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隨著自動(dòng)化程度的提高，包裝機(jī)的操作、維護(hù)和日常保養(yǎng)更加方便簡(jiǎn)單，降低了對(duì)操作人員的專業(yè)技能要求，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，有效減輕了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度并降低能源和資源的消耗。傳統(tǒng)的敞口包裝機(jī)采用繼電器控制線路，其主要缺點(diǎn)是接線復(fù)雜、觸點(diǎn)誤動(dòng)作多、故障率高、自動(dòng)化程度不高。PLC 作為一種基于工業(yè)電氣控制特點(diǎn)設(shè)計(jì)的自動(dòng)化控制產(chǎn)品，因其功能強(qiáng)、成本低、編程簡(jiǎn)單、體積小而逐步取代了繼電器控制線路。液壓設(shè)備以其“柔性”動(dòng)力傳動(dòng)和單一的直線驅(qū)動(dòng)力，使系統(tǒng)具有較長(zhǎng)的生命周期和較高的工作效率。因此，自動(dòng)化包裝機(jī)控制系統(tǒng)首選液壓傳動(dòng)與PLC 電氣控制系統(tǒng)相結(jié)合的電液控制系統(tǒng)。
1 PLC 簡(jiǎn)介
1.1 PLC 的定義
PLC 的定義有許多種。國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）對(duì)PLC 的定義是：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存貯器，用來(lái)在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。
PLC 具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。PLC 在工業(yè)自動(dòng)化控制特別是順序控制中的地位，是無(wú)法取代的。
1.2 PLC 的構(gòu)成
從結(jié)構(gòu)上分，PLC 分為固定式和組合式（模塊式）2 種。固定式PLC 包括CPU 板、IO 板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式PLC 包括CPU 模塊、IO 模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。
1.3 PLC 故障處理
如果PLC 停止在某些輸出的地方，一般是處于中間狀態(tài)，則查找引起下一步操作發(fā)生的信號(hào)。編程器會(huì)顯示那個(gè)信號(hào)的ONOFF 狀態(tài)。
如果輸入信號(hào)，將編程器顯示的狀態(tài)與輸入模塊的LED 指示作比較，結(jié)果不一致，則更換輸入模塊。若發(fā)現(xiàn)在擴(kuò)展框架上有多個(gè)模塊要更換，那么在您更換模塊之前，應(yīng)先檢查IO 擴(kuò)展電纜和它的連接情況。
如果輸入狀態(tài)與輸入模塊的LED 指示一致，就要比較一下發(fā)光二極管與輸入裝置（按鈕、限位開關(guān)等）的狀態(tài)。若兩者不同，測(cè)量一下輸入模塊，如發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題，需要更換IO 裝置，現(xiàn)場(chǎng)接線或電源；否則，要更換輸入模塊。
若信號(hào)沒(méi)有輸出或輸出的狀態(tài)不同，就得用編程器檢查輸出的驅(qū)動(dòng)邏輯，并檢查程序清單。檢查應(yīng)按從右到左進(jìn)行，找出第一個(gè)不接通的觸點(diǎn)，如沒(méi)有通的那個(gè)是輸入，就按第二步和第三步檢查該輸入點(diǎn)。要確認(rèn)使主控繼電器不影響邏輯操作。信號(hào)是定時(shí)器，而且停在小于999.9 的非零值上，則要更換CPU 模塊。
如果該信號(hào)控制一個(gè)計(jì)數(shù)器，首先檢查控制復(fù)位的邏輯，然后是計(jì)數(shù)器信號(hào)。
2 自動(dòng)敞口包裝機(jī)控制系統(tǒng)工作原理
整個(gè)系統(tǒng)由液壓系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)組成。液壓系統(tǒng)由4 種主要元件組成，即動(dòng)力元件（氣壓泵）、執(zhí)行元件（氣壓缸）、控制元件（電磁閥）、輔助元件（稱重控制器、皮帶機(jī)等）。其
自動(dòng)敞口包裝機(jī)執(zhí)行結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，屬于順序控制結(jié)構(gòu)，氣壓缸動(dòng)作完成之后必須回到原來(lái)的位置上，否則就會(huì)啟動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。
各工序簡(jiǎn)述如下：（1）設(shè)備開始運(yùn)行，動(dòng)力元件（氣壓泵）開始運(yùn)行。（2）執(zhí)行元件（氣壓缸）打開。（3）當(dāng)包裝帶套在下料口時(shí)，執(zhí)行元件（氣壓缸）閉合，將包裝袋閉合。（4）上部下料閥門打開，稱重控制器工作，設(shè)定重量的物料進(jìn)入包裝機(jī)小料倉(cāng)。（5）下部下料閥打開，物料進(jìn)入包裝袋，到設(shè)定重量的公差范圍內(nèi)閉合。（6）執(zhí)行元件（氣壓缸）打開，將包裝袋落入運(yùn)輸皮帶上，就結(jié)束了一個(gè)自動(dòng)控制過(guò)程。
