PLC對自動包裝機控制

1、PLC對自動包裝機的控制包裝是產(chǎn)品進入流通領域的必要條件，而實現(xiàn)包裝的主要手段是使用包裝機械。近年來，隨著經(jīng)濟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應用需求的大 幅增長。機電一體化技術己越來越受到各方面的關注，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、增強企業(yè)競爭力等方面起著極大的作用。傳統(tǒng)的包裝機械多采用機械式控制，但隨著生產(chǎn)力的日益提高，包裝參數(shù)的隨機多變，這些控制系統(tǒng)已越來越難以滿足新形勢的發(fā)展？在機毗翩瞰辨祖隨著自動化技術的發(fā)展，包裝機已全部實現(xiàn)了自動化。自動包裝機一般分為半自動

2、包裝機和全自動包機兩種，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器稱為半自動包裝機，自動完成主要包裝工序和其它輔助包裝工序的機器稱為全自動包裝機。本文將設計利用小型一體化PLC控制自動包裝機，該應用在提高包裝機自動 化方面 取得了很好效果，具有很好的推廣前景。第一章包裝機械概述第一節(jié)包裝機械的發(fā)展及現(xiàn)狀我國包裝機械工業(yè)起步較晚，很長時間都沒有形成一個獨立的行業(yè)。20世紀80年代初，我國政府發(fā)布的機械產(chǎn)品目錄中還沒有包裝機械這一門類.70年代中期以前，我國商品包裝的技術裝備相當落后。大多數(shù)食品企業(yè)都采用作坊式生產(chǎn)、手工包裝和散裝銷售，僅有糖果、煙草等幾個領域采用機械包裝。

3、機械結構 簡單，技術落后.經(jīng)過多年的努力，我們在依靠自己力量的同時，積極吸收國外的先進技術，我國包裝 機械工業(yè)，在包裝機械化、自動化方面己取得了很大進展，初步形成了包裝機械研究、設 計及制造的獨立體系，設備在數(shù)量、品種、水平方面均有較大發(fā) 展。但是，我們離國際水平還存在很大一段距離，尤其是在包裝設備科技含量上 的差距 更大。這使得我國在建材工業(yè)、糧食加工工業(yè)、冶金、制糖等需要包裝活 動的行業(yè)不能 擺脫繁重的體力勞動，因而這些行業(yè)勞動生產(chǎn)率低下、生產(chǎn)成本高、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、浪費大，嚴重困擾這些行業(yè)的發(fā)展。目前我國包裝機械行業(yè)發(fā)展的共性問題主要有：一、產(chǎn)品質(zhì)量差距。產(chǎn)品質(zhì)量是關鍵，我國的設備基本是

4、由國外引進消化吸收的，外觀像，用起來卻不一樣。二、產(chǎn)品技術差距.目前國外發(fā)展趨勢是智能化，遠程造作及控制，盡管我國己開始制造，但及國外先進技術水平相比還有很大的差距。三、產(chǎn)品品種差距 我國目前各種裝備1700多種，而國外由3000多種，差距主要表 現(xiàn)在較高水平和高超水平產(chǎn)品上，低水平的產(chǎn)品差距不大 .行業(yè)的發(fā)展受國家政策的影響很大.不過雖然存在這些問題，但根據(jù)全國包裝工業(yè)統(tǒng)計年報顯示，我國包裝工業(yè)總體發(fā)展情況正常，發(fā)展速度較快，結構調(diào)整出現(xiàn)一定變化，包裝工業(yè)整體實力進一步增強?，F(xiàn)在，包裝工業(yè)在黨的指引下，保持生產(chǎn)穩(wěn)定增長的同時，加大結構調(diào)整力度，以市場為導向大力發(fā)展企業(yè)集團，發(fā)揮優(yōu)勢企業(yè)帶動結

