1 引言
隨著微機(jī)技術(shù)的不斷深入發(fā)展,以微機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的可編程控制器(Programmable Logical Controller)也在不斷地發(fā)展和成熟,它以其可靠性極高、能經(jīng)受惡劣環(huán)境的考驗(yàn)、功能強(qiáng)大和使用簡(jiǎn)單方便等巨大優(yōu)越性,迅速占領(lǐng)工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng) 域,成為工業(yè)自動(dòng)控制的******產(chǎn)品.在印刷包裝行業(yè)中應(yīng)用尤其突出.在當(dāng)今競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中,各印刷包裝機(jī)械廠家為贏得更廣泛的客戶群,他們?cè)诔杀? 控制、系統(tǒng)穩(wěn)定性和流程控制等上花大力氣,以求得在眾多的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手中取得優(yōu)勢(shì).本文著重介紹了一種基于PLC的全自動(dòng)立式包裝機(jī)控制系統(tǒng),對(duì)控制系統(tǒng)中傳 動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和PLC程序設(shè)計(jì)做詳細(xì)的介紹.

2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
本控制系統(tǒng)主要介紹的是利用可編程控制器、人機(jī)界面、伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)立式包裝機(jī)全自動(dòng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行,達(dá)到準(zhǔn)確控制,提高產(chǎn)量和降低成本的目的.
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)要求,該控制系統(tǒng)主要由三部分組成:
控制部分: 臺(tái)灣永宏電機(jī)股份公司的FATEK可編程控制器(PLC);
操作部分:臺(tái)灣泉毅電子公司的HITECH PWS1711-STN2人機(jī)界面(HMI),
執(zhí)行部分:單片型給料機(jī)、日本松下伺服電機(jī)、普通打印機(jī)、長(zhǎng)封/端封汽缸、給膜電機(jī)、
切刀、點(diǎn)切線刀. 給等各一臺(tái)(個(gè)).

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖下圖1.1所示.


2.1系統(tǒng)控制部分
系統(tǒng)關(guān)鍵的控制器PLC選用的是臺(tái)灣永宏電機(jī)股份公司的FATEK MA系列FBs-40MAT機(jī)型,永宏第四代小型機(jī)FBs系列是一種有很高性能和價(jià)格比的可編程控制器,由于其結(jié)構(gòu)緊湊小巧,執(zhí)行速度快,功能強(qiáng)大及價(jià)格 低廉等特點(diǎn),符合本系統(tǒng)各方面要求.在該系統(tǒng)中,永宏表格式的伺服控制編程方式簡(jiǎn)而易己地實(shí)現(xiàn)了伺服控制,其高速脈沖直接驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī).I/O點(diǎn)分配如 下:


2.2系統(tǒng)操作部分
人機(jī)界面選用的是臺(tái)灣泉毅電子公司的HITECH PWS1711-STN2機(jī)型,該產(chǎn)品取代了傳統(tǒng)的面板控制功能,大大節(jié)省了PLC的I/O點(diǎn),減少了故障率,能實(shí)現(xiàn)數(shù)字設(shè)定,信息顯示,功能設(shè)定等,信息畫面簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn),方便快捷達(dá)到自動(dòng)控制的目的.
2.3系統(tǒng)執(zhí)行部分
1 給料機(jī)系統(tǒng)
給料機(jī)系統(tǒng)主要由自動(dòng)供料器和稱重裝置組成.
自動(dòng)供料器按照設(shè)定轉(zhuǎn)速來(lái)決定其生產(chǎn)袋數(shù).其轉(zhuǎn)速則由變頻器編程控制設(shè)定的赫茲數(shù)來(lái)決定,對(duì)應(yīng)的赫茲-轉(zhuǎn)速如圖1.3所示.當(dāng)設(shè)定30.3Hz時(shí),則自動(dòng)送料器以60轉(zhuǎn)/分的速度旋轉(zhuǎn).


稱重裝置又稱連鎖信號(hào)裝置,用于與機(jī)器相連,其結(jié)構(gòu)原理如圖1.4所示.其中裝入信號(hào)(下落請(qǐng)求信號(hào))為可變脈沖寬度(一般100 ms),下落信號(hào)(移交結(jié)束信號(hào))為設(shè)定脈沖寬度大于100 ms信號(hào).


2 伺服電機(jī)
執(zhí)行機(jī)構(gòu)伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用日本松下MSMAO42A1A系列,該機(jī)構(gòu)以小慣量MSMA型配合普通電機(jī)帶動(dòng)和導(dǎo)引包裝膜來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的大慣量伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī) 直接帶動(dòng)包裝膜,達(dá)到了降低成本的目的.伺服系統(tǒng)采用位置控制方式,在控制器表格設(shè)置中,設(shè)定了良好的速度,加減速時(shí)間,脈沖數(shù)及正反轉(zhuǎn)等參數(shù),使伺服電 機(jī)達(dá)到了良好的運(yùn)行性能.

3 控制系統(tǒng)主要工藝流程
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)需要,設(shè)計(jì)如下系統(tǒng)控制流程,如圖1.2所示.



4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
系統(tǒng)軟件由兩方面組成,即人機(jī)交互界面ADP程序主控PLC程序.ADP程序完成操作人員同PLC之間的對(duì)話,主要是各個(gè)操作畫面之間的相互切換和每個(gè)操作畫面各個(gè)按鍵動(dòng)作所對(duì)應(yīng)的PLC程序的控制位.
1)系統(tǒng)邏輯控制設(shè)計(jì)
系統(tǒng)在程序設(shè)計(jì)中采用周期時(shí)間控制,對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出設(shè)定延時(shí)時(shí)間和動(dòng)作時(shí)間,如下圖A所示,并設(shè)定動(dòng)態(tài)圖直接反映周期內(nèi)的延時(shí)和動(dòng)作時(shí)間,設(shè)置超出范圍或者錯(cuò)誤將在動(dòng)態(tài)圖中直接看出,如下圖B所示,控制直觀,易于實(shí)現(xiàn),減少了產(chǎn)品種類不同要求的調(diào)試時(shí)間.


2)系統(tǒng)控制功能設(shè)計(jì)
本程序考慮到系統(tǒng)功能全面性,設(shè)定了如下圖C所示的功能條件設(shè)定畫面,滿足了產(chǎn)品多樣性要求; 而下圖D所示的運(yùn)轉(zhuǎn)控制及狀態(tài)顯示界面很好地達(dá)到了系統(tǒng)作業(yè)要求.


5 結(jié)束語(yǔ)
本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)簡(jiǎn)單,易于操作,加工產(chǎn)品范圍廣,產(chǎn)量與同類產(chǎn)品有很大程度上的提高, 袋長(zhǎng)范圍可隨需要設(shè)定,或由色標(biāo)決定.每分鐘可生產(chǎn)袋長(zhǎng)450mm大60袋之多,袋寬可隨導(dǎo)膜變更部分而定,且包裝產(chǎn)品可以是塊狀,顆粒狀和粉末狀等.系 統(tǒng)采用配方控制,每一種產(chǎn)品參數(shù)可調(diào)用可更改.本系統(tǒng)經(jīng)過(guò)一年多的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行及完善,與其它同類系統(tǒng)相比,系統(tǒng)故障率低,穩(wěn)定性高,產(chǎn)品次品率低,耗電量大 大降低,是一種環(huán)保節(jié)能型系統(tǒng).