全自動定量包裝機的PLC控制系統(tǒng)

劉金娥　楊 開（濟陽縣計量檢定所，山東　濟南　251400）

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全自動定量包裝機的PLC控制系統(tǒng)

劉金娥楊 開
（濟陽縣計量檢定所，山東濟南251400）

摘要：隨著工業(yè)化發(fā)展速度的逐漸加快，自動化設(shè)備在工廠日常生產(chǎn)中的作用越來越突出，傳統(tǒng)通過容積計算確定產(chǎn)品定量的方式已經(jīng)不能滿足快速發(fā)展的市場需求，為解決消費者與生產(chǎn)廠家在此方面的矛盾，以長時間的生產(chǎn)衡器經(jīng)驗和引進國外先進技術(shù)為基礎(chǔ)的全自動定量包裝機出現(xiàn)，其以綠色生產(chǎn)為設(shè)計理念，利用PLC控制系統(tǒng)實現(xiàn)高水平自動化、模塊化，可靠性、可塑性、可操作性都較理想，本文針對全自動定量包裝機的PLC控制系統(tǒng)構(gòu)成、功能及實現(xiàn)展開研究，為全自動定量包裝機設(shè)備優(yōu)化作出努力。

關(guān)鍵詞：全自動定量包裝機；PLC控制系統(tǒng)；研究

全自動定量包裝機是將自動控制、計量、新傳感器、計算機管理等技術(shù)集中應(yīng)用于一體的機電一體化設(shè)備，其可以嚴(yán)格按照預(yù)先設(shè)置的程序標(biāo)準(zhǔn)自動進行物料供給、計量、充填、包裝及成品輸送等操作，極大地節(jié)省了人力，而且在計量準(zhǔn)確性、生產(chǎn)工期等方面相比傳統(tǒng)方式更有保證，而PLC控制系統(tǒng)是其功能實現(xiàn)的關(guān)鍵。

一、全自動定量包裝機的PLC控制系統(tǒng)構(gòu)成及功能

（一）全自動定量包裝機的PLC控制系統(tǒng)構(gòu)成

完整的PLC控制系統(tǒng)通常由PLC硬件、通訊設(shè)備及HMI構(gòu)成，而PLC硬件由電源模塊、CPU模板、I/O模塊等部分組成，按功能劃分為單機和冗余系統(tǒng)兩部分，所謂單機系統(tǒng)即同一機架上同時具有CPU和I/O模塊，而冗余系統(tǒng)由兩個不存在I/O模塊的機架或多個遠程I/O機架構(gòu)成，以此保證系統(tǒng)在發(fā)生故障時仍可持續(xù)運行，通訊設(shè)備中最常見的是交換機，而HMI主要指觸摸屏和工控機兩部分，而且工控機需要相應(yīng)的編程及組態(tài)軟件，以實現(xiàn)正常的下載、修改、上傳等操作。

PLC控制系統(tǒng)的核心部分為CPU，其在電源模塊持續(xù)提供電源的情況下利用機架背板總線與安裝于機架上的模塊實現(xiàn)通訊，并在對硬件自檢的前提下，進行槽位模塊安裝檢查和程序掃描，將I/O模塊值進行存儲和定期更新，通過模擬量模塊對設(shè)備各模塊進行輪詢并不斷對各通道進行更新，并在程序執(zhí)行結(jié)束后直接將結(jié)果進行輸入和輸出，即使HMI發(fā)生故障也不會影響系統(tǒng)的正常運作。

（二）全自動定量包裝機的PLC控制系統(tǒng)功能

PLC控制系統(tǒng)軟件以向?qū)椒绞桨惭b，具有對自身和周邊系統(tǒng)聯(lián)鎖控制，對控制系統(tǒng)內(nèi)部電機、各種給料機、擋板、料門、計量斗等構(gòu)件運行狀態(tài)控制，對狀態(tài)傳感器運行狀態(tài)檢測，對現(xiàn)場情況進行實時監(jiān)督及隨時報警，將系統(tǒng)的運行狀態(tài)及時傳輸給上位機并接受上位機全程監(jiān)督等功能。