5、構調(diào)整的作用，加快放開 搞好國有小 型企業(yè)步伐，把改革、改組、改造和加強管理結合起來，能促使包裝 工業(yè)經(jīng)濟效益的提 高，促進包裝工業(yè)經(jīng)濟增長質(zhì)量的提高，使包裝工業(yè)繼續(xù)保持持續(xù)、快速、健康的發(fā)展。第二節(jié)包裝機械自動化的意義包裝機械是為商品進入市場提供保護、方便流通、促進銷售及提高附加價值而完成生產(chǎn)過程的技術裝備。它是包裝工業(yè)，同時也是機械工業(yè)的一個重要組成部分，可以說沒有現(xiàn)代化的包裝機械，就沒有現(xiàn)代化的包裝工業(yè).當前，輕工產(chǎn)品手工包裝仍占有相當大的比重，占用大量的勞動力。手工 包裝意味著工人們每日做著單調(diào)重復的動作達兒萬余次，非常緊張勞累.有些產(chǎn)品包裝因工作條件差，以致?lián)p害工人的健康。因此，實現(xiàn)

6、產(chǎn)品包裝的機械化、自動化是輕工業(yè)生產(chǎn)中迫切需要解決的問題之一。實現(xiàn)包裝機械的自動化，具有很多優(yōu)點：io大幅度提高勞動生產(chǎn)率；2 .減輕工人的勞動強度，改善勞動條件；3 .保證產(chǎn)品的質(zhì)量；4 .有利于節(jié)約原材料，降低生產(chǎn)成本。止匕外，食品工業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化，使食品包裝業(yè)的地位日益重要 .對食品包裝的要求， 不但要保持食品的營養(yǎng)、色味品質(zhì)和衛(wèi)生，而且還要方便運輸貯存以及 通過包裝裝潢起 到美化、宣傳、擴大銷售和提高商品價值等作用.同時，食品的種類繁多，形態(tài)各異，對包裝的要求也不相同。因而使用的包 裝材料、 容器和包裝形式及包裝方法很多，及其相應的填充方式，計量控制方法以及包裝機的工作結構和裝置也不相

7、同？因此，包裝機械的進一步發(fā)展更是遹睫？本設計就是在這樣的情況下提出的。第三節(jié)包裝自動化的需要為了改變包裝行業(yè)現(xiàn)狀，適應社會的發(fā)展，對包裝機械的自動化有以下要求或發(fā)展趨勢：1 .機電儀表綜合技術是包裝生產(chǎn)線的發(fā)展主流？自動化程度是衡最琵囊機械平的重要標志.其內(nèi)容包括物料流動、產(chǎn)品質(zhì)量、運行故障、安全防范等 的自動控制和包裝物、包裝袋或容器、包裝產(chǎn)品、包裝過程的自動檢測兩個方面。由于大量采用了微電 子、遠紅外、傳感器等高新技術，特別是微機的應用，使水平 迅速提高，從而減少了人 工操作，提高了包裝質(zhì)量.2 .在促進單機高速化的同時，注意提高系統(tǒng)的效率。高速化是提高包裝機生產(chǎn)效率的主要途徑.為此，不

8、斷提高包裝速度已成為總的發(fā)展趨勢。其主要發(fā)展 途徑是在提高 使高速化向深層發(fā)展，使包裝系統(tǒng)更加經(jīng)濟合理。自動化水平的同時不斷改進結構?還將更多的注意力投向提德整t統(tǒng)的生產(chǎn)效率,3 .在發(fā)展專用機的同時，積極開發(fā)通用機型。由于多種小批量的商品市場需 求以及 中小型用戶的發(fā)展，多功能通用包裝機械發(fā)展十分迅速，其適應范圍也越來 越廣。這類包 裝機械的特點是單件小批生產(chǎn)，共至同種設備因客戶要求不同也可能有一些變化。有些企業(yè)為追求效益只希望生產(chǎn)少數(shù)幾個品種，最好是一次投一批料生產(chǎn)多臺，企業(yè)要求各異，設備亦可設計成模塊化的，功能可增可減，控制亦可 簡可繁，這樣也便于把設備做精 做好。要提高標準化水平，要發(fā)

