1前言
近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的迅速增長和人民生活水平的不斷提高，作為傳統(tǒng)行業(yè)之一的包裝工業(yè)，呈快速發(fā)展態(tài)勢，是人們普遍看好的“朝陽產(chǎn)業(yè)”，隨之而來的就是包裝機(jī)應(yīng)用需求的大幅增長。機(jī)電一體化技術(shù)已越來越受到各方面的關(guān)注，它在改善人民生活、提高工作效率、節(jié)約能源、降低材料消耗、增強(qiáng)企業(yè)競爭力等方面起著極大的作用。
在機(jī)電一體化技術(shù)迅速發(fā)展的今天，隨著自動化技術(shù)的發(fā)展，包裝機(jī)已全部實(shí)現(xiàn)了自動化。自動包裝機(jī)一般分為半自動包裝機(jī)和全自動包機(jī)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(jī)器稱為半自動包裝機(jī)，自動完成主要包裝工序和其它輔助包裝工序的機(jī)器稱為全自動包裝機(jī)。
本文介紹了和利時公司新一代小型一體化PLC在DXD系列包裝機(jī)上的應(yīng)用，該應(yīng)用在提高包裝機(jī)自動化方面取得了很好效果，具有很好的推廣前景。
2系統(tǒng)概述
DXD系列包裝機(jī)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。北京某包裝機(jī)械制造有限公司是生產(chǎn)DXD系列自動包裝機(jī)及灌裝機(jī)的專業(yè)廠家，其生產(chǎn)的DXD系列自動包裝機(jī)及灌裝機(jī)行銷海內(nèi)外，得到用戶的普遍好評。
和利時公司PLC事業(yè)部技術(shù)人員對該類型包裝機(jī)運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行了現(xiàn)場考察和反復(fù)研究，充分考慮到了現(xiàn)場環(huán)境的不同地域特性（俄羅斯、廣州等），在可靠性、穩(wěn)定性等方面做了大量工作，提出了基于HOLLiAS-LEC G3小型一體化PLC的控制系統(tǒng)。實(shí)際運(yùn)行效果表明，基于G3系列PLC的控制系統(tǒng)達(dá)到了預(yù)期效果，大大提高了設(shè)備的自動化水平。
DXD全自動包裝機(jī)要求加料、制袋、充填、封口、剪切、撕口等工序全自動完成，包裝速度、制袋長度可以調(diào)整。采用 HOLLiAS－LEC G3 PLC控制的DXD全自動包裝機(jī)是集機(jī)電一體化、光電檢測、步進(jìn)電機(jī)自動跟蹤糾偏等功能于一體的多用途自動包裝機(jī)，該包裝機(jī)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(biāo)準(zhǔn)，并且具有性能穩(wěn)定、操作維護(hù)方便、效率高等特點(diǎn)，保證了包裝袋的長度穩(wěn)定，圖形美觀。
根據(jù)工藝要求，DXD全自動包裝機(jī)采用PLC進(jìn)行自動控制，包含兩個最關(guān)鍵的步進(jìn)電機(jī)的協(xié)調(diào)運(yùn)行。選用1塊24點(diǎn)CPU模塊LM3106做為整個控制系統(tǒng)的核心部分， LM3106不僅可以處理普通的DI、DO、AI、AO點(diǎn)，還包含三路高速脈沖計數(shù)輸入和兩路高速脈沖輸出，其輸出頻率最大可達(dá) 20KHz。選用深圳人機(jī)電子有限公司的5.7" 藍(lán)色 STN 液晶觸摸屏MT506L作為人機(jī)界面。
3系統(tǒng)設(shè)計
采用PLC控制的DXD全自動包裝機(jī)可以實(shí)現(xiàn)自動制袋、自動上料、自動計量、自動封裝等多項功能，并可對生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，完成自動診斷、自動報警和數(shù)據(jù)上傳等功能。根據(jù)工藝要求，DXD全自動包裝機(jī)的控制系統(tǒng)由人機(jī)界面操作及顯示系統(tǒng)、制袋控制系統(tǒng)、送料計量控制系統(tǒng)、封裝及剪切控制系統(tǒng)組成。
