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引言

        全自動包裝碼垛生產(chǎn)線是機(jī)電一體化高技術(shù)設(shè)備。通過對上位LWinCCV7．0監(jiān)控軟件的組態(tài)，達(dá)到對包裝碼垛自動生產(chǎn)線的各個(gè)工序的實(shí)時(shí)過程監(jiān)控，有利于對包裝碼垛自動生產(chǎn)線運(yùn)行過程所出現(xiàn)的故障，及時(shí)維修、解決。傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)由于線路復(fù)雜、故障率高，因此很難滿足自動化生產(chǎn)線的需要；相反，以PLC為控制方式的控制系統(tǒng)具有運(yùn)行穩(wěn)定可靠、抗干擾能力強(qiáng)、功能強(qiáng)大、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化等特點(diǎn)，所以被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的各種控制過程中。綜合各方面因素，本系統(tǒng)采用PLC實(shí)現(xiàn)對全自動包裝碼垛生產(chǎn)線的控制，極大提高了生產(chǎn)效率，減少勞動成本，提高了生產(chǎn)自動化水平。

 

1.簡述全自動包裝碼垛生產(chǎn)線系統(tǒng)組成

      全自動包裝碼垛生產(chǎn)線主要是對各4-m序：稱重、供袋、裝袋、折邊、封袋、倒袋整形、金屬檢測、重量復(fù)檢、批號打印、轉(zhuǎn)位編組、碼垛、托盤和垛盤的輸送等作業(yè)過程進(jìn)行全程監(jiān)控，從而簡化了生產(chǎn)線工序結(jié)構(gòu)，減少了』人工操作，提高了生產(chǎn)效率，提高了包裝質(zhì)量。通過PLC程序控制對整個(gè)自動生產(chǎn)線工作過程進(jìn)行全程控制，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)工作，具有故障報(bào)警、顯示及自動連鎖停機(jī)功能。全自動包裝碼垛生產(chǎn)線系統(tǒng)主要有以下幾部分構(gòu)成。

1. 包裝機(jī)械單元。電子稱重機(jī)、自動供袋機(jī)、自動裝袋機(jī)、轉(zhuǎn)位輸送機(jī)、編組機(jī)、推袋壓袋機(jī)。(2)碼垛機(jī)械單元。分層碼垛機(jī)、升降機(jī)，托盤倉。(3)控制系統(tǒng)單元。PLC控制人機(jī)界面、WinCCV7．0監(jiān)控軟件。

 

2．控制系統(tǒng)硬件組成

根據(jù)全自動包裝碼垛生產(chǎn)線整體設(shè)計(jì)指標(biāo)及作業(yè)要求，其控制系統(tǒng)應(yīng)滿足如下要求。

1. 實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)控制各工序的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)線的高速、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。
2. 實(shí)時(shí)監(jiān)控能力高、動態(tài)響應(yīng)性好。
3. 人機(jī)界面友好、編程簡便，操作簡單。

(4)硬件結(jié)構(gòu)緊湊，具有一定的可擴(kuò)展性，易于維護(hù)。全自動包裝碼垛生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)主要由軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)組成，該控制系統(tǒng)硬件架構(gòu)如圖1所示，下位機(jī)采用西門子S7—400PLC進(jìn)行控制，上位機(jī)采用西門子WinCCV7．0監(jiān)控軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，各組成部分通訊連接采用工業(yè)以太網(wǎng)現(xiàn)場總線。$7-400PLC采用模塊化設(shè)計(jì)，可根據(jù)不同需要選取不同模塊，本控制系統(tǒng)選用了電源模塊、CPU模塊、數(shù)字量模塊、故障診斷模塊、通信模塊等。

(1)電源模塊(PS)：它為CPU模塊，數(shù)字量模塊等提供電源。

(2)故障診斷模塊：CPU在識別到故障或編程錯(cuò)誤時(shí)，將立即調(diào)用對應(yīng)的中斷組織塊(OB)，相應(yīng)的中斷程序及時(shí)處理故障。

(3)通信模塊：為上位機(jī)(WinCeV7．0)對下位機(jī)(PLC、變頻器等智能設(shè)備)之間的信息流通提供通信渠道。

 

3，控制系統(tǒng)軟件組成

3.1全自動包裝碼垛生產(chǎn)線工藝流程

      全自動包裝碼垛生產(chǎn)線主要對粉、粒、塊狀物料實(shí)現(xiàn)稱重、供袋、裝袋、折邊、封袋、倒袋整形、金屬檢測、重量復(fù)檢、批號打印、轉(zhuǎn)位編組、碼垛、托盤和垛盤的輸送等自動化生產(chǎn)過程。

