摘 要：采用 PLC和旋轉(zhuǎn)編碼器作為自立袋罐裝機(jī)的控制系統(tǒng)，通過PLC的高速計(jì)數(shù)器將旋轉(zhuǎn)編碼器的轉(zhuǎn)角讀取，根據(jù)轉(zhuǎn)角位置發(fā)出控制信號(hào)，簡化了自立袋罐裝機(jī)安裝調(diào)試工作，同時(shí)增加了自立袋罐裝機(jī)的柔性，提高了可靠性和工作效率。
關(guān)鍵詞：自立袋罐裝機(jī);PLC;旋轉(zhuǎn)編碼器
1 引言
傳統(tǒng)的自立袋罐裝機(jī)多采用繼電器控制，隨著執(zhí)行機(jī)構(gòu)的增多，功能的增強(qiáng)，使得機(jī)器越來越復(fù)雜，給制造、調(diào)整、使用和維修均帶來不便，并且會(huì)使故障率增加。
由于目前罐裝機(jī)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈，企業(yè)要在競(jìng)爭(zhēng)中站穩(wěn)腳跟，需要不斷的改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量，向自動(dòng)化、高效化發(fā)展。PLC由于其抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，編程簡單，性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)控制領(lǐng)域。利用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)自立袋罐裝機(jī)的控制，結(jié)構(gòu)簡化，維護(hù)方便，可以節(jié)約調(diào)整時(shí)間，增加設(shè)備的柔性，同時(shí)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。本系統(tǒng)采用西門子S7-200PLC，文本顯示器和OMRON增量型旋轉(zhuǎn)編碼器對(duì)原系統(tǒng)進(jìn)行改造，取得了可喜的成果。
2 生產(chǎn)流程圖
本系統(tǒng)是集灌裝、旋蓋、清洗于一體的生產(chǎn)線，適用于有嘴軟包裝袋的自動(dòng)定量灌裝、旋蓋，可以灌裝液體、醬料等流體產(chǎn)品。本機(jī)采用特殊灌裝頭，可分二次灌裝，當(dāng)灌裝位置沒有包裝袋時(shí)，灌裝頭不會(huì)流出灌裝液體，保證了包裝袋產(chǎn)品外觀的干凈整潔。具體流程圖如圖1所示。
圖1 生產(chǎn)流程圖
3 控制系統(tǒng)
原系統(tǒng)采用凸輪系觸發(fā)控制信號(hào)，利用五個(gè)調(diào)整好的凸輪，來實(shí)行工作循環(huán)及節(jié)拍，控制各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作。在執(zhí)行灌裝過程的五個(gè)步驟，即：電器聯(lián)鎖，泵工作，閥工作，旋蓋和清洗，要求凸輪在達(dá)到一定角度時(shí)五個(gè)凸輪配合工作。此方法雖然也能滿足控制的要求，但是凸輪位置要求較高，調(diào)整麻煩，設(shè)備的裝配、調(diào)整帶來困難，而且，當(dāng)生產(chǎn)過程中的工藝參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，調(diào)整起來相當(dāng)困難。原系統(tǒng)凸輪系結(jié)構(gòu)如圖2所示。
圖2 凸輪系結(jié)構(gòu)圖
新設(shè)計(jì)采用PLC和旋轉(zhuǎn)編碼器實(shí)現(xiàn)對(duì)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的精確控制，使控制系統(tǒng)模塊化，設(shè)備的零部件數(shù)量、結(jié)構(gòu)大為簡化。同時(shí)通過與文本顯示器相結(jié)合，還能根據(jù)包裝產(chǎn)品的不同，方便快捷地修改工藝參數(shù)，省去了原始控制面板的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)，具體結(jié)構(gòu)如圖3所示。
增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的特點(diǎn)是每產(chǎn)生一個(gè)輸出脈沖信號(hào)就對(duì)應(yīng)一個(gè)增量位移角，利用S7-200的高速計(jì)數(shù)器指令（HSC）來實(shí)現(xiàn)精確讀取旋轉(zhuǎn)編碼器的轉(zhuǎn)角，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)空間凸輪所轉(zhuǎn)過的角度進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)脈沖數(shù)表明空間凸輪轉(zhuǎn)過所要求的角度時(shí)，PLC就發(fā)出指令，要求各執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，即實(shí)現(xiàn)灌裝、旋蓋和清洗。高速計(jì)數(shù)器的最高計(jì)數(shù)頻率取決于CPU的型號(hào)，CPU224有6個(gè)高速計(jì)數(shù)器，6個(gè)單相計(jì)數(shù)器，均為20kHz的時(shí)鐘速率。
1.電機(jī)2.旋轉(zhuǎn)編碼器3.減速器4.凸輪分度器5.出袋口6.清洗裝置7.旋蓋裝置8. 文本顯示器9.灌料裝置10.壓注裝置11.料箱 12.加熱水箱
圖3灌裝機(jī)主要結(jié)構(gòu)圖
4 控制系統(tǒng)時(shí)序圖及程序流程圖
控制系統(tǒng)的時(shí)序是非常重要的，既要緊湊，又要滿足各個(gè)工序要求，只有安排得好，各執(zhí)行機(jī)構(gòu)才能合理執(zhí)行各自的動(dòng)作。原系統(tǒng)采用凸輪系對(duì)設(shè)備各執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，改造后采用PLC、位置傳感器及旋轉(zhuǎn)編碼器等來完成控制。
圖4 時(shí)序圖
圖5 PLC程序流程圖
5 PLC控制部分輸入輸出信號(hào)
根據(jù)整個(gè)循環(huán)工作中PLC要做的工作， PLC輸入輸出信號(hào)如表1所示。
表1 PLC輸入輸出信號(hào)
6 結(jié)論
通過利用PLC，旋轉(zhuǎn)編碼器以及文本顯示器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)自立袋罐裝機(jī)的準(zhǔn)確控制，簡化了調(diào)整難度，提高了效率和應(yīng)用柔性。
參考文獻(xiàn)
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