二、全自動定量包裝機的PLC控制系統(tǒng)實現(xiàn)

全自動定量包裝機由工控機、自動定量秤和自動包裝機組成，控制機主要用于對流水線工藝裝置進行監(jiān)視和相關(guān)數(shù)據(jù)管理，以保證設(shè)備完成預(yù)期操作，自動定量秤由稱重傳感器、狀態(tài)傳感器、給料機構(gòu)等控制結(jié)構(gòu)組成，其主要功能是對產(chǎn)品物料實現(xiàn)準(zhǔn)確計量，而由熱合機構(gòu)、自動套袋機構(gòu)、傳送機構(gòu)等單元構(gòu)成的自動包裝機主要完成產(chǎn)品包裝、編碼打印、成品運輸?shù)裙ぷ?，PLC控制系統(tǒng)是對全自動定量包裝機三大主要構(gòu)成協(xié)調(diào)管理的主要工具，其發(fā)揮作用依賴于全自動定量軟件系統(tǒng)設(shè)計。

在系統(tǒng)運行前首先判定其處于運行還是校準(zhǔn)狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)處于校準(zhǔn)狀態(tài)時可以根據(jù)全自動定量包裝機所加工產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)對相關(guān)儀表進行功能參數(shù)設(shè)定和具體較秤，當(dāng)系統(tǒng)處于運行狀態(tài)時，要完成自檢和工作狀態(tài)分析，自檢主要針對給料機構(gòu)、氣路系統(tǒng)等進行，工作狀態(tài)分析首先要將系統(tǒng)恢復(fù)到初始化程序，多次重復(fù)系統(tǒng)運行斷開操作，直至循環(huán)程序重計量斗內(nèi)的物料全部卸完，在計量斗實現(xiàn)去皮重后，循環(huán)程序準(zhǔn)備工作，在此過程中要注意檢測相關(guān)儀表是否存在錯誤，如果儀表中存在錯誤要及時發(fā)出報警立即維修。在確定儀表等設(shè)備沒有問題后進行手動及自動狀態(tài)判定，如果處于手動狀態(tài)可直接進行手動操作，若判定處于自動狀態(tài)，則利用循環(huán)程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)中的粗細物料機同時給料，在物料稱重達到提前量設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)時粗給料停止，直至稱重達到終值細給料也停止，此時應(yīng)注意在儀表穩(wěn)定后計量斗門才可允許放料，由于在卸料的過程中計量不會受到計量斗順序的影響，所以當(dāng)包裝機發(fā)出工作信號后，任何秤都可以進行直接的卸料，而為避免多個秤在同時卸料的過程中影響物料稱重，要施行“卸料互鎖”即一端秤卸料時，其他端的秤停止卸料，當(dāng)多個秤同時完成物料填充工作要按照編程中的順序逐個進行卸料。

為實現(xiàn)儀表及PLC與上位機的通信連接，可利用RS485總線型式實現(xiàn)與上位機COM1端口的連接，PLC內(nèi)部設(shè)置的RS232要與上位機COM2連接，為實現(xiàn)儀表及PLC與上位機運行狀態(tài)一致，采用半雙工點對點傳輸方式作為通信形式，當(dāng)其距離較遠時可利用轉(zhuǎn)換機將RS232 和RS485電平進行轉(zhuǎn)換，傳輸數(shù)據(jù)特殊狀態(tài)，可利用數(shù)據(jù)寄存器輔助傳輸。

結(jié)語

通過上述分析可以發(fā)現(xiàn)，全自動包裝機PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用極大地減輕了生產(chǎn)人員的工作壓力，有力地推動了工業(yè)生產(chǎn)，但要以具體生產(chǎn)產(chǎn)品特征進行針對性的設(shè)計，由此保障其使用的穩(wěn)定性，由于不同廠家生產(chǎn)流程存在差異，對PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的客觀性會直接影響到全自動定量包裝機的PLC控制系統(tǒng)的實現(xiàn)情況，所以具體應(yīng)根據(jù)實際結(jié)合自身生產(chǎn)情況而定。

參考文獻

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中圖分類號：TP273

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