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現(xiàn)階段，我國(guó)小麥的種植面積不斷擴(kuò)大，且基本年年豐收，因此小麥在包裝方面的效率問題也逐漸出現(xiàn)，現(xiàn)在我國(guó)大部分地區(qū)仍使用傳統(tǒng)的包裝機(jī)和人工包裝方式，這兩種方式已經(jīng)不能滿足高效率、高質(zhì)量的包裝要求，為了提高包裝效率，設(shè)計(jì)一種具有高效率、高精準(zhǔn)度的新型包裝機(jī)是市場(chǎng)迫切需要的。由此，對(duì)系統(tǒng)控制要求也越來越高。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的新型包裝機(jī)采用三菱PLCFX2N-64MT-001型可編程控制器，伺服電動(dòng)機(jī)精準(zhǔn)控制機(jī)械運(yùn)動(dòng)位置，配有重量傳感器、接近開關(guān)傳感器等器件，建立完整控制體系，增加系統(tǒng)的可靠性、準(zhǔn)確性、高效性，減少成本。
1系統(tǒng)運(yùn)行過程及結(jié)構(gòu)組成圖
自動(dòng)包裝機(jī)具有運(yùn)輸原料、稱重、填充、封口、打印日期和計(jì)數(shù)等功能，同時(shí)能自動(dòng)的進(jìn)行成品輸出。其工作過程是人工將紙箱敞開安置到傳送帶①上，每個(gè)紙箱由兩塊黑色金屬鐵塊組成來固定位置，防止紙箱在運(yùn)輸?shù)倪^程中發(fā)生錯(cuò)位，影響后續(xù)步驟。先啟動(dòng)由三相異步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的傳送帶②，進(jìn)行運(yùn)輸小麥工作，將小麥送入原料料斗中。當(dāng)小麥到達(dá)料斗中時(shí)，啟動(dòng)設(shè)備，料斗中進(jìn)行稱重動(dòng)作，同時(shí)伺服電動(dòng)機(jī)①收到特定的脈沖信號(hào)，帶動(dòng)傳送帶①前進(jìn)輸送紙箱，紙箱到達(dá)指定位置，伺服電動(dòng)機(jī)①停止工作，接近開關(guān)作用，出料口打開開始填充。填充完成，傳送帶①開始運(yùn)行，將紙箱輸送到人工封箱區(qū)，完成封箱，輸送到日期打印區(qū)，完成打印。重復(fù)此過程。成品將輸送到倉(cāng)庫(kù)，在傳送帶③末端設(shè)有計(jì)數(shù)器，統(tǒng)計(jì)成品數(shù)量。包裝機(jī)的基本結(jié)構(gòu)組成圖如圖1所示。
2硬件描述

