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 某石化公司化工三廠原橡膠裝置薄膜包裝機(jī)控制部分由繼電器搭接而成。橡膠薄膜經(jīng)常出現(xiàn)因溫度加熱不足，使上下薄膜粘合不上；或者因溫度加熱過度，使上下薄膜燙壞出現(xiàn)漏洞。另外， 繼電器響應(yīng)時(shí)間過長，嚴(yán)重影響包裝速度。為了減少經(jīng)濟(jì)損失，使橡膠包裝整齊、美觀，研制高效、經(jīng)濟(jì)的新型包裝機(jī)械是生產(chǎn)的迫切需求。

1. 工藝概況

薄膜包裝機(jī)的功能是在紙袋包裝之前用聚乙烯薄膜將膠塊封裝起來。該薄膜包裝機(jī)由膠塊送入裝置、薄膜供應(yīng)裝置、薄膜熱封裝置、膠塊送出裝置和機(jī)架組成。裝置既能獨(dú)立完成某個(gè)工序所規(guī)定的動作實(shí)現(xiàn)本身的功能，又能互相協(xié)調(diào)動作實(shí)現(xiàn)薄膜封裝的功能［1］。

整個(gè)包裝輸送過程由PLC控制。薄膜包裝機(jī)兩側(cè)拉門帶有開門斷電自動保護(hù)裝置。薄膜包裝機(jī)的控制系統(tǒng)是控制和協(xié)調(diào)包裝機(jī)各個(gè)機(jī)構(gòu)的動作，使包裝機(jī)按照工藝流程來完成生產(chǎn)過程［2］。工藝過程見圖1。

上游輸送來的膠塊經(jīng)輸送機(jī)送至熱封位置后，輸送電機(jī)停止，同時(shí)縱封和橫封氣缸電磁閥通電，當(dāng)上下熱封機(jī)構(gòu)接觸時(shí)加熱器開始加熱，延時(shí)一定時(shí)間（通過觸摸屏設(shè)定）后加熱停止、切膜刀伸出將膜切斷，繼續(xù)延時(shí)一定時(shí)間（通過觸摸屏設(shè)定）后，縱封和橫封氣缸電磁閥斷電，各機(jī)構(gòu)復(fù)位， 等待下一膠塊。

1.控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1.1系統(tǒng)組成

電控系統(tǒng)原理見圖2。

 

圖2 中電控系統(tǒng)包括核心單元PLC 單元、檢測元件（磁環(huán)開關(guān)、光電開關(guān)）、操作面板、控制元件（電磁閥）以及執(zhí)行機(jī)件（電機(jī)和氣缸）等幾個(gè)部分。操作面板作為操作人員與設(shè)備之間的界面， 接收來自操作人員的操作指令并指示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)；PLC 程序自動循環(huán)掃描各個(gè)輸入輸出點(diǎn)的當(dāng)前狀態(tài)，并根據(jù)程序（梯形圖）所確定的邏輯關(guān)系更新輸出點(diǎn)的狀態(tài)，通過電磁閥和接觸器來控制氣缸和電機(jī)的動作，通過溫控器控制加熱片溫度， 從而完成整個(gè)生產(chǎn)過程的自動控制［3］。

1.2控制過程

合格的膠塊進(jìn)入薄膜包裝機(jī)。當(dāng)生產(chǎn)線輸送來的裸膠塊到達(dá)熱封緩?fù)９怆?/span>（SG1），吹膜閥（YV4）啟動，儀表風(fēng)將薄膜吹成袋狀方便膠塊進(jìn) 入，上下覆蓋薄膜的裸膠塊送至熱封位置，當(dāng)觸動壓膜到位開關(guān)（SQ1）后，縱封閥、橫封閥通電，縱 封、橫封壓膜氣缸動作，將薄膜壓實(shí)，與加熱器充分接觸，此時(shí)，若縱缸到位開關(guān)（SQ3A，B）同時(shí)接通，則切刀閥（YV3）斷續(xù)通電2 次，切膜氣缸帶動切刀將膜切斷。加熱器開始加熱，延時(shí)一定時(shí)間后，加熱停止，冷卻閥（YV5）通電，向2 個(gè)加熱器和薄膜熱封位置吹壓縮空氣，加速薄膜冷卻，同時(shí)給加熱器降溫。冷卻一段時(shí)間，加熱裝置復(fù)位，輸送機(jī)將包裝好的膠塊輸送至下游設(shè)備［4］。