9、展“積木式”包 裝機械和生產(chǎn)線。為縮短包裝機械制造 周期，降低生產(chǎn)成本，便于自動化生產(chǎn)及 方便用戶使用和維修，整機和部機的標準化、 系列化將逐步深化。通過不同傳動 裝置及執(zhí)行機構等的組合，便于產(chǎn)生不同的效果。第二章元件原理及選擇本次設計主要采用的元件有：西門子PLC S7-200系列，步進電機，旋轉(zhuǎn)編 碼器第一節(jié)PLC概述PLC （即可編程邏輯控制器，Piogranunable Logic Contioller ）是用來取代用 于電機控 制的順序繼電器電路的一種器件。是由模仿原繼電器控制原理發(fā)展起來的，二十世紀七十年代的PLC只有開關量邏輯控制，首先應用的是汽車制造行業(yè)。它以存儲執(zhí)行邏輯運算、

10、順序控制、定時、計數(shù)和運算等操作的指令；并通過數(shù)字輸入和輸出操作，來控制各類機械或生產(chǎn)過程。用戶編制的控制程序表達了生產(chǎn)過程的工藝要求，并事先存入PLC 的用戶程序存儲器中。運行時按存儲程序的內(nèi)容逐條執(zhí)行，以完成工藝流程要求的操作.PLC的CPU內(nèi)有指示程序步 存儲地址的程序計數(shù)器，在程序運行過程中，每執(zhí)行一步 該計數(shù)器自動加1,程 序從起始步起依次執(zhí)行到最終步，然后再返回起始步循環(huán)運算.PLC每完成一次循環(huán)操作所需的時間稱為一個掃描周期？不同醯瓠擔描周期在1微秒到兒十微秒之間。PLC用梯形圖編程，在解算邏輯方面，表現(xiàn)出快速的優(yōu)點，在微秒量級，解算1K邏輯程序不到1毫秒。它把所有的輸入都當成開

11、關量來處理，16位為一個模擬量。大型PLC使用另外一個CPU來完成模擬量的運算。把計算結果送給PLC的控 制器。相同I/O點數(shù)的系統(tǒng)，用PLC比用DCS,其成本要低一些。PLC沒有專用操作 站，它用的 軟件和硬件都是通用的，所以維護成本比DCS要低很多.一個PLC的控制器，可以接收兒千個I/O點.如果被控對象主要是設備連鎖、回路很少，采用PLC較為合適.PLC由于采用通用監(jiān)控軟件，在設計企業(yè)的管理信息系統(tǒng)方面，要容易一些.PLC在實際中用的很多.只要有工業(yè)的地方，就有PLC存在的機會。如果你就在機器 制造、包裝、物料輸送、自動裝配等行業(yè)中工作，那么你可能己經(jīng)在使用它了。如果沒有的話，你就是正在

12、浪費金錢和時間。兒乎所有需要電氣控制的地方都需要PLCo可編程控制器得以迅速發(fā)展核廣泛使用的原因是由于它具有繼電器接觸器控制裝置和通用計算機以及其他控制系統(tǒng)所不具有的特點：（-）運行穩(wěn)定、可靠性高、抗干擾能力強（2） 設計使用和維護方便（3） 編程御苑直觀易學（4） 及網(wǎng)絡技術相結合（5） 體積小、質(zhì)量輕、能耗低本次設計選擇西門子S7-200系列的CPU224型的PLC,可以滿足使用需求。它的主要特點是? 14輸入/10輸出共24個數(shù)字量I/O點.?可連接7個擴展模版單元，最大可擴展至168個數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O <? 13KB的程序和數(shù)據(jù)存儲空間。? 6個獨立的30KHZ

