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1引言
現(xiàn)代社會(huì)對(duì)商品的包裝要求越來(lái)越高。為了使被包裝的物品整齊美觀，具有良好的包裝質(zhì)量，要求包裝機(jī)具有精確的運(yùn)動(dòng)、定位精度、高生產(chǎn)率和一定的靈活性，因此對(duì)包裝機(jī)的控制要求越來(lái)越高。傳統(tǒng)的繼電器已經(jīng)不能滿(mǎn)足現(xiàn)代生產(chǎn)的要求，因此市場(chǎng)迫切需要開(kāi)發(fā)高效、經(jīng)濟(jì)、靈活的新型包裝機(jī)械。介紹了一種基于可編程控制器的小袋包裝機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，詳細(xì)介紹了控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。
1自動(dòng)小袋包裝機(jī)的工作原理
自動(dòng)小袋包裝機(jī)具有制袋、灌裝、封口、日期打印、切袋膜等功能。其工作原理是在按規(guī)定的供膜要求安裝好膜卷后，通過(guò)同步帶輪由移袋電機(jī)驅(qū)動(dòng)的兩組同步帶驅(qū)動(dòng)膜卷。當(dāng)膠片通過(guò)打印機(jī)時(shí)，所需的生產(chǎn)日期可以自動(dòng)打印。薄膜通過(guò)翻領(lǐng)成型機(jī)，用縱向密封裝置縱向密封制成袋筒，用橫向密封裝置對(duì)袋筒進(jìn)行下橫向密封(此時(shí)，上下橫向密封同時(shí)進(jìn)行，用刀片從上下橫向密封的中間切割袋膜。檢測(cè)料斗的料位，電控系統(tǒng)自動(dòng)控制給料機(jī)的啟停，使料斗內(nèi)的物料保持在一定高度，形成穩(wěn)定的物料壓力，保證計(jì)量精度的穩(wěn)定。將量杯裝滿(mǎn)材料后，用刮刀將杯口以外的材料刮平。當(dāng)物料的表觀比重發(fā)生變化時(shí)，可以通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)計(jì)量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的手輪來(lái)改變量杯的體積，以滿(mǎn)足計(jì)量精度的要求。物料通過(guò)下部料筒流入袋膜，用于上部水平密封。上下水平密封過(guò)程完成后，裝有物料的袋膜靠自身重量自動(dòng)從滑板輸出機(jī)中掉出。
2PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
2.1PLC選擇
在包裝機(jī)電子控制部分的設(shè)計(jì)中，考慮到包裝機(jī)操作復(fù)雜、傳感器多、干擾大，以及PLC可靠性高、控制功能強(qiáng)、編程方便等優(yōu)點(diǎn)，作者采用可編程控制器作為其主控制器?？刂葡到y(tǒng)采用日本某公司生產(chǎn)的FX2N-48MR可編程控制器，選擇交流電源、DC24V電源輸入和繼電器輸出。FX2N系列PLC是某公司近年推出的高性能小型整體式PLC，每一步都有基本指令，可以實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)行。
0.08微秒。程序最大容量為16K步，基本指令27條，步進(jìn)指令2條，功能指令298條。內(nèi)置高速計(jì)數(shù)器和豐富的內(nèi)部組件，是一款功能強(qiáng)大的小型PLC。由于其結(jié)構(gòu)緊湊、執(zhí)行速度快、功能強(qiáng)大、性?xún)r(jià)比高，滿(mǎn)足了該系統(tǒng)的所有要求。
2.2硬件配置
系統(tǒng)硬件配置結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，包括中央處理器和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)、指示燈)，控制元件(交流接觸器、電磁閥)，執(zhí)行元件(電機(jī)、氣缸)。觸摸屏作為設(shè)備控制的操作界面，接收操作人員的操作指令，指示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，顯示機(jī)器的啟停、功能切換、工況檢測(cè)、數(shù)據(jù)輸入和修改、運(yùn)行狀態(tài)、故障報(bào)警等。菜單的形式，使得參數(shù)配置更加方便；檢測(cè)元件檢測(cè)液位計(jì)、進(jìn)料結(jié)束信號(hào)和各部分的動(dòng)作完成情況；PLC自動(dòng)循環(huán)掃描各輸入輸出點(diǎn)的當(dāng)前狀態(tài)，根據(jù)梯形圖程序確定的邏輯關(guān)系更新輸出點(diǎn)的狀態(tài)，通過(guò)接通和斷開(kāi)交流接觸器和換向電磁閥來(lái)控制電機(jī)的啟停和氣缸的動(dòng)作，從而完成從卷膜到出料全過(guò)程的自動(dòng)控制。

2.3輸入輸出點(diǎn)分布
自動(dòng)包裝機(jī)的工藝流程包括制袋、灌裝、封口和冷卻。包裝機(jī)控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)包括:啟動(dòng)、停止和緊急停止信號(hào)、安全門(mén)開(kāi)關(guān)檢測(cè)、卷膜袋長(zhǎng)彩標(biāo)檢測(cè)、缺袋檢測(cè)、定量灌裝部分返回的物料灌裝信號(hào)、動(dòng)盤(pán)到位檢測(cè)、水平封口到位檢測(cè)、水平封口釋放檢測(cè)、水平和垂直封口結(jié)束檢測(cè)。輸出信號(hào)包括:卷膜牽引啟動(dòng)、卷膜橫封控制(熱封入)、卷膜橫封端(熱封回)、防過(guò)沖剎車(chē)控制、水冷控制、卷膜縱封控制、卷膜切刀控制、打印控制、分度電機(jī)控制、攪拌和送料電機(jī)啟?？刂菩盘?hào)等?；谏鲜隹刂埔螅紤]到整個(gè)控制系統(tǒng)的總成本和備用點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)選擇了24個(gè)輸入點(diǎn)和24個(gè)輸出點(diǎn)的PLC基本單元。輸入輸出點(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)軟件由人機(jī)界面程序和PLC主控程序兩部分組成。人機(jī)交互界面程序完成操作員與PLC之間的對(duì)話，主要是各操作畫(huà)面與各操作畫(huà)面各按鍵動(dòng)作對(duì)應(yīng)的PLC程序控制位之間的相互切換。例如，可以在圖2中選擇操作模式，并且可以在圖3中修改時(shí)間參數(shù)。

自動(dòng)包裝系統(tǒng)的主要程序流程如圖4所示。系統(tǒng)運(yùn)行前，需要判斷水平密封和垂直密封的溫度是否達(dá)到設(shè)定溫度，安全門(mén)是否關(guān)閉。同時(shí)也用于檢測(cè)控制設(shè)備是否有問(wèn)題。如果出現(xiàn)錯(cuò)誤，程序無(wú)法正常工作，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)進(jìn)行故障排除。然后判斷手動(dòng)和自動(dòng)狀態(tài)，如果是手動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)行手動(dòng)操作，如果是自動(dòng)狀態(tài)，設(shè)置相關(guān)參數(shù)，然后進(jìn)行循環(huán)工序。

4結(jié)論
本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)簡(jiǎn)單、易操作、產(chǎn)品范圍廣。經(jīng)過(guò)一年多的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行和改進(jìn)，系統(tǒng)表明采用可編程控制器集中控制達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)效果。包裝規(guī)格為500克/袋或100克/袋，定量速度為60袋/分鐘，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)，大大提高工作效率。

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