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選用三菱PLCFX2N-64MT-001型可編程控制器，基本單元帶32點(diǎn)輸入和32點(diǎn)繼電器輸出，選用渦流式接近開關(guān)，伺服電動(dòng)機(jī)選用三菱MR-J2S系列。系統(tǒng)搭載的主要硬件描述如下：
2.1可編程控制器（PLC）。簡(jiǎn)稱PLC，是一種以微處理器為核心的控制設(shè)備。內(nèi)設(shè)存儲(chǔ)器，可以對(duì)儲(chǔ)存器進(jìn)行編輯，并在其內(nèi)部進(jìn)行運(yùn)算，并且以數(shù)字量或模擬量的形式輸入和輸出，達(dá)
到對(duì)各種類型機(jī)械的控制。
伺服電動(dòng)機(jī)。伺服電動(dòng)機(jī)為執(zhí)行部件，位置精度極高，有直流和交流兩種電動(dòng)機(jī)。伺服電動(dòng)機(jī)區(qū)別與其它電動(dòng)機(jī)的是它能將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出，達(dá)到對(duì)機(jī)械的精確控制。三菱MR-J2S系列電動(dòng)機(jī)有與其配套的編碼器，采用分辨率為131072脈沖/轉(zhuǎn)的絕對(duì)位置編碼器，有更精準(zhǔn)的控制能力。
2.3接近開關(guān)。接近開關(guān)又稱為無觸點(diǎn)開關(guān)，它是不需要與  機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件接觸及施加任何壓力就能操作的開關(guān)。它具有行  程開關(guān)、微動(dòng)開關(guān)的作用，同時(shí)還有傳感性能。
2.4料斗設(shè)計(jì)。料斗設(shè)計(jì)分為三層：第一層儲(chǔ)存層，第二層 稱重層，第三層儲(chǔ)料層。當(dāng)小麥進(jìn)入第一層后，第一層的擋板打   開，將小麥送到第二層，第二層開始稱重，重量達(dá)到預(yù)先設(shè)定的  重量時(shí)，第一層擋板關(guān)閉，第二層擋板打開，將稱好的料送到第  三層，當(dāng)紙箱到達(dá)指定位置后，打開第三層擋板，完成填裝，最  后關(guān)閉第三層擋板。重復(fù)此稱重過程。
3工作原理及程序梯形圖
3.1工作原理
本系統(tǒng)中，在出口擋板左下側(cè)安裝接近開關(guān)。接近開關(guān)在工作時(shí)，開關(guān)中的振蕩電路會(huì)產(chǎn)生高頻磁場(chǎng)，當(dāng)黑色金屬鐵塊接近磁場(chǎng)時(shí)，在電磁感應(yīng)的作用下，金屬鐵塊中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。隨著黑色金屬鐵塊靠近，感應(yīng)電流增強(qiáng)，震蕩電路中的負(fù)載增大，使震蕩減弱直至停止，當(dāng)黑色金屬鐵塊與接近開關(guān)的距離為檢出距離時(shí)，傳感器會(huì)通過檢測(cè)電路的震蕩變化來發(fā)出信號(hào)，使開關(guān)作用。并采用伺服電動(dòng)機(jī)①對(duì)傳送帶①進(jìn)行控制，當(dāng)開啟設(shè)備，接近開關(guān)開始工作，伺服電動(dòng)機(jī)①接收來自 PLC 的脈沖信號(hào)，將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的角位移，帶動(dòng)傳送帶①前進(jìn)，輸送紙箱，當(dāng)電動(dòng)機(jī)①走完相應(yīng)的脈沖數(shù)時(shí)，PLC 接收到到位信號(hào)，控制伺服電動(dòng)機(jī)①停止，紙箱到達(dá)位置，伺服電動(dòng)機(jī)① 再等待下一個(gè)脈沖指令，實(shí)現(xiàn)精確定位。當(dāng)紙箱到達(dá)指定位置時(shí)，黑色金屬鐵塊與接近開關(guān)正好處于檢出距離，傳感器檢測(cè)振幅變化并輸出檢測(cè)信號(hào)，使開關(guān)打開，將稱量好的小麥進(jìn)行填充操作。填充完畢，伺服電動(dòng)機(jī)①接收命令走相應(yīng)的脈沖數(shù)，   將前一個(gè)紙箱運(yùn)到封口區(qū)，此時(shí)檢出距離變化，出口擋板關(guān)閉，  同時(shí)第二個(gè)紙箱送到指定位置，開始填充，重復(fù)此過程。填充好的紙箱運(yùn)到人工封口處，封好口的紙箱繼續(xù)前進(jìn)，到達(dá)日期打印處，同時(shí)在打印機(jī)右下方安裝接近開關(guān)，當(dāng)封口完成的紙箱運(yùn)往打印區(qū)時(shí)，黑色金屬鐵塊靠近接近開關(guān)，達(dá)到檢出距離，接近開關(guān)作用，打印機(jī)向下運(yùn)動(dòng)進(jìn)行打印動(dòng)作，打印完  成，通過傳送帶③運(yùn)出。并在最后設(shè)有計(jì)數(shù)器，統(tǒng)計(jì)成品數(shù)量。
3.2 程序梯形圖
在本系統(tǒng)中, 三菱 PLC-FX2N-64MT-001 型控制器在其編程軟件運(yùn)行環(huán)境下采用梯形圖的編碼是一種簡(jiǎn)單直觀的方式，程序經(jīng)過編譯后下載到 PLC，通過 PLC 發(fā)出相應(yīng)的指令來控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)、自動(dòng)稱重、日期打印、計(jì)數(shù)等動(dòng)作。其中，計(jì)數(shù)模塊與  稱重模塊部分梯形圖如圖 2 所示。

在計(jì)數(shù)模塊中，將光電開關(guān)與 X1 輸入點(diǎn)連接，紙箱通過光電開關(guān)，光電開關(guān)由閉到開一瞬間，觸點(diǎn)上升沿 X1 接通，D10由零加一并儲(chǔ)存在 D10 中，此時(shí)計(jì)數(shù)為 1，重復(fù)此過程，每通過一個(gè)紙箱，計(jì)數(shù)器在前一基礎(chǔ)上加一。
4 結(jié) 論
相比較其它控制器，本設(shè)計(jì)是基于三菱 FX2N-64MT-001 型 PLC，對(duì)小麥完成自動(dòng)稱重、裝箱、打包、打印裝箱日期、計(jì)數(shù)的控制設(shè)備，其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠、成本低、實(shí)用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，而且較大限度的節(jié)約了人力、物力，在一定程度上控制了資源的浪費(fèi)，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，減少在日期印刷及計(jì) 數(shù)方面的誤差。具有很大的應(yīng)用價(jià)值。
 

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