3 自動(dòng)敞口包裝機(jī)電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
3.1 電氣控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
PLC 是整個(gè)控制系統(tǒng)構(gòu)成的核心，動(dòng)作傳輸信號(hào)采用按鈕、限位開關(guān)直接和PLC 輸入端相連，簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)。PLC 輸出端直接和主要控制信號(hào)、指示信號(hào)、報(bào)警信號(hào)及控制器件相連。各種控制邏輯以及時(shí)間控制完全在PLC 內(nèi)部通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)。為保證系統(tǒng)的安全，該設(shè)備除了料門氣壓缸外，其余所有氣壓缸的回位都有行程開關(guān)作為位置指示。氣壓缸的伸出是按時(shí)間控制，其回縮是行程控制。當(dāng)氣壓缸在規(guī)定時(shí)間內(nèi)的回位動(dòng)作信號(hào)沒(méi)有返回，則控制系統(tǒng)立即報(bào)警以提醒工作者注意，但系統(tǒng)本身并不動(dòng)作。
采用以PLC 為核心的控制裝置在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，其選型與應(yīng)用程序是其中的2 個(gè)關(guān)鍵所在。正確合理地選用PLC 尤為重要，它涉及整個(gè)PLC 控制系統(tǒng)的配置、程序設(shè)計(jì)和控制要求的實(shí)現(xiàn)。根據(jù)對(duì)工藝的分析及對(duì)各種特殊功能的設(shè)計(jì)，整個(gè)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)需要20 個(gè)輸入點(diǎn)和18 個(gè)輸出點(diǎn)，考慮到生產(chǎn)工藝的改進(jìn)及系統(tǒng)的可塑性，選用日本三菱公司的FX2N-48MR 可編程控制器。其IO 端子及內(nèi)部繼電器分配如下文所述。輸入：X0—自動(dòng)開關(guān)；X1—電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)；X2—包裝袋打開；X3—氣壓缸閉合；X4—上部下料閥門打開；X5—稱重控制判別；X6—料倉(cāng)閥門打開；X7—下部下料閥門打開；X10—判別公差范圍；X11—氣壓缸打開；X12—釋放包裝袋控制信號(hào)；X13—變頻調(diào)速；X14—下料方式；X15—切口方式；X16—溫度控制；X17—濕度控制；X20—定點(diǎn)?？浚籜21—面板顯示；X22—電壓功率微調(diào)；X23—緊急停止。
輸出：Y0—電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；Y1—加壓；Y2—氣壓缸閉合；Y3—上部下料閥門打開；Y4—稱重控制判別；Y5—料倉(cāng)閥門打開；Y6—下部下料閥門打開；Y7—判別公差范圍；Y10—氣壓缸打開；Y11—釋放包裝袋控制信號(hào)；Y12—電動(dòng)機(jī)異常信號(hào)；Y13—氣壓缸閉合異常信號(hào)；Y14—上部下料閥門異常信號(hào)；Y15—下部下料閥門異常信號(hào)；Y16—料倉(cāng)閥門異常信號(hào)；Y17—氣壓缸打開異常信號(hào)；Y20—釋放控制異常信號(hào)；Y21—報(bào)警器。
內(nèi)部繼電器：T0～T11，功能為定時(shí)器；M8002，功能為初始化。
3.2 電氣控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
根據(jù)自動(dòng)敞口包裝機(jī)工藝流程可知，其工作過(guò)程是典型的順序控制，故采用順序設(shè)計(jì)法?？刂瞥绦蚍譃槭謩?dòng)控制和自動(dòng)控制。其中手動(dòng)控制主要用于設(shè)備的調(diào)試和檢修，正常生產(chǎn)是運(yùn)行在自動(dòng)控制狀態(tài)。為避免誤操作，在編程時(shí)尤其要注意聯(lián)鎖保護(hù)。
順序控制設(shè)計(jì)法是一種對(duì)那些按動(dòng)作的先后順序進(jìn)行控制的系統(tǒng)，適宜使用順序設(shè)計(jì)法編程，而且在順序控制設(shè)計(jì)法編程時(shí)，順序功能圖能很清楚地表示各個(gè)工作點(diǎn)的功能、點(diǎn)與點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)換順序及其轉(zhuǎn)換條件。
4 結(jié)語(yǔ)
采用PLC 設(shè)計(jì)系統(tǒng)，可以縮短設(shè)計(jì)周期，安裝調(diào)試十分方便。特別是程序部分，可事先在實(shí)驗(yàn)室調(diào)試好，現(xiàn)場(chǎng)只要把事先調(diào)試好的程序輸入PLC，在工藝條件滿足的情況下，設(shè)備即可投入運(yùn)行。由于PLC 自動(dòng)控制的靈活性，可在現(xiàn)場(chǎng)改變某些工藝參數(shù)，改變動(dòng)作順序，增加系統(tǒng)功能。該控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便，具有一定的推廣價(jià)值。

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