13、的高速計數(shù)器，2路獨立的20KHZ的高速脈沖輸出.?具有PID控制器。? 1個RS485通信/編程口。?具有多點接口 MPI通信協(xié)議?具有點對點接口 PPI通信協(xié)議?具有自由通信口? I/O端子排可以很容易地整體拆卸第二節(jié)步進電機步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構。當步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度（稱為“步距 角”），它的 旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn) 動的速度和加速度，從而達 到調(diào)速的目的.步進電機可以作為一種控制用的特種電 機，利用其

14、沒有積累誤差（精度為 100%）的特點，廣泛應用于各種開環(huán)控制?，F(xiàn)在比較常用的步進電機包括反應式步進電機（VR）、永磁式步進電機（PM）、混合式步進電機（HB）和單相式步進電機等.永磁式步進電機一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進角一般為7.5度或15度；反應式步進電機一般為三相，可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進角一般為1.5度，但噪聲和振 動都很大。反應式步進電機的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵 磁繞組，利用 磁導的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩?；旌鲜讲竭M電機是指混合了永磁式和反應式的優(yōu)點。它乂分為兩相和五相：兩相步進角一般為1.8度而五相步進角一般為0o 72度。這種步進電機的應用最 為廣泛，也是本 次細分驅(qū)動

15、方案所選用的步進電機。步進電機作為電磁機械裝置，其進給的分辨率取決于細分驅(qū)動技術件細分 ？采用軟驅(qū)動方式，由于編程的靈活性、通用性，使得步進細分驅(qū)動的成本低、效率 高，要修改方 案也易辦到？同睡可解決步進電機在低速時易出現(xiàn)的低頻振動和運行中的噪聲等。但單一的軟件細分驅(qū)動在精度及速度兼顧上會有矛盾，細分的步數(shù)越多，精度越高，但步進電機的轉(zhuǎn)動速度卻降低；要提高轉(zhuǎn)動速度，細分的步數(shù)就得減少.為此，設計了多級細分驅(qū)動系統(tǒng)，通過不同的細分檔位設定，實現(xiàn)不同步數(shù)的細分，同時保證了不同的轉(zhuǎn)動速度.步進電動機的規(guī)格選擇Kinco2M860步進電動機驅(qū)動器（兩相雙極微步型）作為本次設計的步進步進電動機驅(qū)動器。K

16、uico2M860步進電動機驅(qū)動器的功能特點（一）供電電壓最大可達直流80V,提供電機更好的驅(qū)動性能。、1采用雙極型恒流驅(qū)動方式，最大驅(qū)動電流可達每相 6A,可以驅(qū)動電流、2小于6A的任何兩相雙極型混合式步進電動機。對于電機的驅(qū)動輸出電流可通過 DIP開關調(diào)整，以配合不同規(guī)格的、3電機。采用專用驅(qū)動控制芯片，具有最高可達256/160的細分功能。細分可以、4通過DIP開關設定，保證提供最好的運行平穩(wěn)性。具有脫機功能，可以在必要時關閉給電機的輸出電流。、5控制信號的輸入電路采用光電耦器件隔離，降低外部噪聲的干擾。、6具有過壓、過流、錯相、輸出短路保護功能。、7具有電機靜態(tài)鎖緊狀態(tài)下的自動半流功能

17、，可以大大降低電機的發(fā)熱、8量.DIP開關功能說明（二）DIP開關共有8個，他們被命名為DIP1 ? DIP&其基本功能見表1、控制器的細分 設定見表2,輸出電流設定見表3.表1開關基本說明開關序號ON功能OFF功能DIP1-DIP4細分設置用細分設置用DIP5靜態(tài)電流半流靜態(tài)電流全流DIP6-DIP8輸出電流設置輸出電流設置一表2細分設定表DIP1 為ONDIP2 為ONDIP2DIP3DIP4細分細分ONONONN/A2OFFONON44ONOFFON85OFFOFFON1610ONONOFF3225OFFONOFF6450ONOFFOFF128100OFFOFFOFF256200

