔ)償功能。根據(jù)包裝紙品種及包裝速度 確定封口溫度，通過數(shù)字量輸出模板進(jìn)行加熱或 停止加熱控制，保持溫度在設(shè)定點(diǎn)穩(wěn)定，將不同包 裝產(chǎn)品的各種不同封口溫度設(shè)定值制成數(shù)據(jù)庫(kù)存 儲(chǔ)于CPU中，在操作面板上輸入需包裝產(chǎn)品的品 名以及包裝紙型號(hào)，CPU將自動(dòng)得岀相應(yīng)的封口 溫度，進(jìn)行適當(dāng)?shù)臏囟瓤刂啤?/span>

本系統(tǒng)中配置了西門子0P5操作面板，當(dāng)包 裝機(jī)獨(dú)立使用時(shí)，通過0P5來設(shè)定包裝產(chǎn)品的型 號(hào)，包裝紙的型號(hào)，同時(shí)設(shè)定送料速度。系統(tǒng)運(yùn)行 時(shí)，0P5顯示封口的實(shí)際溫度值，送料速度等包裝 機(jī)的運(yùn)行情況，故障報(bào)警提示及排除方法顯示，方 便了操作工的現(xiàn)場(chǎng)操作C

由'于整條生產(chǎn)線采用PLC控 制，包裝機(jī)的CPU通過MPI接口與生產(chǎn)線上的 CPU進(jìn)行通訊。生產(chǎn)線將所生產(chǎn)的產(chǎn)品品種，輸送 速度等相關(guān)數(shù)據(jù)傳送給包裝機(jī)，包裝機(jī)根據(jù)送來 的這些數(shù)據(jù)，自己確定控制方式，無須人為干預(yù)。 同時(shí)自動(dòng)調(diào)整封口溫度值，使整條生產(chǎn)線更加協(xié) 調(diào),控制特性更加完整。

釆用控制系統(tǒng)后，包裝機(jī)省掉了 復(fù)雜的機(jī)械連動(dòng)系統(tǒng)，提高了包裝精度以及控制 的靈活性,不同包裝產(chǎn)品，只需在操作面板上通知 PLC,其它事情由PLC完成，大大提高了包裝機(jī)的 自動(dòng)化程度，體現(xiàn)了機(jī)電一體化控制的優(yōu)越性。