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隨著自動化程度的提高，包裝機的操作、維護和日常保養(yǎng)更加方便簡單，降低了對操作人員的專業(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強度并降低能源和資源的消耗。傳統(tǒng)的敞口包裝機采用繼電器控制線路，其主要缺點是接線復(fù)雜、觸點誤動作多、故障率高、自動化程度不高。PLC 作為一種基于工業(yè)電氣控制特點設(shè)計的自動化控制產(chǎn)品，因其功能強、成本低、編程簡單、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”動力傳動和單一的直線驅(qū)動力，使系統(tǒng)具有較長的生命周期和較高的工作效率。因此，自動化包裝機控制系統(tǒng)首選液壓傳動與PLC 電氣控制系統(tǒng)相結(jié)合的電液控制系統(tǒng)。
1 PLC 簡介
1.1 PLC 的定義
PLC 的定義有許多種。國際電工委員會（IEC）對PLC 的定義是：可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程序的存貯器，用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？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)形成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計。
PLC 具有通用性強、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。PLC 在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的地位，是無法取代的。
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。編程器會顯示那個信號的ONOFF 狀態(tài)。
如果輸入信號，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)在擴展框架上有多個模塊要更換，那么在您更換模塊之前，應(yīng)先檢查IO 擴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，測量一下輸入模塊，如發(fā)現(xiàn)有問題，需要更換IO 裝置，現(xiàn)場接線或電源；否則，要更換輸入模塊。
若信號沒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)動邏輯，并檢查程序清單。檢查應(yīng)按從右到左進行，找出第一個不接通的觸點，如沒有通的那個是輸入，就按第二步和第三步檢查該輸入點。要確認使主控繼電器不影響邏輯操作。信號是定時器，而且停在小于999.9 的非零值上，則要更換CPU 模塊。
如果該信號控制一個計數(shù)器，首先檢查控制復(fù)位的邏輯，然后是計數(shù)器信號。
2 自動敞口包裝機控制系統(tǒng)工作原理
整個系統(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、皮帶機等）。其
自動敞口包裝機執(zhí)行結(jié)構(gòu)比較簡單，屬于順序控制結(jié)構(gòu)，氣壓缸動作完成之后必須回到原來的位置上，否則就會啟動報警系統(tǒng)。
各工序簡述如下：（1）設(shè)備開始運行，動力元件（氣壓泵）開始運行。（2）執(zhí)行元件（氣壓缸）打開。（3）當(dāng)包裝帶套在下料口時，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)定重量的物料進入包裝機小料倉。（5）下部下料閥打開，物料進入包裝袋，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，將包裝袋落入運輸皮帶上，就結(jié)束了一個自動控制過程。
3 自動敞口包裝機電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計
3.1 電氣控制系統(tǒng)硬件設(shè)計
PLC 是整個控制系統(tǒng)構(gòu)成的核心，動作傳輸信號采用按鈕、限位開關(guān)直接和PLC 輸入端相連，簡單易于實現(xiàn)。PLC 輸出端直接和主要控制信號、指示信號、報警信號及控制器件相連。各種控制邏輯以及時間控制完全在PLC 內(nèi)部通過編程實現(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間控制，其回縮是行程控制。當(dāng)氣壓缸在規(guī)定時間內(nèi)的回位動作信號沒有返回，則控制系統(tǒng)立即報警以提醒工作者注意，但系統(tǒng)本身并不動作。
采用以PLC 為核心的控制裝置在系統(tǒng)設(shè)計中，其選型與應(yīng)用程序是其中的2 個關(guān)鍵所在。正確合理地選用PLC 尤為重要，它涉及整個PLC 控制系統(tǒng)的配置、程序設(shè)計和控制要求的實現(xiàn)。根據(jù)對工藝的分析及對各種特殊功能的設(shè)計，整個控制系統(tǒng)的實現(xiàn)需要20 個輸入點和18 個輸出點，考慮到生產(chǎn)工藝的改進及系統(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—自動開關(guān)；X1—電動機啟動；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；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?？?；X21—面板顯示；X22—電壓功率微調(diào)；X23—緊急停止。
輸出：Y0—電動機運轉(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；Y12—電動機異常信號；Y13—氣壓缸閉合異常信號；Y14—上部下料閥門異常信號；Y15—下部下料閥門異常信號；Y16—料倉閥門異常信號；Y17—氣壓缸打開異常信號；Y20—釋放控制異常信號；Y21—報警器。
內(nèi)部繼電器：T0～T11，功能為定時器；M8002，功能為初始化。
3.2 電氣控制系統(tǒng)軟件設(shè)計
根據(jù)自動敞口包裝機工藝流程可知，其工作過程是典型的順序控制，故采用順序設(shè)計法。控制程序分為手動控制和自動控制。其中手動控制主要用于設(shè)備的調(diào)試和檢修，正常生產(chǎn)是運行在自動控制狀態(tài)。為避免誤操作，在編程時尤其要注意聯(lián)鎖保護。
順序控制設(shè)計法是一種對那些按動作的先后順序進行控制的系統(tǒng)，適宜使用順序設(shè)計法編程，而且在順序控制設(shè)計法編程時，順序功能圖能很清楚地表示各個工作點的功能、點與點之間的轉(zhuǎn)換順序及其轉(zhuǎn)換條件。
4 結(jié)語
采用PLC 設(shè)計系統(tǒng)，可以縮短設(shè)計周期，安裝調(diào)試十分方便。特別是程序部分，可事先在實驗室調(diào)試好，現(xiàn)場只要把事先調(diào)試好的程序輸入PLC，在工藝條件滿足的情況下，設(shè)備即可投入運行。由于PLC 自動控制的靈活性，可在現(xiàn)場改變某些工藝參數(shù)，改變動作順序，增加系統(tǒng)功能。該控制系統(tǒng)運行穩(wěn)定、操作簡單、維護方便，具有一定的推廣價值。

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