DXD全自動包裝機(jī)的輸入、輸出信號參見表1。
人機(jī)界面操作及顯示系統(tǒng)如圖1和圖2所示。根據(jù)用戶要求，設(shè)定并顯示包裝容量、制袋長度、每分鐘的包裝速度，系統(tǒng)可精確顯示出實(shí)際產(chǎn)量（袋數(shù)）和準(zhǔn)確計量數(shù)（填充量），能夠?qū)τ嬃繑?shù)手動清零，具有正常的啟動、停止及點(diǎn)動按鈕。設(shè)置畫面帶有權(quán)限保護(hù)，能夠方便調(diào)用光電眼控制及其它輔助控制系統(tǒng)選擇開關(guān)和多料混裝選擇開關(guān)。
下面對DXD全自動包裝機(jī)的各控制部分做一簡單說明。
制袋控制系統(tǒng)：制袋過程的啟停有兩種控制方式，即機(jī)側(cè)按鈕和人機(jī)界面操作。無論采用哪種方式，當(dāng)操作者按下啟動按鈕時，拉袋電機(jī)根據(jù)觸摸屏設(shè)定的各種參數(shù)工作，步進(jìn)電機(jī)進(jìn)給，PLC實(shí)時檢測步進(jìn)電機(jī)的進(jìn)給量。當(dāng)達(dá)到設(shè)定范圍時，開始判斷拉袋到位傳感器，傳感器信號為ON時，拉袋到位，步進(jìn)電機(jī)進(jìn)給停止，計數(shù)加1。在整個制袋過程中，觸摸屏實(shí)時跟蹤、顯示各個數(shù)據(jù)變化，一旦有故障（如電機(jī)堵轉(zhuǎn)等）或是不合理的數(shù)據(jù)出現(xiàn)，整個機(jī)器就會停止，并強(qiáng)行在觸摸屏上顯示并報警，同時向上位機(jī)傳送故障內(nèi)容。參數(shù)設(shè)定參見表2。
送料計量控制系統(tǒng)：送料計量啟動信號為ON時，送料開始，送料用伺服電機(jī)根據(jù)觸摸屏設(shè)定的參數(shù)工作。PLC實(shí)時檢測填充量，伺服電機(jī)根據(jù)計量值的不同完成加速填充、均速填充、微量填充，填充結(jié)束進(jìn)給到位。在全部的送料過程中，觸摸屏實(shí)時跟蹤、顯示各個數(shù)據(jù)變化，一旦有故障（如電機(jī)堵轉(zhuǎn)等）或是不合理的數(shù)據(jù)出現(xiàn)，整個機(jī)器就會停止，并強(qiáng)行在觸摸屏上顯示并報警，同時向上位機(jī)傳送故障內(nèi)容。參數(shù)設(shè)定參見表2。
封裝及剪切控制系統(tǒng)：為了保證機(jī)器及人員的安全，首先判斷封裝及剪切數(shù)據(jù)的合理性。若數(shù)據(jù)不正確，包裝機(jī)處于保護(hù)狀態(tài)，并在觸摸屏上顯示警告內(nèi)容。若數(shù)據(jù)正確，PLC根據(jù)實(shí)時采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，每袋在進(jìn)料結(jié)束后輸出封裝。根據(jù)觸摸屏設(shè)定的剪切值進(jìn)行對比，條件滿足輸出Q0.0完成剪切。包裝機(jī)封裝及剪切過程保證不在制袋過程中進(jìn)行，必須加以互鎖。
4結(jié)束語
經(jīng)過長時間的調(diào)試和生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)，LM3106已在DXD全自動包裝機(jī)上得到實(shí)際應(yīng)用。系統(tǒng)在包裝機(jī)上的成功運(yùn)行表明，HOLLiAS- LEC G3系列小型一體化PLC功能完善、性能可靠，是小型PLC的優(yōu)秀代表，具有先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、可靠、靈活的顯著特點(diǎn)，不僅提高了系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性，而且大大提高了系統(tǒng)的靈活性，為不同客戶的不同需求提供了靈活的解決方案。
參考文獻(xiàn)
[1] HOLLiAS-LEC G3小型一體化PLC硬件手冊，杭州和利時自動化有限公司
[2] HOLLiAS-LEC G3小型一體化PLC軟件手冊，杭州和利時自動化有限公司
[3] HOLLiAS-LEC G3小型一體化PLC指令與功能塊手冊，杭州和利時自動化有限公司