基于PLC技術(shù)全自動白砂糖包裝的應(yīng)用

徐耀平

摘 要：針對白砂糖的特點，提出在PLC技術(shù)基礎(chǔ)上的全自動白砂糖包裝控制系統(tǒng)，為白砂糖的全自動包裝提供稱量、包裝以及封口等工作的自動化控制，提高生產(chǎn)效率；具有控制方法簡便和動態(tài)化稱量等特征。

關(guān)鍵詞：PLC技術(shù)；全自動；白砂糖包裝

社會的生產(chǎn)以及人們的生活水平在不斷提升，品質(zhì)高、包裝好的產(chǎn)品自然會受到消費者的青睞。因而生產(chǎn)企業(yè)對自身的包裝技術(shù)提出了更高的要求，企業(yè)開始對高度自動化的生產(chǎn)線更加重視。綜合白砂糖包裝的特征，文章對PLC實現(xiàn)全自動包裝生產(chǎn)線的控制，有效提升了生產(chǎn)效率，降低對勞動力的應(yīng)用，提高了企業(yè)的自動化生產(chǎn)水平進行闡述。

1 PLC技術(shù)下的全自動白砂糖包裝

1.1 計量包裝

貯料斗內(nèi)的待包裝物料在進料閥打開以后，逐漸流入計量桶內(nèi)，物料的重量通過計量桶兩側(cè)的稱重傳感器轉(zhuǎn)化為模擬電信號，隨后送入稱重的控制器，在濾波、放大以及A/D轉(zhuǎn)化中成為數(shù)字信號，隨后輸入微機中接受數(shù)據(jù)處理和邏輯分析，隨后對物料的重量和狀態(tài)以及料位等進行顯示，在物料的重量達到了設(shè)定值后，將各種控制信號在電磁閥的控制下輸出，并制定相應(yīng)的機構(gòu)使得進料閥關(guān)閉，發(fā)揮自動進料功能。機械手作用下將包裝袋套上夾包口后，發(fā)出夾包指令，控制器將會輸出夾包信號，保證夾爪夾住包裝袋，并打開計量桶的放料閥門，物料逐漸流入包裝袋內(nèi)；在計量桶的物料重量值減少至零點附近的設(shè)定值時，控制器將輸出關(guān)閉放料閥門的信號，自動卸包，包裝好的物料通過皮帶往前輸送，一個完整的工作周期就完成了，隨后自動進入下一周期。

1.2 自動運輸設(shè)計

在全自動的計量包裝過程的設(shè)計中，各個物料之間的定量計量是最重要的，其中主要包含的設(shè)備有稱重傳感和稱重顯示控制器，在PLC中主要應(yīng)用的是三菱FX2N-32MR。糖包包裝好后要經(jīng)過縫包、噴印生產(chǎn)日期。這些工序主要由輸送機輸送到自動折邊機進行折邊，糖袋折邊后通過自動縫包機縫包，縫好包后依次經(jīng)過袋子整形、噴印生產(chǎn)日期等工序，然后輸送到包裝碼機械手實行疊包處理，當糖包達到指定包數(shù)后，又通過鏈板機往叉車位置輸送，最后由叉車叉到指定倉庫存放。

2 自動計量裝置的過程

稱重計量過程中，計量桶內(nèi)壁很有可能會黏附上一定量的白糖，這些殘余黏附的白糖會影響實際稱重。對此，為了保證誤差被校正，在進料之前，空斗質(zhì)量G0可以通過編程控制器進行自動稱量，隨后把G0看作是下料稱量質(zhì)量G1參考值，G2為物料總重，在系統(tǒng)運算中得到最終結(jié)果，G2=G1-G0。在外部因素下會出現(xiàn)零點漂移，實際進料值的影響降到最低情況。包裝進料過程中，為了使進料速度和計量包裝達到準確值，系統(tǒng)需要對快速進料和微調(diào)進料實現(xiàn)結(jié)合使用。將快速進料閥值設(shè)定為目標值的90%，達到目標值后，關(guān)閉一部分的電磁閥。通過微調(diào)進料提升加料精確度，采用微調(diào)手段，將進料中閥值設(shè)定為目標值和沖量的差值。系統(tǒng)加料在達到設(shè)定值后，微調(diào)進口料閥門自動化關(guān)閉，加料、裝袋、物料下料等所有過程中出現(xiàn)的沖擊情況會造成系統(tǒng)出現(xiàn)振動現(xiàn)象，包裝質(zhì)量在瞬間提升，出現(xiàn)一定的沖擊情況。實際加料的計算方式為微調(diào)進料和沖量的相加，為了自動校正沖量，系統(tǒng)則會采用閉環(huán)前饋控制技術(shù)來實現(xiàn)。

