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案例頻道 摘 要：采用 PLC和旋轉編碼器作為自立袋罐裝機的控制系統，通過PLC的高速計數器將旋轉編碼器的轉角讀取，根據轉角位置發出控制信號，簡化了自立袋罐裝機安裝調試工作，同時增加了自立袋罐裝機的柔性，提高了可靠性和工作效率。
關鍵詞：自立袋罐裝機;PLC;旋轉編碼器
1 引言
傳統的自立袋罐裝機多采用繼電器控制，隨著執行機構的增多，功能的增強，使得機器越來越復雜，給制造、調整、使用和維修均帶來不便，并且會使故障率增加。
由于目前罐裝機行業競爭激烈，企業要在競爭中站穩腳跟，需要不斷的改進產品質量，向自動化、高效化發展。PLC由于其抗干擾能力強，可靠性高，編程簡單，性價比高等優點被廣泛應用于各種工業控制領域。利用PLC實現對自立袋罐裝機的控制，結構簡化，維護方便，可以節約調整時間，增加設備的柔性，同時運行穩定可靠。本系統采用西門子S7-200PLC，文本顯示器和OMRON增量型旋轉編碼器對原系統進行改造，取得了可喜的成果。
2 生產流程圖
本系統是集灌裝、旋蓋、清洗于一體的生產線，適用于有嘴軟包裝袋的自動定量灌裝、旋蓋，可以灌裝液體、醬料等流體產品。本機采用特殊灌裝頭，可分二次灌裝，當灌裝位置沒有包裝袋時，灌裝頭不會流出灌裝液體，保證了包裝袋產品外觀的干凈整潔。具體流程圖如圖1所示。
圖1 生產流程圖
3 控制系統
原系統采用凸輪系觸發控制信號，利用五個調整好的凸輪，來實行工作循環及節拍，控制各執行機構的動作。在執行灌裝過程的五個步驟，即：電器聯鎖，泵工作，閥工作，旋蓋和清洗，要求凸輪在達到一定角度時五個凸輪配合工作。此方法雖然也能滿足控制的要求，但是凸輪位置要求較高，調整麻煩，設備的裝配、調整帶來困難，而且，當生產過程中的工藝參數發生變化時，調整起來相當困難。原系統凸輪系結構如圖2所示。
圖2 凸輪系結構圖
新設計采用PLC和旋轉編碼器實現對各執行機構的精確控制，使控制系統模塊化，設備的零部件數量、結構大為簡化。同時通過與文本顯示器相結合，還能根據包裝產品的不同，方便快捷地修改工藝參數，省去了原始控制面板的設計與生產，具體結構如圖3所示。
1.電機2.旋轉編碼器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 灌裝機主要結構圖
增量式旋轉編碼器的特點是每產生一個輸出脈沖信號就對應一個增量位移角，利用S7-200的高速計數器指令（HSC）來實現精確讀取旋轉編碼器的轉角，從而實現對空間凸輪所轉過的角度進行檢測。當脈沖數表明空間凸輪轉過所要求的角度時，PLC就發出指令，要求各執行機構執行相應的動作，即實現灌裝、旋蓋和清洗。高速計數器的最高計數頻率取決于CPU型號，CPU224有6個高速計數器，6個單相計數器，均為20kHz的時鐘速率。
4 控制系統時序圖及程序流程圖
控制系統的時序是非常重要的，既要緊湊，又要滿足各個工序要求，只有安排得好，各執行機構才能合理執行各自的動作。原系統采用凸輪系對設備各執行機構進行控制，改造后采用PLC、位置傳感器及旋轉編碼器等來完成控制。
圖4 時序圖
圖5 PLC程序流程圖
5 PLC控制部分輸入輸出信號
根據整個循環工作中PLC要做的工作， PLC輸入輸出信號如表1所示。
表1 PLC輸入輸出信號
6 結論
通過利用PLC，旋轉編碼器以及文本顯示器，實現了對自立袋罐裝機的準確控制，簡化了調整難度，提高了效率和應用柔性。
參考文獻
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北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號