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引言

現(xiàn)代社會(huì)對(duì)物品的包裝要求越來(lái)越高，為使包裝出的物品整齊、美觀并且具有良好的包裝質(zhì)量，要求包裝機(jī)具有精確的動(dòng)作、 定位精度及較高的生產(chǎn)率和一定的柔性，因此對(duì)包裝機(jī)的控制要 求是越來(lái)越高。傳統(tǒng)的繼電器已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代生產(chǎn)的要求了，所 以研制高效、經(jīng)濟(jì)且有一定柔性的新型包裝機(jī)械是市場(chǎng)的迫切需 要。本文著重介紹了一種基于PLC的全自動(dòng)小袋包裝機(jī)控制系 統(tǒng)，對(duì)控制系統(tǒng)中硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)做了詳細(xì)的介紹。

1全自動(dòng)小袋包裝機(jī)的工作原理

全自動(dòng)小袋包裝機(jī)具有制袋、充填、封口、日期打印、切斷袋膜 等功能的包裝設(shè)備。其工作原理是將卷膜按照規(guī)定的供膜要求安 裝好后，卷膜由走袋電機(jī)通過(guò)同步帶輪帶動(dòng)兩組同步帶將薄膜帶 動(dòng)行進(jìn)。當(dāng)薄膜通過(guò)打印器時(shí)，可自動(dòng)打印上需要的生產(chǎn)日期。薄 膜經(jīng)翻領(lǐng)成型器,通過(guò)縱封器的縱封將薄膜制成袋筒，袋筒經(jīng)橫封 器進(jìn)行下橫封（此時(shí)上、下橫封同時(shí)進(jìn)行，袋膜經(jīng)過(guò)刀片從上、下橫 封中間切斷，刀片上的為上袋下橫封，刀片下的為下袋上橫封）。物 料通過(guò)漏斗的料位檢測(cè)，電控系統(tǒng)自動(dòng)控制上料機(jī)的啟停使漏斗 內(nèi)的物料保持一定的高度，形成穩(wěn)定的料壓，以保證計(jì)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(shí)，可通過(guò)旋轉(zhuǎn)計(jì)量調(diào)整機(jī)構(gòu)手輪改變量杯容積，達(dá)到計(jì)量 精度要求。物料通過(guò)下料筒流入袋膜中進(jìn)行上橫封，上、下橫封工 序完成后，裝有物料的袋膜通過(guò)自重，自動(dòng)落入溜板輸出機(jī)外。

2 PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

2.1 PLC選型

在包裝機(jī)電控部分的設(shè)計(jì)中，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)， 筆者采用可編程控制器作為其主控制器。該控制系統(tǒng)采用日本某公司生產(chǎn)的FX2N-48MR型可編程控制器,選用AC電源, DC24V電源輸入，繼電器輸出。FX2N系列PLC是某公司近年來(lái)推出的高性能小型整體式PLC,能實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)算，基本指令每步 0.08微秒。程序容量最大16K步，基本指令有27條，步進(jìn)指令有2 條，功能指令有298條。內(nèi)附高速計(jì)數(shù)器、內(nèi)部元件很豐富,是一種 功能很強(qiáng)大的小型PLC%由于其結(jié)構(gòu)緊湊小巧、執(zhí)行速度快、功能 強(qiáng)大及性?xún)r(jià)比較高等特點(diǎn)，符合本系統(tǒng)各方面要求。

2.2硬件配置

包括中央處理單元及I/O 擴(kuò)展單元、檢測(cè)元件（光電開(kāi)關(guān)和接近開(kāi)關(guān)等）、操作面板（觸摸屏，按 鈕開(kāi)關(guān)和指示燈）、控制元件（交流接觸器和電磁閥）以及執(zhí)行元件 （電動(dòng)機(jī)和氣缸）等幾部分。觸摸屏作為設(shè)備控制的操作界面，接受來(lái) 自操作人員的操作指令并指示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并以菜單形式顯 示機(jī)器啟停、功能切換、工況檢測(cè)、數(shù)據(jù)輸入與修改、運(yùn)行狀態(tài)、故 障報(bào)警等,使參數(shù)組態(tài)變得更為方便;檢測(cè)元件檢測(cè)料位計(jì)量、投料 結(jié)束信號(hào),以及各部分的動(dòng)作完成情況；PLC自動(dòng)循環(huán)掃描各個(gè)輸 入輸出點(diǎn)的當(dāng)前狀態(tài)，并根據(jù)梯形圖程序所確定的邏輯關(guān)系更新 輸出點(diǎn)的狀態(tài)，通過(guò)通斷交流接觸器和換向電磁閥來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的啟停和氣缸的動(dòng)作，從而完成從卷膜輸送到物料排出全過(guò)程的

成型、充填、封口、冷卻等幾部分組 成,包裝機(jī)控制系統(tǒng)輸入信號(hào)有：?jiǎn)?dòng)、停止及急停信號(hào)，安全門(mén)開(kāi) 關(guān)檢測(cè)，卷膜袋長(zhǎng)色標(biāo)檢測(cè)，缺袋檢測(cè)，定量充填部分返回物料充 填信號(hào)，動(dòng)盤(pán)到位檢測(cè)，橫封到位檢測(cè)，橫封脫開(kāi)檢測(cè)，橫、縱封結(jié) 束檢測(cè)。輸出信號(hào)有：卷膜牽引啟動(dòng)，卷膜橫封控制（熱封進(jìn)），卷膜 橫封結(jié)束（熱封退），防止過(guò)沖剎車(chē)控制，水冷卻控制，卷膜縱封控 制,卷膜切刀控制，打印控制，轉(zhuǎn)位電機(jī)控制,攪拌送料電機(jī)啟?？?制信號(hào)等。綜合上述控制要求，并基于整個(gè)控制系統(tǒng)總成本及備用 點(diǎn)考慮，本設(shè)計(jì)選用輸入24點(diǎn)、輸出24點(diǎn)的PLC基本單元。I/O 點(diǎn)分配如表1所示。

3控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)軟件由兩方面組成：即人機(jī)交互界面程序和PLC主 控程序。人機(jī)交互界面程序完成操作人員同PLC之間的對(duì)話，主 要是各個(gè)操作畫(huà)面之間的相互切換和每個(gè)操作畫(huà)面各個(gè)按鍵動(dòng)作 所對(duì)應(yīng)的PLC程序的控制位。

4結(jié)語(yǔ)

本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)簡(jiǎn)單，易于操作，加工產(chǎn)品范圍廣。該系統(tǒng) 經(jīng)過(guò)一年多的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行及完善表明，采用PLC集中進(jìn)行控制，達(dá) 到了預(yù)期設(shè)計(jì)效果，包裝規(guī)格為500g/袋或lOOOg/袋，定量速 度為60袋/min，計(jì)量精度為±1%。可廣泛應(yīng)用于食品、糧食、醫(yī) 藥、化工等行業(yè)，大大提高了工作效率。

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