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由于可編程控制器的高性價(jià)比、高可靠性、可維護(hù)性以及靈活的編程功能，使其在包裝機(jī)械控制領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
1在包裝檢測技術(shù)中的應(yīng)用
圖1是檢測出包裝生產(chǎn)線上是否有次品并將其剔除。光電開關(guān)PH1的信號作為移位寄存器SFT的數(shù)據(jù)輸入信號，當(dāng)檢測到一個次品時，PH1變?yōu)镺N,其余時間為OFF。光電開關(guān)PH2的信號作為SFT的移位脈沖輸入信號，每檢測到一個產(chǎn)品就產(chǎn)生一個脈沖,產(chǎn)品之間的間隔是固定的。
PH1檢測到一個次品，移位寄存器就開始跟蹤，直到它到達(dá)傳送帶上的一個預(yù)定位置時，電磁閥MV動作，控制汽缸將次品推出。而正品則繼續(xù)隨傳送帶前行。次品排出時光電開關(guān)PH3檢測出，該信號作為SFT和電磁閥MV的復(fù)位信號。
這樣的系統(tǒng)若用傳統(tǒng)繼電器實(shí)現(xiàn)是很麻煩的，而用PLC則很簡單。只用2個內(nèi)部專用指令，編制這樣1個簡單的小程序即可實(shí)現(xiàn)。外圍設(shè)備也十分簡單，由幾個輸入光電開關(guān)、1個電磁閥即可構(gòu)成這樣的檢測系統(tǒng)，大大簡化了外部接線。而且可以隨時根據(jù)需要更改程序。

圖1物流檢測示意圖及其梯形圖
2包裝生產(chǎn)流水線的稱重控制

在粉料稱重計(jì)量系統(tǒng)中，開始計(jì)量時，氣缸打開放料閘門，粉料從料倉內(nèi)落入包裝袋中，力傳感器檢測到的壓力值轉(zhuǎn)換成電壓信號，該信號等于稱重設(shè)定值時，控制裝置停止落料，經(jīng)延時后，進(jìn)行推包動作，然后復(fù)位，完成一次裝袋稱重計(jì)量過程。在此系統(tǒng)中，用到了給料電磁閥和氣缸、力傳感器、推包電磁閥和氣缸等裝置,現(xiàn)場的信號有檢測力傳感器模擬量4路、啟動按鈕開關(guān)量4路以及驅(qū)動電磁閥開關(guān)量8路，因此PLC的配置為模擬量輸入4點(diǎn)，數(shù)字量輸入4點(diǎn)，數(shù)字量輸出8點(diǎn)。
根據(jù)工藝流程及輸入輸出點(diǎn)數(shù)，可以選擇OMRON的C20P來實(shí)現(xiàn)任務(wù),C20P共12個輸入點(diǎn),8個輸出點(diǎn)，有1個RS232通信/編程口，機(jī)內(nèi)有24VDC電源。此系統(tǒng)用4個數(shù)字量輸入點(diǎn)DI0~DI3接入1#~4#工位的4路啟動按鈕,8個數(shù)字量輸出點(diǎn)D00~D07分別驅(qū)動1#~4#工位的稱重與推包電磁閥。再擴(kuò)展一個模擬量輸入模塊(C4K-AD)4路A/D模塊,MA+、MA-~MD+、MD-接收1#~4#力傳感器經(jīng)放大后的電壓信號。為了將電壓信號放大，須自制一塊信號放大板，把力傳感器檢測到的重量mV信號放大到模擬量擴(kuò)展模塊的輸入量程范圍，并向傳感器提供12VDC電源。上述配置可完成4路粉料袋裝的檢測、稱重控制等功能。
3在包裝機(jī)械計(jì)數(shù)功能中的應(yīng)用
3.1計(jì)數(shù)功能
一些包裝機(jī)械在生產(chǎn)過程中，需要對產(chǎn)品的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)。如圖3所示，有一包裝機(jī)，要對產(chǎn)品進(jìn)行盒包裝。每個產(chǎn)品稱為一個包裹。盒包裝有兩種規(guī)格,大盒為6個包裹，小盒為4個包裹。當(dāng)包裹數(shù)量達(dá)到要求時，電機(jī)1帶動運(yùn)動制動器上移至上限位,停止包裹下落，同時電機(jī)2帶動推壓器將包裹推下進(jìn)行包裝。然后電機(jī)2帶動推壓器返回，電機(jī)1帶動運(yùn)動制動器下移至下限位，使包裹繼續(xù)下落，進(jìn)行下一盒包裝。

