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引言

現(xiàn)代社會對物品的包裝要求越來越高，為使包裝出的物品整齊、美觀并且具有良好的包裝質(zhì)量，要求包裝機(jī)具有精確的動作、 定位精度及較高的生產(chǎn)率和一定的柔性，因此對包裝機(jī)的控制要 求是越來越高。傳統(tǒng)的繼電器已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代生產(chǎn)的要求了，所 以研制高效、經(jīng)濟(jì)且有一定柔性的新型包裝機(jī)械是市場的迫切需 要。本文著重介紹了一種基于PLC的全自動小袋包裝機(jī)控制系 統(tǒng)，對控制系統(tǒng)中硬件設(shè)計和軟件設(shè)計做了詳細(xì)的介紹。

1全自動小袋包裝機(jī)的工作原理

全自動小袋包裝機(jī)具有制袋、充填、封口、日期打印、切斷袋膜 等功能的包裝設(shè)備。其工作原理是將卷膜按照規(guī)定的供膜要求安 裝好后，卷膜由走袋電機(jī)通過同步帶輪帶動兩組同步帶將薄膜帶 動行進(jìn)。當(dāng)薄膜通過打印器時，可自動打印上需要的生產(chǎn)日期。薄 膜經(jīng)翻領(lǐng)成型器,通過縱封器的縱封將薄膜制成袋筒，袋筒經(jīng)橫封 器進(jìn)行下橫封（此時上、下橫封同時進(jìn)行，袋膜經(jīng)過刀片從上、下橫 封中間切斷，刀片上的為上袋下橫封，刀片下的為下袋上橫封）。物 料通過漏斗的料位檢測，電控系統(tǒng)自動控制上料機(jī)的啟停使漏斗 內(nèi)的物料保持一定的高度，形成穩(wěn)定的料壓，以保證計量精度的穩(wěn) 定性。物料充填量杯后,超出杯口的物料由刮板刮平，當(dāng)物料視比 重變化時，可通過旋轉(zhuǎn)計量調(diào)整機(jī)構(gòu)手輪改變量杯容積，達(dá)到計量 精度要求。物料通過下料筒流入袋膜中進(jìn)行上橫封，上、下橫封工 序完成后，裝有物料的袋膜通過自重，自動落入溜板輸出機(jī)外。

2 PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計

2.1 PLC選型

在包裝機(jī)電控部分的設(shè)計中，考慮到包裝機(jī)運作復(fù)雜,傳感器 多，干擾大，而PLC具有可靠性高、控制功能強(qiáng)、編程方便等優(yōu)點， 筆者采用可編程控制器作為其主控制器。該控制系統(tǒng)采用日本某公司生產(chǎn)的FX2N-48MR型可編程控制器,選用AC電源, DC24V電源輸入，繼電器輸出。FX2N系列PLC是某公司近年來推出的高性能小型整體式PLC,能實現(xiàn)高速運算，基本指令每步 0.08微秒。程序容量最大16K步，基本指令有27條，步進(jìn)指令有2 條，功能指令有298條。內(nèi)附高速計數(shù)器、內(nèi)部元件很豐富,是一種 功能很強(qiáng)大的小型PLC%由于其結(jié)構(gòu)緊湊小巧、執(zhí)行速度快、功能 強(qiáng)大及性價比較高等特點，符合本系統(tǒng)各方面要求。

2.2硬件配置

包括中央處理單元及I/O 擴(kuò)展單元、檢測元件（光電開關(guān)和接近開關(guān)等）、操作面板（觸摸屏，按 鈕開關(guān)和指示燈）、控制元件（交流接觸器和電磁閥）以及執(zhí)行元件 （電動機(jī)和氣缸）等幾部分。觸摸屏作為設(shè)備控制的操作界面，接受來 自操作人員的操作指令并指示設(shè)備的運行狀態(tài)，并以菜單形式顯 示機(jī)器啟停、功能切換、工況檢測、數(shù)據(jù)輸入與修改、運行狀態(tài)、故 障報警等,使參數(shù)組態(tài)變得更為方便;檢測元件檢測料位計量、投料 結(jié)束信號,以及各部分的動作完成情況；PLC自動循環(huán)掃描各個輸 入輸出點的當(dāng)前狀態(tài)，并根據(jù)梯形圖程序所確定的邏輯關(guān)系更新 輸出點的狀態(tài)，通過通斷交流接觸器和換向電磁閥來控制電動機(jī)的啟停和氣缸的動作，從而完成從卷膜輸送到物料排出全過程的

成型、充填、封口、冷卻等幾部分組 成,包裝機(jī)控制系統(tǒng)輸入信號有：啟動、停止及急停信號，安全門開 關(guān)檢測，卷膜袋長色標(biāo)檢測，缺袋檢測，定量充填部分返回物料充 填信號，動盤到位檢測，橫封到位檢測，橫封脫開檢測，橫、縱封結(jié) 束檢測。輸出信號有：卷膜牽引啟動，卷膜橫封控制（熱封進(jìn)），卷膜 橫封結(jié)束（熱封退），防止過沖剎車控制，水冷卻控制，卷膜縱封控 制,卷膜切刀控制，打印控制，轉(zhuǎn)位電機(jī)控制,攪拌送料電機(jī)啟?？?制信號等。綜合上述控制要求，并基于整個控制系統(tǒng)總成本及備用 點考慮，本設(shè)計選用輸入24點、輸出24點的PLC基本單元。I/O 點分配如表1所示。

3控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

控制系統(tǒng)軟件由兩方面組成：即人機(jī)交互界面程序和PLC主 控程序。人機(jī)交互界面程序完成操作人員同PLC之間的對話，主 要是各個操作畫面之間的相互切換和每個操作畫面各個按鍵動作 所對應(yīng)的PLC程序的控制位。

4結(jié)語

本文所設(shè)計的系統(tǒng)簡單，易于操作，加工產(chǎn)品范圍廣。該系統(tǒng) 經(jīng)過一年多的現(xiàn)場運行及完善表明，采用PLC集中進(jìn)行控制，達(dá) 到了預(yù)期設(shè)計效果，包裝規(guī)格為500g/袋或lOOOg/袋，定量速 度為60袋/min，計量精度為±1%。可廣泛應(yīng)用于食品、糧食、醫(yī) 藥、化工等行業(yè)，大大提高了工作效率。

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