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1 前言

包裝機(jī)械是集機(jī)、電、光、磁等為一體的綜合性較 強(qiáng)的機(jī)械產(chǎn)品，目前正朝著速度更快、性能更強(qiáng)、自動(dòng) 化程度更高的方向發(fā)展。枕式包裝機(jī)也不例外,它是一 種高效連續(xù)包裝機(jī)，能完成多種物品的包裝，要求定位 精度準(zhǔn)確，包裝速度高。基于PLC和觸摸屏技術(shù)的枕 式包裝機(jī)控制系統(tǒng),可以更好地滿足包裝生產(chǎn)的要求， 提高生產(chǎn)效率。PLC具有功能強(qiáng)、可編程、智能化等特 點(diǎn)，可根據(jù)生產(chǎn)工藝要求編制程序，直接對(duì)設(shè)備進(jìn)行控 制。觸摸屏簡(jiǎn)稱PT,是專為PLC應(yīng)用而設(shè)計(jì)的一種高 科技人機(jī)界面產(chǎn)品，具有強(qiáng)大顯示和操作功能，對(duì)生產(chǎn) 現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)控。目前,PLC和觸摸屏控制技術(shù)已成為 工控領(lǐng)域中一種重要的控制方式。

2系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

枕式包裝機(jī)要自動(dòng)完成制袋、封口、切斷、成品輸 出等功能。為使包裝產(chǎn)品整齊、封口質(zhì)量好，要求對(duì)包 裝材料進(jìn)行準(zhǔn)確定位，有效控制熱封溫度，因此對(duì)包裝 機(jī)的控制要求較高。圖1為PLC和觸摸屏控制的傳動(dòng) 結(jié)構(gòu)框圖。主電機(jī)為三相異步電機(jī)，經(jīng)中間機(jī)構(gòu)傳入輸 送輻和縱封,根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)率要求，其速度由PLC控 制的變頻器來調(diào)節(jié)。包裝機(jī)橫封的運(yùn)動(dòng)相對(duì)較復(fù)雜，封 口時(shí)橫封速度要慢，使包裝材料被可靠封住，空走時(shí)速 度要快，以確保橫封速度與包裝材料的供送速度相匹 配。由于包裝材料在輸送過程中受張力變化等因素的 影響，使包裝材料的供送速度與封切速度不同步而產(chǎn) 生偏差，因此，需隨時(shí)校正，使封切點(diǎn)位置與色標(biāo)對(duì)正。 鑒于此，橫封機(jī)構(gòu)直接由步進(jìn)電機(jī)來驅(qū)動(dòng)，當(dāng)包裝速度 確定后，縱封速度保持不變，再根據(jù)袋長(zhǎng)(色標(biāo)間距)要 求，由PLC確定步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角。另外,檢測(cè)并 比較色標(biāo)信號(hào)和封切點(diǎn)位置信號(hào)，判定封切點(diǎn)位置是 正常、滯后還是超前,從而修正步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。不同 包裝材料其熱封溫度也不同，當(dāng)包裝速度高時(shí),熱封溫 度也高，當(dāng)包裝速度低時(shí),熱封溫度也低，由PLC完成 對(duì)熱封溫度的檢測(cè)與控制。

3系統(tǒng)硬件組成

系統(tǒng)PLC選擇某公司的FXi"4MR基本型，有14個(gè)輸入點(diǎn)，10 個(gè)繼電器輸岀點(diǎn)。增加擴(kuò)展模塊FX2N-4AD,它為四通 道輸入A/D轉(zhuǎn)換模塊，可通過用戶配線設(shè)定輸入，模 擬量范圍是4 mA到20 mA或一10 V到10 V DC,最 大分辨率為12位,增加通信模塊FXin-232-BD和 FXin-485-BD,用于與其它設(shè)備進(jìn)行串行通訊。

縱橫封溫度的測(cè)量選用熱電阻(P.100)和溫度變 送模塊(WB),WB的輸出為4?20 mA,這2路溫度信 號(hào)與A/D模塊中的二通道相連，加熱信號(hào)由固態(tài)繼電 器(SSR)控制；PLC通過A/D模塊讀取溫度信號(hào)，與 設(shè)定值比較，利用三菱PLC具有的PID指令，進(jìn)行PID 運(yùn)算，控制Y2、Y3的輸出，實(shí)現(xiàn)溫控。

封切刀的位置信號(hào)由電感式傳感器CPS檢測(cè)，色 標(biāo)信號(hào)的捕捉由光電傳感器GD來檢測(cè)，步進(jìn)電機(jī)選二相混合式步進(jìn)電機(jī)110BYG,該電機(jī)最大扭矩可 達(dá)10 Nm,步矩角為0. 971. 8。,工作電流最大為6A(可 調(diào))，具有較高的工作頻率。步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)模塊選用 SJ-260型驅(qū)動(dòng)器，該驅(qū)動(dòng)器具有很強(qiáng)的抗干擾性，高 頻性能好，起動(dòng)頻率高，運(yùn)行平穩(wěn),CP為SJ-260的脈 沖信號(hào)輸入端,DIR為電機(jī)的正反方向控制端。系統(tǒng) 工作時(shí),PLC檢測(cè)并比較2個(gè)傳感器信號(hào)，通過PLC 的輸出點(diǎn)Y4發(fā)出不同頻率的脈沖信號(hào)來控制 U0BYG的轉(zhuǎn)速，通過輸出點(diǎn)Y5來控制110BYG的轉(zhuǎn) 動(dòng)方向，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的正常運(yùn)行、糾快運(yùn)行或糾慢運(yùn) 行。選用三菱變頻器,型號(hào)為FR-S540-1.5K,用該變頻 器的 RS-485 口與 FXjn-485-BD 相連，PLC 通過 RS485 口發(fā)出通訊指令，對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。PLC通過RS- 485 口最多可與32臺(tái)變頻器實(shí)行通訊。