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基于PLC的全自動(dòng)包裝機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) Design of Auto Packaging Machinery Control System Based on PLC
廈門永宏亞得機(jī)電科技有限公司

摘要:本文著重介紹了一種用FATEK PLC實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)包裝機(jī)位置和時(shí)間控制的方法,以及通過(guò)HITECH 人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)定、系統(tǒng)控制和狀態(tài)顯示,實(shí)現(xiàn)了包裝機(jī)全自動(dòng)控制的目的. 
Abstract: This article mainly introduces the positioning control and timing control methods of FATEK PLC in Auto Packaging Machinery, and data setting, system control and display by HITECH Human Machine Interface (HMI), realized the result of auto control in Packaging Machinery. 
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)控制的首選產(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)诔杀究刂啤⑾到y(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(huà)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(huà)面之間的相互切換和每個(gè)操作畫(huà)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(huà)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).




----摘自工控網(wǎng)