基于PLC的打包機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

馬濤 遼寧錦州渤海大學(xué)工學(xué)院

基于PLC的打包機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

馬濤 遼寧錦州渤海大學(xué)工學(xué)院

作為比較繁瑣的一種機(jī)床設(shè)備，在工廠出貨以前需要完成打包操作，而這個過程是通過打包機(jī)來完成的，將PLC技術(shù)運(yùn)用于打包機(jī)控制系統(tǒng)匯總大大地增強(qiáng)了系統(tǒng)的安全性以及運(yùn)行效率，本文主要介紹了三菱公司的打包機(jī)特點(diǎn)、設(shè)計(jì)方法以及通過梯形圖如何實(shí)現(xiàn)編程等。

PLC技術(shù) 打包機(jī) 梯形圖

這些年以來，PLC（可編程控制器）在儀表器中的使用，在一定程度上大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性以及系統(tǒng)的穩(wěn)定性，相比于單片機(jī)，PLC的應(yīng)用范圍更加普遍，同時維護(hù)起來更加地方便，使得系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益大大地增強(qiáng)了。傳統(tǒng)的機(jī)床電氣控制設(shè)備中大部分選擇的是繼電器的方式進(jìn)行控制的，該方法用到的電器元件比較多，而且有著繁瑣的邏輯布線，另外發(fā)生故障的概率比較大，所以系統(tǒng)運(yùn)行的時候可靠性大大地降低了，將PLC技術(shù)運(yùn)用其中可以大大改善這些難題。在打包控制系統(tǒng)中PLC有著舉足輕重的作用，相比較于傳統(tǒng)意義的繼電器而言，在功能性，性能方面以及設(shè)備的維護(hù)方面都有著巨大的優(yōu)勢，而且硬件的配套比較齊全，另外實(shí)用性強(qiáng)，同時維護(hù)起來簡單方便。在很大程度上增強(qiáng)了打包機(jī)的可靠性以及提高了系統(tǒng)的運(yùn)行效率，進(jìn)而大大減少了打包機(jī)所投入的成本，因此在多種機(jī)床設(shè)備的系統(tǒng)中，運(yùn)用PLC技術(shù)尤為普遍，分析打包機(jī)控制系統(tǒng)對包裝設(shè)備的創(chuàng)新以及國際競爭力的增強(qiáng)和工業(yè)發(fā)展都起到了很大的促進(jìn)作用，另外也大大提高工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量。

1 梯形圖設(shè)計(jì)

可編程控制器的初始階段，梯形圖的設(shè)計(jì)通常選擇的是繼電器電路的方式，基于相關(guān)電路，從而按照相關(guān)的需求，逐步地將梯形圖完善與反復(fù)地修改，為了得到理想的梯形圖，需要經(jīng)過多次不斷地進(jìn)行圖形的修改，而且中途需要添加很多的元件以及觸點(diǎn)等。可以按照某種規(guī)律設(shè)計(jì)該方法，而且該規(guī)律的隨意性以及試探性比較大，同時結(jié)果也不是固定不變的，所設(shè)計(jì)的梯形圖的質(zhì)量和設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)有著直接的聯(lián)系，因此在梯形圖的設(shè)計(jì)中通常采用這種經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。自動順序梯形圖如圖1所示。

2 控制系統(tǒng)的功能分析

本文選用的PLC器件是來自三菱公司的FX2N系列。FX2N是三菱公司里面具有最快的速度和最強(qiáng)的功能的產(chǎn)品之一。產(chǎn)品的執(zhí)行指令速度十分迅速，同時能夠擴(kuò)展存儲空間，最大值是輸入輸出口有256個，同時兼容多種通訊模塊。選擇PLC控制系統(tǒng)完成的工作主要包括了上料、對位、傳送等。首先是打開進(jìn)料門，當(dāng)傳送完材料后就關(guān)閉進(jìn)料門，將預(yù)壓進(jìn)行升降操作接著完成主壓的升降操作，當(dāng)抬起箱體后接著轉(zhuǎn)動箱體到合適的地方后，再完成捆包的操作，升降頂包，接著包布放下。這些操作完成的主要動力都是需要電動機(jī)的參與。當(dāng)升降主壓活塞的操作完成之后與箱燈的抬落動作的控制都是需要依靠電動機(jī)1M以及對應(yīng)的電磁閥實(shí)現(xiàn)的，活塞預(yù)壓操作需要借助于電動機(jī)2M以及對應(yīng)的電磁閥，左右轉(zhuǎn)箱操作的完成需要借助于電動機(jī)3M以及對應(yīng)的電磁閥；升降頂包、關(guān)閉擋料門以及材料的捆包和放包布等操作的動力都是來自于電動機(jī)5M以及對應(yīng)的電磁閥。運(yùn)行打包機(jī)的重要的步驟先是在主壓上放置產(chǎn)品，接著當(dāng)關(guān)閉了進(jìn)料門以后，就上升主壓以及預(yù)壓，當(dāng)上升到合適的位置時候，就抬高箱子到某一個高度，當(dāng)箱體的位置是處于不變動的情況下，將箱體稍微下降些，直到在預(yù)壓上。接著捆包操作箱體，當(dāng)預(yù)壓右行完成放包布的相關(guān)工序。進(jìn)而搬走已經(jīng)包裝好的產(chǎn)品，回到初始的位置完成預(yù)壓。