(1)自動供袋。當(dāng)按下包裝碼垛生產(chǎn)線準(zhǔn)備就緒按鈕時(shí)，系統(tǒng)各部分歸位為初始狀態(tài)，當(dāng)吸袋垂直氣缸電磁閥接通時(shí)，氣缸下降并且吸袋真空裝置接通工作，當(dāng)吸袋真空閥達(dá)到設(shè)定值時(shí)，吸袋垂直氣缸開始上升，吸盤吸住袋子上升，當(dāng)上限位開關(guān)打開時(shí)，觸發(fā)傾斜氣缸電磁閥接通，使垂直氣缸傾斜，把袋送入供袋輥?zhàn)印Ｍ瓿晌僮鳌?/span>

(2)自動取袋。當(dāng)上—工序完成后，自動取袋裝置開始工作，袋子被送到斜托板上，同時(shí)橫進(jìn)裝置到達(dá)生產(chǎn)線裝袋位置時(shí)，觸發(fā)磕頭裝置傾斜，由限位開關(guān)進(jìn)行限位，同時(shí)觸發(fā)真空電磁閥，實(shí)現(xiàn)真空吸袋，延時(shí)后，吸住袋并磕頭裝置立起，斜托板上升回到原來位置，完成整個(gè)取袋動作。

(3)送袋、開袋、裝料。當(dāng)上—工序完成后，送袋、開袋、裝料裝置開始工作，初始狀態(tài)時(shí)，開袋、抱板與大夾子處于張開位置，橫進(jìn)裝置向包裝線取袋方向減速移動，檢測到位后，抱板與大夾子閉合。橫進(jìn)裝置向包裝線裝袋位置減速移動，由限位開關(guān)控制到位，觸發(fā)抱板與大夾子把裝滿料的袋子送到輸送帶上，同時(shí)夾輥氣缸動作，完成夾送動作。之后卸料門打開，開始裝袋。

(4)折邊、封袋。當(dāng)上—工序完成后，折邊、封袋裝置開始工作，包裝袋通過夾口整形機(jī)和立袋輸送機(jī)進(jìn)入自動折邊機(jī)，經(jīng)過折邊后，光電開關(guān)檢測到包裝袋后，觸發(fā)縫紉機(jī)工作，縫合包裝袋。

(5)倒袋、輸送、整形。當(dāng)上—工序完成后，倒袋、輸送、整形裝置開始工作，此時(shí)，包裝袋由縫I=I機(jī)進(jìn)入倒袋輸送機(jī)，檢測裝置檢測到料袋后，觸發(fā)倒袋氣缸伸出，將包裝袋推倒，進(jìn)入整形工序。

(6)金屬檢測、重量復(fù)檢。當(dāng)上—工序完成后，金屬檢測、重量復(fù)檢裝置開始工作，檢測裝置檢測到金屬物體并發(fā)出報(bào)警，觸發(fā)自動撿選機(jī)將含金屬的料袋進(jìn)行剔除。重量檢測裝置檢測料袋重量不合格時(shí)，也將被自動撿選機(jī)剔除。

(7)轉(zhuǎn)位、編組。當(dāng)上——工序完成后，轉(zhuǎn)位、編組裝置開始工作，編組傳輸光電開關(guān)對袋數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，根據(jù)計(jì)數(shù)結(jié)果來確定轉(zhuǎn)位機(jī)的不同動作。料袋至編組傳輸位，編組傳輸電機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)。

(8)推袋、分層。當(dāng)上—工序完成后，推袋、分層裝置開始工作，編組機(jī)滿信號則激發(fā)一次推袋動作指令。之后，料袋進(jìn)入分層機(jī)并側(cè)面整形擋板合上，壓袋機(jī)向下壓袋。當(dāng)托盤處于分層碼垛位置時(shí)，分層機(jī)打開，升降機(jī)下降。當(dāng)壓袋機(jī)壓壓到位后，光電開關(guān)觸發(fā)壓袋和側(cè)面的整形氣缸返回，升降機(jī)停止下降，當(dāng)分層級空并且壓袋機(jī)返回到位時(shí)，分層機(jī)開始關(guān)閉。

 

4. 結(jié)語

      本文以全自動包裝碼垛生產(chǎn)線為研究主題，以西門子S7-400PLC為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了全自動包裝碼垛生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)，并用WinVCC7.0為上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對生產(chǎn)全過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控，本文所構(gòu)建的全自動包裝碼垛生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)充分發(fā)揮了PLC、WinCCV7.0的技術(shù)特點(diǎn)，具有高度自動化，實(shí)時(shí)監(jiān)控能力強(qiáng)，功能完善，運(yùn)行穩(wěn)定等突出特點(diǎn)，具有廣闊的工業(yè)應(yīng)用前景。

 

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