包裝機(jī)工作示意圖
在該任務(wù)中，包裹被任意地放在傳送帶上，有些包裹靠在一起，而有些離得很遠(yuǎn)，只用光電開關(guān)對包裹進(jìn)行檢測計(jì)數(shù)是不可52萬方數(shù)據(jù)能的。利用高速計(jì)數(shù)器可以較高的頻率計(jì)數(shù)這一特點(diǎn)，設(shè)置1個脈沖源，在光電開關(guān)檢測到有包裹時讓高速計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。脈沖源利用旋轉(zhuǎn)編碼器,它與傳送帶一起轉(zhuǎn)動，于是根據(jù)高速計(jì)數(shù)的個數(shù)便可推斷出下落的包裹數(shù)是否已達(dá)到指定數(shù)量。因此,該任務(wù)中的輸入信號有高頻脈沖源、有無包裹檢測信號、大小盒包裝選擇開關(guān)、運(yùn)動制動器的上下限位信號、推壓器的前后限位信號，共有7個輸入信號；而輸出信號有制動器上升和下降、推壓器前進(jìn)和后退4個信號。因此，該任務(wù)用C20P主機(jī)箱即可實(shí)現(xiàn)。其輸入輸出信號及內(nèi)存分配如下：
輸入信號：脈沖源0000
包裹檢測0002
推壓器后限0003推壓器前限0004制動器上限0005制動器下限0006大、小盒選擇0007ON為大盒,OFF為小盒
輸出信號：制動器上升0500
制動器下降0501推壓器前進(jìn)0502推壓器后退0503
當(dāng)包裹檢測信號0002為ON時開始計(jì)數(shù)，即用包裹檢測信號作為執(zhí)行高速計(jì)數(shù)器指令的條件。高速計(jì)數(shù)器在首次上電及運(yùn)動制動器上移至上限時復(fù)位。PLC剛進(jìn)入執(zhí)行程序狀態(tài)時，內(nèi)部特殊繼電器1815為ON一個掃描周期，DM32~DM35傳入高速計(jì)數(shù)的兩個范圍的上、下限值，高速計(jì)數(shù)器復(fù)位為0。圖4所示程序中的MOV指令用于傳送數(shù)據(jù)，如果是小盒包裝，則大、小盒選擇開關(guān)0007為OFF,包裹檢測信號0002為ON,高速計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù);若輸送1個包裹長度脈沖源發(fā)生200個脈沖，則設(shè)置計(jì)數(shù)值在950~1050范圍內(nèi)時，高速計(jì)數(shù)器輸出通道HR0的bit00即HR000為ON,輸出0500得電制動器上移。如果是大盒包裝，則大、小盒選擇開關(guān)0007為ON,高速計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值在1450~1550范圍內(nèi)時HR001為ON,輸出0500得電，制動器上移。
3.2定長裁切
要對某種成卷的帶材按固定長度裁開,也可用高速計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)。在這樣的系統(tǒng)中，也用旋轉(zhuǎn)編碼器測量帶材的長度，長度符合要求后將其裁斷，例如包裝袋的定長裁斷。圖5為帶材剪切系統(tǒng)圖。
在該系統(tǒng)中，共有4個輸出：電機(jī)驅(qū)動、高低速控制、抱閘、切斷機(jī)構(gòu)。這4個輸出的動作過程為:松閘，電機(jī)低速啟動；電機(jī)高速運(yùn)行;到達(dá)預(yù)定位置之前低速運(yùn)行；到達(dá)預(yù)定位置時電機(jī)停，抱閘制動，切斷機(jī)構(gòu)動作，切斷帶材。高速計(jì)數(shù)器模塊在預(yù)置方式下可方便地實(shí)現(xiàn)該任務(wù)。利用旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖信號作為計(jì)數(shù)輸入。