18、表3輸出電流設定表DIP6DIP7DIP8輸出電流ONONON2o 5AONONOFF3o 0AONOFFON3o 5AONOFFOFF4o 0AOFFONON4o 5AOFFONOFF5o 0AOFFOFFON5.5AOFFOFFOFF6o 0A第三節(jié)旋轉(zhuǎn)編碼器光電編碼器，是一種通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機械兒何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器。這是目前應用最多的傳感器，光電編碼器是由光柵盤和光電 檢測裝置組成。 光柵盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個長方形孔。由于光電碼盤及電動機同軸，電動機旋轉(zhuǎn)時，光柵盤及電動機同速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測裝 置檢測輸出若干脈沖信號，通過計

19、算每秒光電編碼器輸出脈沖的個數(shù)就能反映當前電動 機的轉(zhuǎn)速。此外，為判斷旋轉(zhuǎn)方向，碼盤還可提供相位相差90。的兩路脈沖信號。本次設計采用的增量式編碼器是直接利用光電轉(zhuǎn)換原理輸出三組方波脈沖 A、B和 Z相；A、B兩組脈沖相位差90。，從而可方便地判斷出旋轉(zhuǎn)方向，而Z相為每轉(zhuǎn)一個脈 沖，用于基準點定位。它的優(yōu)點是原理構造簡單，機械平均壽命 可在幾萬小時以上，抗干 擾能力強，可靠性高，適合于長距離傳輸。其缺點是無法 輸出軸轉(zhuǎn)動的絕對位置信息。本次選用型號為E6C-CWZ5GH,外徑50MM,電源電壓為DC5? DC24,分辨率為1000脈沖/轉(zhuǎn)，即最小分辨率為0o 36度，足以檢測到每一周所產(chǎn)生的最

20、小角度誤差。時序圖流程圖按下10。3,執(zhí)行子程序1按下10。4,執(zhí)行子程序2按下10。5,系統(tǒng)復位，停止工作為急停開關Network 3NCLUCH SCASIAET EHNDNetwork 410.410.301INT 0, 13P1C程序：MAIN :Network 1 Network Title| Network CommentLD10.3AN10.4EUCAtwoSER_0LD10.4AN10.3CALL SBR_1LD10.5RQOO 8SBR_0:Network 1 Network TitleNetwork Comment子程序1:校正步進電機初始位置ID SMO.0MOVE 16

21、#8D z SMB6 7MOVU +20 z SMW68NWDk 升 FMD72ZDSMO .0MOVE16#-FCz SMB3 7MOVD+ 1 zSMD42MOVD十0 "GMD38HDEF0,0Network 31 DP SDc<10.3HCO z +1Network 1 Network TitleNetwork CommentLDSMO ? 0SS0.1, 1Network 2子 程 序2實 際工 作 過 程完 成 壓切等工作.Q05完 成 進 刀 過 程LSCR SO? 1Network 3LDSMO.ORQ06 2MOVBSMB67MOVU +100, SMU168

22、MOVB2, VB100MOVU+961, VU101MOVU+0, VU103MOVD+30, VD105MOVU+961, VU109MOVU-1, W川MOVD+960, VD113PLS0ATCHINT 1, 19ENINetwork 4LD QO ? 6 SCRTSO.2Network 5SCRENetwork 6LSCR SO? 2Network 7LDSMO.ORQ0? 6, 1MOVB16#BF, SMB67MOVU+200, SMU168MOVB3, VB200MOVU+1, VV201MOVU+0, VW203MOVD+960, VD205MOW+1 ” VU209MOW+1, VU211MOVD+960, VD213MOVU+961, VW217MOVU+0, VU219MOVD+160, VD221PLS0ATCHINT 2“19ENI Network 8LD Q0.7SCRT SO.2Network 9BCRENetwork 10LDSM0.1MOVB 16#F8, SMB47HDEFlz 1MOVD +0, SMD48MOVD +600, SMD52Network 11SMO.OLDA=ADRHC1, +