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0前言
隨著自動化技術(shù)的發(fā)展，包裝機已全部實現(xiàn)了自動化。自動包裝機一般分為半自動包裝機和全自動包裝機兩種，由人工供給包裝材料（容器）和內(nèi)裝物，但能自動完成其它包裝工序的機器稱為半自動包裝機，自動完成主要包裝工序和其它輔助包裝工序的機器稱為全自動包裝機。
采用HOLLiASLECG3系列小型PLC控制的全自動包裝機是集機電一體化、光電檢測、步進電機自動跟蹤糾偏等功能于一體的多用途自動包裝機，該包裝機具有電眼跟蹤、PLC控制、無級變速糾偏等功能，計量精確，符合行業(yè)標準，并且具有性能穩(wěn)定、操作維護方便、效率高等特點[1]。
包裝機控制系統(tǒng)的作用是保證工作機械的所有機構(gòu)能夠嚴格按照預定的順序，協(xié)調(diào)、有節(jié)奏地實現(xiàn)動作的運動和停止，使工作循環(huán)周而復始地進行?？刂葡到y(tǒng)對生產(chǎn)效率和工作可靠性的影響很大，因此要求控制系統(tǒng)準確、靈敏、可靠、耐用、調(diào)整方便。
PLC是計算機技術(shù)與繼電器常規(guī)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是近年來發(fā)展最迅速、應(yīng)用最廣泛的工業(yè)自動化控制裝置之一[2]。PLC具有體積小、可靠性高、編程方便等優(yōu)點，非常適合用于包裝機控制系統(tǒng)[1]。
1包裝機的工作過程
DXD系列包裝機廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化妝品、化工、茶葉、種子等顆粒狀、片狀、粉狀及半流體狀物料包裝，其包裝工藝流程包括制袋、送料、充填、封口、切袋等工序，如圖1所示。下面分別說明制袋系統(tǒng)、送料計量系統(tǒng)和封口切袋系統(tǒng)的工作過程。

（1）制袋系統(tǒng)
啟動拉袋電機，則拉袋電機帶動卷筒狀塑料薄膜包裝材料轉(zhuǎn)動，塑料薄膜包裝材料通過牽引輥輪和制袋器制成包裝袋。每個包裝袋上都有特定的商標和圖案。在自動包裝作業(yè)中，保持商品的商標和圖案位置正確是包裝的基本要求。為了保證包裝袋圖案的準確性和包裝袋長度的一致性，在包裝生產(chǎn)線上安裝有色標傳感器，用于檢測和判斷包裝袋是否拉伸到位。當包裝袋拉伸到位時，色標傳感器就發(fā)出信號，拉袋電機停止，開始送料計量。
（2）根據(jù)送料計量系統(tǒng)
啟動送料電機后，送料開始。在端口處安裝有計數(shù)傳感器用于對物料進行計數(shù)。計數(shù)傳感器用來測定每一規(guī)定批次的物料數(shù)量，當計數(shù)傳感器的計數(shù)值達到設(shè)定值后，送料電機停止，充填過程結(jié)束，開始包裝袋的封口和切袋過程。
（3）封口切袋系統(tǒng)
物料被填到包裝袋后，需要對包裝袋進行封口。包裝袋的封口由封口器完成。每次送料結(jié)束后，封口器開始封口。封口結(jié)束后，需要對包裝袋進行切袋。包裝袋的切袋由切袋器完成。一般情況下，包裝袋達到一定數(shù)量以后再進行切袋，而不是每次充填后，就立即切袋。所以每次充填完成后，需要判斷是否達到切袋的數(shù)量。如果達到切袋的數(shù)量，則完成切袋過程。否則不完成切袋過程，開始下一個包裝循環(huán)。
2包裝過程對控制系統(tǒng)的要求
包裝機的控制要求比較復雜。拉袋電機和送料電機都是步進電機，控制系統(tǒng)的主要作用就是協(xié)調(diào)這兩個步進電機的運動。在圖1中，色標傳感器和計數(shù)器傳感器都是光電傳感器。色標傳感器是用于判斷包裝袋是否拉伸到位。計數(shù)傳感器是用于對充填的物料進行計數(shù)，以確定充填的數(shù)量。這兩個光電傳感器所采集的信號用于控制步進電機的啟停。包裝機需要手動和自動兩種控制方式，在一般情況下用自動控制方式，在調(diào)試或者有故障時用手動控制方式。
（1）自動控制方式
按下啟動按鈕，拉袋電機根據(jù)預先設(shè)定的各種參數(shù)啟動。在包裝過程中，必須保證每個包裝袋上都有商標圖案，因此在一定范圍內(nèi)拉袋電機不能停止。PLC實時檢測步進電機的進給量。如果包裝袋拉伸到位，則色標傳感器的信號為TRUE，拉袋電機停止，送料電機啟動。
送料電機根據(jù)預先設(shè)定的參數(shù)啟動，計數(shù)傳感器開始工作，送料開始。每次充填的物料數(shù)量都是一定的。在送料過程中，計數(shù)傳感器對包裝物料進行計數(shù)，測量物料的數(shù)量，并把測量值實時送入PLC。當包裝物料的測量值達到預先的設(shè)定值時，PLC發(fā)出信號，送料電機停止，送料過程結(jié)束，封口切袋過程開始。
采用PLC的內(nèi)部計數(shù)器對包裝袋進行計數(shù)。送料電機每停止一次，包裝袋計數(shù)器加1，實現(xiàn)包裝袋的計數(shù)。同時，根據(jù)包裝袋的數(shù)量，判斷是否切袋。應(yīng)當確保包裝機的封口切袋過程不在制袋過程中進行，封口切袋過程與制袋過程必須加以互鎖。
（2）手動控制方式
在調(diào)試或者緊急情況下，可以使用手動控制方式。在這種方式下，拉袋過程和送料過程可以分別啟動和停止，封口過程和切袋也可以分別啟動和停止。
3包裝機PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計
（1）PLC的選型
根據(jù)上述工藝流程和控制要求，PLC控制系統(tǒng)的I/O點共有14個，其中開關(guān)量輸入點10個，開關(guān)量輸出點4個。根據(jù)輸入和輸出的要求，用1個24點HOLLiASCPU模塊LM3106（圖2）作為整個控制系統(tǒng)的核心部分，其I/O點分配如表1所示[3]。