圖4利用高速計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)定量包裝的梯形圖

圖5帯材剪切系統(tǒng)圖
4在溫度控制中的應(yīng)用
溫度控制在包裝機(jī)械中也很重要。例如:在立式液體灌裝包裝機(jī)中，由于塑料袋封口溫度要求不高，可采用伯熱電阻溫度傳感器模塊TS101/102,它的測量范圍為-50+~400+。溫度傳感器安裝在加熱電極上，它可檢測并采集來自加熱電極的溫度模擬量數(shù)據(jù)（電壓或電流），并將溫度變量送到溫度傳感器模塊自動進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,最后轉(zhuǎn)換成以BCD數(shù)碼表示的溫度值并送入PLC。如果PLC和觸摸屏連接起來,現(xiàn)場的實(shí)際溫度值可在觸摸屏上實(shí)時顯示出來。
根據(jù)塑料袋材料的受熱變形性能，確定適宜的溫度范圍。在PLC程序中，設(shè)定1個數(shù)據(jù)區(qū)的3個通道DM0000、DM0001和DM0002。DM0000為溫度傳感器檢測到的實(shí)際溫度，DM0001為設(shè)定的溫度上限,DM0002則為設(shè)定的溫度下限。溫度傳感器檢測到加熱電極的溫度后，把溫度值送到DM0000中，在PLC程序中,DM0000和DM0001、DM0002比較，如果實(shí)際溫度在允許范圍內(nèi)，PLC使封頭動作，完成封口;如果不在范圍內(nèi)，熱封頭不動作，并調(diào)整加熱電極中電流的大小直到溫度達(dá)到允許范圍內(nèi)，封頭才能動作。在溫度或其他模擬量高精度控制場合，常利用PLC的PID指令對被控量進(jìn)行比例、微分、積分控制；其輸出又可按系統(tǒng)和執(zhí)行器的要求分為2類:使用D/A轉(zhuǎn)換器輸出模擬量;使用高速輸出點(diǎn)（晶體管、晶閘管輸出點(diǎn)）輸出PWM脈沖寬度調(diào)制信號。
5PLC結(jié)合觸摸屏的應(yīng)用
可編程控制器目前廣泛應(yīng)用于自動化控制領(lǐng)域中，但它本身不具備人機(jī)界面功能。當(dāng)需要對工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控時,PLC往往被工控機(jī)代替。當(dāng)生產(chǎn)工藝需要經(jīng)常修改設(shè)定參數(shù)時,PLC系統(tǒng)設(shè)置就顯得非常不便且難以向現(xiàn)場操作工人開放，觸摸屏的出現(xiàn)彌補(bǔ)了這一局限性，為PLC的推廣應(yīng)用開拓了一個新的領(lǐng)域。觸摸屏和PLC有很好的兼容性，可以和絕大多數(shù)主流PLC直接連接。
在軟件方面，可以使用觸摸屏專用軟件，就能很好地和PLC程序相兼容，從而實(shí)現(xiàn)觸摸屏直接控制設(shè)備的運(yùn)行。例如：運(yùn)行MT500系列觸摸屏人機(jī)界面軟件Easybuilder后，在主菜單中，點(diǎn)擊“編輯”出現(xiàn)下拉菜單，然后再打開“系統(tǒng)參數(shù)”對話框，在這里，可以根據(jù)選擇好的PLC,設(shè)定好各項(xiàng)參數(shù)后，然后就可以在主編輯窗口中，根據(jù)在觸摸屏上所要顯示的各個工序、數(shù)據(jù)以及手動控制按鈕等來設(shè)置好不同的元件，每個元件由分配在PLC中的位地址或字地址來觸發(fā)。最后，編譯無錯后，就可以運(yùn)行使用了。
為了能直觀地監(jiān)視生產(chǎn)情況，例如：包裝流水生產(chǎn)線的每個工序、溫度控制、產(chǎn)品定量定長控制以及產(chǎn)品數(shù)量的累計(jì)等，這些都可通過觸摸屏上顯示出來。這樣操作員可以清楚地控制生產(chǎn),工程人員也可以直接在現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)試和修改。
6結(jié)語
與工控機(jī)、單片機(jī)相比，可編程控制器廣泛應(yīng)用，使包裝機(jī)械自動控制系統(tǒng)的開發(fā)更加簡單，周期更短，使用更可靠、維護(hù)更簡便，大大地提高了經(jīng)濟(jì)效益。

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