基于PLC高速全自動包裝機的控制系統應用

姜鑫旭 隋英杰 鄭亮

【摘? 要】新時期內，我國經濟的發展日新月異，隨著通信計算機技術與傳統行業的結合，醫療、物流、電子商務、食品等行業的興起，大力推動了包裝制造業發展。聚低功耗、高集成、已推廣使用、功能強等優點于一體的可編程控制器PLC得到了越來越多的應用，PLC高速全自動包裝機的研發已成為了工業控制以及智能化實現的重要研究課題。本文對PLC高速全自動包裝機的控制系統進行介紹，在對PLC概念進行闡述的基礎上，重點分析PLC技術的功能和特點，總結了基于PLC高速全自動包裝機發展和應用現狀，并給出了基于PLC高速全自動包裝機未來進一步應用發展的方向和趨勢。

【關鍵詞】PLC;全自動;包裝機;應用現狀

1 緒論

物聯網、大數據挖掘、數據結構分析、人工控制與人工智能、3D和彩繪打印、新材料等技術的不斷創新與突破，信息化技術與傳統制造業的高度融合，在帶動科學創新發展、加快了我國經濟發展的步伐的同時改善了我國居民的生活質量，推動國民經濟大力發展。包裝機械行業作為我國主要的經濟支柱之一，是一個行業之間關聯型高、規模與效益客觀、就業需求拉動性大的密集產業。面對市場經濟新形勢與各行各業對于包裝箱需求量大以及個性化定制要求高等背景，現有的包裝機械系統已經不能很好的滿足人們的要求，且隨著傳感器、控制技術以及通信計算機技術的不斷發展和應用，同時電子設備安全可靠性能的提高，使得包裝行業中的包裝機的自動化、智能化發展成為了可能。PLC憑借其可靠、穩定、抗干擾能力強、靈活、易于推廣使用等優勢，在智能化泛在的今天被廣泛應用到了工業機械化制造領域，發展成為了實現工業系統智能化控制的重要組成部分，活躍于人們生活、工作中的各個領域。

2 PLC概念簡介

二十世紀六十年代由取代傳統繼電器而誕生于美國的可編程邏輯控制器Programmable Logic Controller（以下簡稱，PLC），是一種可以進行存儲的編程化的數字電子裝置，通過在系統內部嵌入程序從而實現用戶需求指令控制，并應用在機械等生產部門進行各類生產過程的模擬，由于其操作性能穩定，安全可靠等優勢已發展成為工業控制的核心控制部分。PLC在硬件上與微型計算機結構相似，由電源、中央處理器、存儲單元、輸出及輸出回路、程式輸入裝置等組成。PLC控制器在投入生產中，一般由輸入采樣、用戶程序執行和輸出刷新等三個過程構成，進行一次這樣的工作過程即為進行了一個掃描周期，需要注意的是PLC控制器通過在中央處理器中設定掃描速度來實現工作過程的重復。

3 PLC技術發展歷程

通過對近年來關于PLC[1]研究成果進行研究分析，總結PLC技術的發展主要包括PLC概念形成階段、PLC性能完善階段以及PLC微控制器進化等三個階段，作為離散控制產品的首選，PLC控制器在工業生產領域得到了廣泛的應用。

（1）PLC概念形成階段：追溯PLC的發展歷程，發現PLC誕生于20世紀60年代，標志性的事件是美國數字公司研發用于美國通用公司汽車制造的控制器，該階段的PLC技術主要應用在大型機械設備生產制造控制，多用于軋鋼設備制造和升降機生產制造中。

（2）PLC性能完善階段：70年代美國和西德公司首先將PLC技術和計算機技術進行了融合，運用了計算機技術的PLC實現了計算機PLC技術一體化，使得PLC性能更為完善，實現了PLC在生產控制中低水平操作、高性能控制的生產目標。

（3）PLC微控制器化發展階段：信息和計算機技術的大力發展，促使了工業生產智能化和電子化發展，進一步推動了PLC微控制器的發展，該發展階段的PLC品種繁多，不同的生產制造行業根據公司實際生產需求，重點考慮市場導向，注重公司未來進一步發展需求，對PLC微控制器功能進行了進一步的完善與補充，該階段的PLC產品被廣泛應用到機械制造、汽車生產、冶金業、電子設備制造、造紙業和石油化工等領域。

4 基于PLC高速全自動包裝機控制系統應用現狀及發展趨勢

信息、通信和計算機技術與傳統制作業的深度融合，促進了機械生產的智能化發展，進一步推動了PLC技術數字化、微型化、智能化的發展?，F階段基于PLC高速全自動包裝控制系統在動作復雜、操作繁瑣的包裝制造業中得到了很好的應用，典型的應用是在卷紙包裝機中的應用，PLC多用于包裝機的中間繼電器環節，通過更改軟件的邏輯控制部分可以實現程序的復制和功能擴展操作，故而當包裝機電動機開啟工作時，通過PLC信號向切紙機發出操作指令，繼而通過貼紙機構帶動電動機轉輪轉動，完成一定頻率的全自動包裝操作。需要注意的是，基于PLC的高速全自動包裝控制系統容易受到包裝材料硬度、伸縮性和靜電性等性能的影響。

為了更好的迎合市場發展的趨勢，PLC控制系統在全自動包裝機性能上的未來發展趨勢，主要有一是要求PLC微控制器制作工藝CMOS化，運行能耗越發偏低;二是成本低廉化，迎合生產制造廠商和市場發展方向，采用扁平結構的低成本的PLC產品將是未來PLC產品制造的一個研發方向;三是易拓展、大容量和高性能發展，具有小體積、大容量、高性能和易拓展的集成將是PLC產品下一步發展的趨勢要求。

5 結論

在5G、互聯網+、物聯網等技術快速發展的當下，傳統的生產制造業對于信息化、數字化和智能化生產制造需求逐步變大，包裝行業作為新時代經濟組成的重要構成部分，對于推動國民經濟的發展、改善就業需求等起著關鍵的作用，然而外賣、網上購物、二手閑置物品買賣等新行業的蓬勃發展、包裝量以及包裝生產機器運營維護成本的日益增加，使得包裝行業面臨著巨大的壓力和挑戰。本課題在對PLC現有文獻進行梳理、總結的基礎上，介紹了PLC的概念、發展歷程和在包裝制造業中的應用現狀并對其今后的發展趨勢進行了相關分析，為更好的分析基于PLC高速全自動包裝機控制系統起到了積極的作用。

參考文獻：

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[5] 楊昆.可編程控制器的應用技術[J].價值工程，2014，34：209-210

作者簡介：

姜鑫旭，出生年月：1999年6月13日，男，漢族，遼寧省沈陽市，職稱：本科生，研究方向：機械電子工程。

隋英杰，出生年月：1999年8月11日，男，漢族，遼寧省遼陽市，職稱：本科生，研究方向：交通運輸。

鄭亮，出生年月：1998年12月8日，男，漢族，河北省張家口市，職稱：本科生，研究方向：機械設計制造及其自動化。

（作者單位：佳木斯大學）