（2）步進電機的選型
本系統(tǒng)的步進電機選用某公司的28BYG250C-SASSMQ-0071型步進電機（圖3），
步進電機驅(qū)動器選用某公司的SH-20403型步進電機驅(qū)動器（圖4）。PLC的CPU模塊LM3106有兩個高速脈沖輸出端口QX0.3和QX1.1，最高頻率可以達到20kHz，每個端口可以分別與一個步進電機驅(qū)動器相連，控制步進電機驅(qū)動器的動作，進而控制拉袋步進電機和送料步進電機的運行[3]。

（3）傳感器的選型
在包裝機的控制系統(tǒng)中，使用了色標傳感器和計數(shù)傳感器。色標傳感器用來檢測和判斷包裝袋是否拉伸到位，計數(shù)傳感器用來測定每一規(guī)定批次的物料數(shù)量。
色標傳感器選用GDK-111R色標傳感器。GDK-111R色標傳感器具有靈敏度高、響應(yīng)速度快、抗背景光干擾能力強、結(jié)構(gòu)緊湊、使用方便等特點，因此能夠可靠地檢測微小色差。GDK-111R色標傳感器上集成了NPN型放大器，PLC需要源型輸入，公共端需要接24V電壓，其響應(yīng)時間為100μs，測量距離為10mm[3]。
計數(shù)器傳感器的選用Keyence的LV-H37系列小光點、長距離、定向反射型激光傳感器，其激光的光點直徑約50μm，檢測距離最長可達100mm，在定位和檢測小物體方面有著極其突出的表現(xiàn)。與LV-H37系列激光傳感器配套使用的放大器選用Keyence的LV-21A型放大器，其反應(yīng)時間僅為80μs，每秒可以檢測多達6250個標的物。LV-21A型放大器是NPN型放大器，負載需要接正端，將其接入PLC時，PLC需要源型輸入
（4）包裝機控制系統(tǒng)接線圖
包裝機控制系統(tǒng)的接線圖如圖5所示

4包裝機PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計
（1）根據(jù)包裝機的工藝流程和控制要求，PLC程序采用編程軟件PowerPro完成，程序設(shè)計流程如圖6所示。

（2）梯形圖
包裝機的PLC控制程序采用梯形圖語言編寫，部分程序功能說明如下。
1）送料電機的運動控制（如圖7所示）

第0008節(jié)表示，當送料電機啟動后，輸出Ton2_Out產(chǎn)生一個周期性脈沖信號，用于控制第0009節(jié)的PTO/PWM1_RUN加減速脈沖輸出功能塊的工作[4-5]。第0009節(jié)表示，當送料電機啟動后，PTO/PWM1_RUN加減速脈沖輸出功能塊PTO1開始工作，用于控制送料電機的運動[4-5]。
2）送料計量（如圖8所示）
第0010節(jié)表示，送料電機啟動后，采用外部普通脈沖輸入計數(shù)器HD_CTUD_T4進行送料計數(shù)，輸入通道為%IX0.4。當前計數(shù)值Coun?ter1_CV等于設(shè)定計數(shù)值Counter1_PV時，計數(shù)器Counter1的輸出值Counter1_OUT=1，重新開始下一次送料計數(shù)[4-5]。

第0011節(jié)表示，按動復位按鈕或點擊在顯示屏上設(shè)置的復位按鈕，即可將計數(shù)器的當前計數(shù)值復位清零[4-5]。
（3）人機界面
在系統(tǒng)運行過程中，需要實時監(jiān)控PLC的運行狀況，向PLC發(fā)出各種指令和修改運行參數(shù)。可以使用人機界面來完成這些功能。包裝機控制系統(tǒng)選用WeinView的觸摸屏MT506L作為人機界面。根據(jù)用戶要求，系統(tǒng)可設(shè)定并顯示拉袋電機、送料電機、封口器、切袋器的參數(shù)，可顯示各運動部件的運行狀態(tài)及實際產(chǎn)量（袋數(shù)）和包裝速度，并具有正常的啟動、停止按鈕，能夠?qū)τ嬃繑?shù)手動清零。
10～圖13分別為拉袋電機、送料電機、封口器和切袋器的參數(shù)設(shè)定畫面。
5結(jié)束語
經(jīng)過長時間的調(diào)試和生產(chǎn)實踐，HOLLiASLECG3系列已在DXD全自動包裝機上得到實際應(yīng)用?？刂葡到y(tǒng)在包裝機上的成功運行表明，HOLLiASLECG3系列小型PLC功能完善、性能可靠，具有先進、經(jīng)濟、實用、可靠、靈活的顯著特點，不僅提高了系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟性，而且大大提高了系統(tǒng)的靈活性[3]。
 

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