3 全自動包裝系統(tǒng)的設(shè)計

3.1 觸摸屏控制設(shè)計

PLC技術(shù)中的觸摸屏是互動式觸摸屏，該設(shè)備具備了各種品牌PLC連線監(jiān)控能力，就算在十分惡劣的工作環(huán)境中，照樣可以保持良好的運行，并且對普通的工控機進行替代，觸摸屏可以對設(shè)備及系統(tǒng)的運行狀態(tài)實現(xiàn)及時監(jiān)控，在人機界面中向PLC發(fā)送指令，相互傳送數(shù)據(jù)后，通過可編程控制器完成系統(tǒng)或是設(shè)備的開關(guān)量以及數(shù)量的控制。人機界面可制作成為多畫面監(jiān)控，對傳統(tǒng)的電器操作面板和記錄儀的顯示等，因而具備了更為強大的特點。

3.2 程序流程設(shè)計

初始化可以對所有的輸入信號實行檢測，并滿足相應(yīng)的檢測信號輸入條件，檢查其是否具有報警和負載等。滿啟動情況下未出現(xiàn)報警情況，隨后對相應(yīng)的程序開始執(zhí)行，在人機界面內(nèi)實行自動化和手動的選擇，選擇自動程序則需要對自動程序?qū)崿F(xiàn)執(zhí)行，以上過程的優(yōu)勢在于執(zhí)行程序的時間比較短。手動程序中要對混合原料實行稱重，在完全達標后，再開啟各自的啟動電磁閥。

3.3 邏輯控制

借助PLC控制設(shè)備，實現(xiàn)對計量包裝機的全自動控制，對包裝機的自動稱重、傳輸和鎖口，PLC中的設(shè)備為FX2N-32MR，這一設(shè)備的邏輯和程序都保持在固定情況下，程序中采用的主要是梯形，數(shù)量較大，數(shù)據(jù)存儲器為32存儲器，否則會出現(xiàn)數(shù)據(jù)溢出的情況。由于完成步順控指令需要在手動和自動中相互轉(zhuǎn)換，在功能指令完成后，稱量計量可達到數(shù)據(jù)的采集和使用，進而保持正常的工作狀況和報警等情況。

4 調(diào)試與仿真

在PC機上時限程序編制和運行后，在電纜上下載三棱FX2N-32MR，測試軟硬件后，自動化控制相應(yīng)任務(wù)。GX Simulator軟件包主要采用的是 Windows，并且實現(xiàn)一定的運行，安裝GX Developer的計算機后，再安裝GX Simulator，采取相應(yīng)的調(diào)試。打開菜單欄的工具菜單后，點擊梯形邏輯測試，啟動（L）子菜單，最終測試梯形圖邏輯。借助自主配置輸入和輸出設(shè)備開始實行相應(yīng)的測試。

安裝文件夾在GT SORTW CHINESE后，Env MEL文件于軟件安裝使用環(huán)境中。創(chuàng)建觸摸屏，保證工作狀態(tài)的正常運行，對于全自動包裝機子系統(tǒng)觸摸屏。在上位機上建立趨勢曲線，實現(xiàn)操作人員對系統(tǒng)和設(shè)備運行的穩(wěn)定性進行直觀性了解。

5 小結(jié)

實踐證明，以PLC為基礎(chǔ)的全自動控制系統(tǒng)，同過去的人工稱量計量對比，極大地提升了精確度，并且受到了質(zhì)量計量主管部門以及企業(yè)用戶的肯定和認同。該系統(tǒng)具有運行穩(wěn)定性高、安全、可靠、操作方便等優(yōu)勢，此外還能有效降低工人的勞動強度，以及可編程控制器運行速度快、功能強和程序設(shè)計簡單等多項優(yōu)點進行了充分發(fā)揮。

參考文獻

[1]艾龍輝，皮小園，鄒建光.基于PLC的全自動包裝碼垛生產(chǎn)線控制系統(tǒng)研究[J].科技與企業(yè)，2013，（3）：166-167.

[2]鄧昌奇.基于PLC的全自動包裝機控制系統(tǒng)開發(fā)與實現(xiàn)[J].廣東石油化工學院學報，2014，（4）：30-33.

（作者單位：廣西南寧市華星電子衡器有限責任公司）