全自動(dòng)包裝碼垛生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

連家民，朱明靖，郁 煒

（衢州學(xué)院，浙江 衢州 324000）

目前，我國(guó)各類工業(yè)生產(chǎn)事業(yè)的蓬勃發(fā)展時(shí)刻，全自動(dòng)化包裝碼垛生產(chǎn)線技術(shù)變得越來(lái)越重要。基于P蘊(yùn)C技術(shù)的包裝碼垛生產(chǎn)線，成本較低，控制系統(tǒng)操作簡(jiǎn)易，可實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)化程度較高，可以大大改變生產(chǎn)效率低下、用工多的困境。

1 機(jī)電部分系統(tǒng)組成

該機(jī)電部分系統(tǒng)主要由氣動(dòng)及真空系統(tǒng)、光電檢測(cè)系統(tǒng)和傳感器系統(tǒng)組成，實(shí)現(xiàn)包裝生產(chǎn)中的機(jī)械動(dòng)作控制，其系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖

（1）氣動(dòng)及真空系統(tǒng)的氣動(dòng)部分主要執(zhí)行相關(guān)動(dòng)作的結(jié)構(gòu)，分為氣源氣缸、氣電轉(zhuǎn)換裝置、全自動(dòng)控制氣閥、氣源處理裝置以及真空部分。氣動(dòng)部分的自動(dòng)化控制在整個(gè)生產(chǎn)線中占有重要地位，是最為基礎(chǔ)的組成部分之一，該部分系統(tǒng)及器件的穩(wěn)定性及其壽命將決定著氣動(dòng)系統(tǒng)所在的整條生產(chǎn)線的工作性能以及質(zhì)量。真空系統(tǒng)主要由電子真空泵、檢測(cè)器、套管以及相應(yīng)的控制閥門構(gòu)成。也是整條流水線的主要組成部分之一，最為主要的功能就是在吸袋和開(kāi)袋過(guò)程中形成全自動(dòng)化控制。

（2）光電檢測(cè)系統(tǒng)電路主要由六個(gè)部分組成，分別為光電三極管、功率驅(qū)動(dòng)器、發(fā)光管、指示燈、AGC電路以及相應(yīng)的指示燈和單片機(jī)構(gòu)成。該系統(tǒng)主要應(yīng)用于編組機(jī)組、碼垛裝置和雜質(zhì)檢測(cè)裝置中，用于對(duì)產(chǎn)品的計(jì)數(shù)以及檢測(cè)。通過(guò)該系統(tǒng)，整個(gè)流水線可以實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)顯示、響鈴報(bào)警等功能。

（3）傳感器系統(tǒng)涉及到多種模擬量輸入，需要相對(duì)應(yīng)的傳感器，例如光電開(kāi)關(guān)、金屬檢測(cè)傳感器等。

2 PLC控制系統(tǒng)

包裝碼垛生產(chǎn)將自動(dòng)完成稱重、包裝、檢測(cè)計(jì)數(shù)以及自動(dòng)碼垛等多個(gè)操作動(dòng)作。運(yùn)動(dòng)較多且復(fù)雜，又由于工作所處的環(huán)境惡劣、具有高溫、振動(dòng)和粉塵環(huán)境。要求生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)具有很高的可靠性以及故障診斷能力，從而確保整個(gè)生產(chǎn)線的穩(wěn)定正常運(yùn)行。在包裝生產(chǎn)線中，由于各個(gè)控制部分可由開(kāi)關(guān)量進(jìn)行定義控制，P蘊(yùn)C可以滿足各類開(kāi)關(guān)量的自動(dòng)控制，而且P蘊(yùn)C又具有眾多工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)，非常適用于各種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的惡劣運(yùn)行環(huán)境。

該P(yáng)蘊(yùn)C控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)包裝碼垛生產(chǎn)線中自動(dòng)控制部分，將自動(dòng)稱重、傳送、檢測(cè)及馬多部分實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化控制，其主要工藝控制流程如圖2所示。

圖2 包裝碼垛工藝控制流程簡(jiǎn)圖

3 人機(jī)交互界面系統(tǒng)

通過(guò)與昆侖通態(tài)MCGS相匹配的組態(tài)環(huán)境進(jìn)行人機(jī)交互界面的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，不僅系統(tǒng)設(shè)計(jì)操作簡(jiǎn)易并且在工作當(dāng)中的參數(shù)修改具有即時(shí)性、快速響應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)。該人機(jī)交互界面具有方便識(shí)別，具有較高的識(shí)別度等優(yōu)點(diǎn)，并且易于操作工人的工作、數(shù)據(jù)記錄、即時(shí)響應(yīng)等。使得工人能夠遠(yuǎn)離環(huán)境惡劣的工作現(xiàn)場(chǎng)，在操作室內(nèi)就能完成之前需要在現(xiàn)場(chǎng)完成的工作。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)中滿足物料倒斗的實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以設(shè)定預(yù)設(shè)值以及對(duì)物料袋中物料重量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。從界面當(dāng)中還能觀察到金屬檢測(cè)傳感器工作狀態(tài)，在無(wú)雜質(zhì)的傳送過(guò)程中該傳感器不亮警報(bào)燈，當(dāng)有裝有雜質(zhì)物料袋經(jīng)過(guò)時(shí)，該傳感器亮警報(bào)燈。在之后還有光電計(jì)數(shù)開(kāi)關(guān)，能實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)量，并對(duì)物料袋進(jìn)行標(biāo)號(hào)登記。不僅在傳送帶部分實(shí)行監(jiān)控，還能對(duì)碼垛機(jī)械臂運(yùn)行部分實(shí)施即時(shí)監(jiān)控，對(duì)突發(fā)狀況可以實(shí)行有效的即時(shí)控制和操作。

通過(guò)觸摸屏的控制以及MCGS與西門子系列P蘊(yùn)C的連接通信，可以實(shí)現(xiàn)即時(shí)通信和接口數(shù)據(jù)的修改。讓P蘊(yùn)C全自動(dòng)控制變得更為便利簡(jiǎn)易，在工作現(xiàn)場(chǎng)使得軟硬件較好地配合工作，提高工作效率。如圖3所示為MCGS組態(tài)環(huán)境設(shè)計(jì)圖。

圖3 MCGS組態(tài)環(huán)境設(shè)計(jì)圖

4 結(jié)語(yǔ)

本控制系統(tǒng)基于P蘊(yùn)C技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了包裝碼垛生產(chǎn)線的全自動(dòng)化，從機(jī)電部分系統(tǒng)完成生產(chǎn)線機(jī)械運(yùn)作控制以及傳感器模擬信號(hào)采集，到P蘊(yùn)C控制系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)、數(shù)據(jù)處理及邏輯控制，然后對(duì)該系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行了充分考慮，在完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)的同時(shí)加入了各項(xiàng)保護(hù)措施，盡可能地消除了各類事故隱患后，加入了MCGS觸摸屏控制系統(tǒng)，讓原本復(fù)雜的控制過(guò)程變得簡(jiǎn)單易行。

［1］ 胡學(xué)林.可編程控制器教程［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2003.

［2］ 王沖輪.P蘊(yùn)C在馬鋼原料廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.電氣應(yīng)用，2005，（1）.

［3］ 王繼忠.P蘊(yùn)C在貨車軸承加工裝夾機(jī)械手上的應(yīng)用研究［D］.洛陽(yáng)：河南科技大學(xué)，2004.

［4］ 楊公源.機(jī)電控制技術(shù)及應(yīng)用［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2005.

［5］ 黃成義.自動(dòng)包裝碼垛生產(chǎn)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究［D］.哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2001.