圖1 自動順序梯形圖

3 控制系統(tǒng)硬件

本文選擇的PLC輸入口和輸出口的數(shù)目都是64，用到了40個輸入口，30個輸出口，符合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求。I/O地址編排輸入如表1所示。

輸出如表2所示。

4 系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)

本文選擇的方法是順序控制設(shè)計(jì)，根據(jù)生產(chǎn)過程中的相關(guān)工藝操作需求從而完成適宜的控制。在生產(chǎn)的過程中執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照內(nèi)部的相關(guān)狀態(tài)和信號的輸入具體詳情，從而自動完成操作這個過程就是所謂的順序控制。很多的工程師也把順序控制的設(shè)計(jì)方法稱呼為步進(jìn)控制設(shè)計(jì)法。該方法很快就可以掌握，同時如果熟悉之后就能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)的運(yùn)行效率提高。另外在修改程序的時候也比較簡便。按照三菱公司的編程說明，順序設(shè)計(jì)方法能夠使得設(shè)計(jì)的時間減少很多，同時對于那些有豐富經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)師可以大大縮短設(shè)計(jì)時間，其中的操作包括了仿真以及調(diào)試等。順序控制設(shè)計(jì)法的運(yùn)用領(lǐng)域除了PLC控制系統(tǒng)之外，在繼電器控制的系統(tǒng)領(lǐng)域也有著廣泛的運(yùn)用，該方法的應(yīng)用場合很多，這個方法的設(shè)計(jì)理念是經(jīng)歷了一個階段逐步形成的。在繼電器的控制系統(tǒng)里面，實(shí)現(xiàn)的方式選擇的是帶有觸點(diǎn)的選線器，然而繼電器控制系統(tǒng)因?yàn)樽陨硭嬖诘囊恍┙佑|故障或者是磨損的觸點(diǎn)，因此在穩(wěn)定性方面可能不太好把握。當(dāng)許多的小規(guī)模型的集成電路誕生之后，該方法由于沒有很好的可靠性從而就被其他的方法所替代了。

表1 I/O地址編排輸入表

圖2 打包機(jī)系統(tǒng)順序功能圖

當(dāng)可編程邏輯控制器誕生后，在設(shè)計(jì)的過程中設(shè)計(jì)者選擇的是順序控制法，通過實(shí)踐可以證明這種方法的效果十分好，因此就形成了多種和順序功能圖有關(guān)的語言，到目前為止，很多的設(shè)計(jì)者都傾向于該設(shè)計(jì)順序控制方法。該方法的重要核心內(nèi)容是系統(tǒng)由多個部分形成，同時這些部分之間是相互連接的，這種方式在編程的過程中叫做步，一般情況下表示的器件是編程器件，例如狀態(tài)S在系統(tǒng)中的輸出量所對應(yīng)的狀態(tài)是固定不變的，而且步步間的輸出量也是不相同的，從而使得編程元件和步中有著緊密的關(guān)系。打包機(jī)系統(tǒng)順序功能圖如圖2所示。

在整個PLC打包機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，重要的內(nèi)容就是軟件設(shè)計(jì)。打包機(jī)的繼電器控制系統(tǒng)中包括了各種各樣的電器元件，同時也有著很繁瑣的布線，所以維護(hù)過程就相對而言比較繁瑣。和繼電器接觸器系統(tǒng)比較不存在繁瑣的硬件電路，控制狀態(tài)改變的過程中不用進(jìn)行重新設(shè)計(jì)以及重新安裝，直接就可以把程序改變，在很大程度上大大減少了周期，也提高了硬件的使用效率。

在工業(yè)生產(chǎn)中PLC有著重要的作用，其中許多的企業(yè)都運(yùn)用了PLC技術(shù)，這使得生產(chǎn)過程中的成本在很大程度上降低了許多。打包機(jī)對勞動強(qiáng)度有很高的要求，假如沒有足夠的速度的話，同時也沒有優(yōu)質(zhì)的質(zhì)量，那么就會導(dǎo)致產(chǎn)品的質(zhì)量降低，進(jìn)而對公司的效益造成很大的影響，產(chǎn)品質(zhì)量的提高離質(zhì)量好的打包機(jī)。

結(jié)語：PLC在智能儀表中有著廣泛的應(yīng)用，主要是起到了基礎(chǔ)行的作用，在打包機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用PLC可以確保系統(tǒng)的安全性以及系統(tǒng)的可靠性。相比于單片機(jī)技術(shù)而言，PLC技術(shù)的應(yīng)用還要普遍，開發(fā)該梯形圖可以簡單化編程。

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