當(dāng)熱封裝置工作時(shí)，若又有膠塊輸送來，則輸入輸送電機(jī)緩?fù)?，直到熱封裝置復(fù)位，繼續(xù)開始輸送?，F(xiàn)場元器件位置見圖3。

觸摸屏具有可顯示字符、圖形、內(nèi)存數(shù)據(jù)、棒圖顯示等功能。還具有數(shù)據(jù)輸入、開關(guān)輸入功能。3 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)軟件由2 部分組成。人機(jī)交互界面程序和PLC主控程序。

 

 

人機(jī)交互界面程序主要進(jìn)行操作人員與PLC 系統(tǒng)之間的對話，完成各個(gè)操作畫面之間的相互切換和操作畫面各個(gè)按鈕動作對應(yīng)的PLC 程序控制。操作畫面見圖4。

1.3輸入輸出點(diǎn)分配

PLC 采用歐姆龍公司CP1L 系列CPU，該設(shè)計(jì)選用輸入36 點(diǎn)、輸出24 點(diǎn)的PLC 基本單元（備用點(diǎn)15%余量）。

1.4熱封溫度控制

溫度控制采用進(jìn)口電加熱片，可以直接在觸摸屏上設(shè)置加熱溫度，可直接讀取，并可以方便的手動增減，調(diào)整熱封效果達(dá)到最佳。老式熱合機(jī)的加熱方式主要有2 種，1 種為溫度可控恒溫加熱，另1 種為時(shí)間可控溫度不可控的脈沖加熱型式，新式熱合機(jī)加熱方式吸收了前兩者的優(yōu)點(diǎn)使用進(jìn)口溫度控制器對加熱片的溫度進(jìn)行精確控制，同時(shí)加熱時(shí)間也可以調(diào)節(jié)，為溫度可精確控制的脈沖加熱型式。加熱片的加熱溫度和加熱時(shí)間通過觸摸屏進(jìn)行設(shè)定，觸摸屏與PLC 之間通過通訊電纜連接將數(shù)據(jù)傳送給PLC，PLC 經(jīng)過處理后將參數(shù)通過通訊電纜傳送給溫度控制器；溫度控制器將加熱片的實(shí)時(shí)溫度傳送給PLC，再由PLC 傳送給觸摸屏進(jìn)行顯示。加熱片供電電纜與信號電纜要求分開布線，信號電纜要求屏蔽并做好接地以防止干擾。

該控制器具有控制加熱速度快、熱封效果好等特點(diǎn)，同時(shí)具有加熱線路的故障自診斷功能，并可通過與PLC 通訊指出線路故障點(diǎn)的具體區(qū)域。熱封控制器的加熱溫度目標(biāo)值也通過觸摸屏操作界面進(jìn)行設(shè)定［5］。???????

2.觸摸屏

系統(tǒng)進(jìn)行溫度設(shè)定及監(jiān)控時(shí)須進(jìn)入的畫面， 畫面最上方為實(shí)時(shí)溫度數(shù)字顯示窗口，右側(cè)為溫控器故障復(fù)位按鈕（縱封溫控器、橫封溫控器），以及 進(jìn)入 溫  控  器  設(shè) 置 的 畫  面  切  換   按   鈕，見  圖  5。

主控程序主要采用與歐姆 CP1L 配套的CX-One 軟件。該軟件集成了OMRON 的PLC 和Components 的支持軟件，提供了 1 個(gè)基于 CPS

（Component and Network PROFILE Sheet）集成開發(fā)環(huán)境。同時(shí)，可以在IO 表內(nèi)設(shè)定CPU Bus 單元和特殊單元，不需要手動設(shè)定和區(qū)分地址。CX-One 軟件的CPU Bus 單元和特殊單元設(shè)定可以在線對實(shí)際PLC 的CPU Bus 單元和特殊單元設(shè)定進(jìn)行比較，將不符和的單元標(biāo)出，見圖6。

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3. 結(jié)束語

在分析了原橡膠裝置薄膜包裝機(jī)存在的問題基礎(chǔ)上，成功的設(shè)計(jì)了薄膜包裝機(jī)的控制系統(tǒng)。經(jīng)過1 a 的現(xiàn)場運(yùn)行，結(jié)果表明，采用PLC 系統(tǒng)進(jìn)行控制，達(dá)到了預(yù)期效果，且薄膜粘合清晰、美觀，膠塊塑封整齊，提高了橡膠裝置薄膜包裝速度和包裝質(zhì)量。

 

 

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