基于PLC高速全自動包裝機控制系統設計分析

孫永亞 劉亞飛 丁文亮

摘要：在20世紀70年代，控制系統在運行過程中，所需要的的最核心的零件，就是可編程控制器。可編程控制器它的優點是能夠完成多種用途的功能，性能穩定，與其他設備相比可靠性較高。也是基于自身的優點，可編程控制器在工業快速發展的今天，應用已經越來越廣泛。當然，隨著科學技術的進步以及人們對設備自動化程度要求的提高，可編程控制器在現實的使用過程中，也可以完成更多的功能和操作。因此，與該技術相對應的成品種類越來越多樣復雜化。根據全自動包裝機的特點，結合PLC技術和生產工藝，本文分析了高速紙包裝自動包裝機的控制系統。以期調查結果可以為相關工程項目提供參考。

關鍵詞：PLC控制;卷紙包裝機;生產工藝;系統設計

1卷紙包裝機工作原理

顧名思義，卷紙包裝機就是將來自紙倉庫的紙卷以普通紙卷的速率包裝。

卷紙包裝機的具體流程主要分四步完成，第一步為卸料，在原料架放置卷紙。第二步為發送指令，在進行這一步驟的時候，需要放入卷電機以及卷棒，用固定的顏色表示相對應的長度。當卷棒上的長度顯示為L時，放卷電機就會直接發出指令，可以說向切紙裝置進行指令操作發布是根據色標值而進行的。此裝置是使用變頻的方式進行調整速度的，在工作時，凸輪會產生旋轉，從而帶動刀的轉動，然后經過凸輪上的設備可以判斷凸輪所在的方向，最后進行切斷的指令操作，在此過程中，切刀是向上操作的，目的就是將卷紙切斷，形成一個一個單獨的單元。在此步驟進行到一定的程度時候，色標上會再次出現相對應的信號，此時，切刀的運作方向由上變下。并且色標顏色的變化，可以調整電機的運作頻率，調整切刀的工作頻率也可以使切刀的操作更加便捷。第三步是整理，將切割好的紙片進行整理，然后放入紙片庫，借助相對應的機器將整理好的紙片送到操作臺，最后，經過托盤的運動，可以將整齊的卷紙推動起來，變成卷紙球。

只有在工藝盤和輔助機構結合的情況下，才可以順利的完成此項操該結構中的V形雕刻數量為8個，有三個處理站單元，將紙張放入槽中，包裹普通紙，旋轉并整理要包裝的紙卷，將其放置在處理托盤上，然后依次發送至待加工位置處理。通過皮帶轉動發動機驅動處理盤旋轉。接下來，進行具體操作。操作過程如下：1號站的目標是工作臺的裝載。2號站可在夾緊機構單元的幫助下完成一系列的操作，例如前進、抓緊、旋轉等;接著，將紙球由托盤送出，紙片由空心臺送出。最后，在3號工位，根據重力特性，將包裝好的產品放在成品倉庫中。

目前，最簡單便捷的順序控制當時就是采用移位寄存器，其主要的工作程序為：設定一寄存器，移位的時間設置為120ms，并且每個移位寄存器對應一個相對應的V型槽，然后進行操作控制。

上料信息是從2號工位發送，其操作是通過推動空心臺將紙張向上移動。一般需要490ms～640ms的時間，紙盤將紙球推送上去的時間不的超過640ms。同時，處理盤槽V的移動速度相同，假設處理盤的位置在第一站時，處理盤的當前狀態應該是停止前進，然后延遲150ms的時間，當空心臺的的狀態為無紙張時，可以緩慢移動并按下行程開關，此時生成停止的動作命令。同時，托盤會停止工作，相對的，上料的工作也會停止。當延遲時間到達一定的時間，此時就會出現與上述相同的操作步驟，那就是托盤和放紙的空心臺動作。也可以說他們的動作步調都是一致的。但是相反的是插紙板。

當位置到達工位2時，此時，處理盤處于停止的狀態，即延遲回到250ms，同時也會發出上料信號的動作。250ms后，工藝板和卡片的動作順序依次停止，考慮到自然狀態下存在慣性，此時會產生一個小角度，即紙球與插入板之間的夾角。此時，包裝紙完全包裹在紙球上。假設插入板再次縮回時會接觸邊界開關，此時夾鉗開始進行運動，利用三根夾桿抓住包裝的兩邊，此時另一個動作開始，即嵌套邊緣的指令，也就是窩邊。當嵌套邊緣到達必要位置時，機構部件捷愛士向后緩慢移動。此時整個初級包裝過程就完成，樣品落下，完成這一步驟所需時間綜合為880ms。由于此包裝程序中的PLC數字化周期為120ms，因此一分鐘內只能包裝60個包裝。

2可編程控制系統控制方案的設計

與其他工業控制系統相比，西門子S7-300系列PLC具有最佳的掃描速度。也是最基本的組件，從指令開始，1000個指令的時間大約需要0.3ms。考慮到材料、機械和電力等綜合因素，該角色項目執行要完成的預定義功能，還需要在實驗室進行成功調試。

可編程邏輯控制器具有多種分類，也可以服務多個對象。例如，張力控制可以根據拆開和切割的過程來執行，包裝和進料可以由雙向控制來完成。同時，他們具備一個相同的特點，那就是對象相對密集。

集中控制系統中的組件可以連接，它們依賴于1/0。在該角色的設計過程中還采用了一種方法，即在連接來自受控對象的數據和狀態轉換的過程中，不增加額外的特殊信號線。這種控制方法的特點之一是它們之間的距離不遠，并且可以同時接觸不同場合，獨特的主機控制模式也有更高的要求。因此，與其他模式相比，缺點是風險相對較高。1/0遠程控制與集中控制的相似之處在于控制結構單元的獨特性。另一個特點是，可以分散控制系統。其大多應用在中型、分散對象和低工程成本場合。

3系統的運行方式

在該文中，考慮到紙包裝機的有效運行，采用自動和手動相結合的方法。鑒于運行模式的設計特點，本項目采用了一種特殊的方法，即停止運行。PLC控制器采用正常、臨時和緊急三種停機模式。根據運行期間控制系統的要求和包裝機運行的周期性工作模式，在以下兩種情況下可以停止運行，分別是第一個是工作的結束;第二個是停機操作命令出現失誤或設備出現故障時的異常情況，因此系統采用硬件切斷電源的方式，可使系統立即停機。

4結論

本文主要介紹了卷紙機的工作過程，詳細論述了卷紙機的工藝流程，包括運行過程，詳細討論了影響因素及有效改進的具體操作方法，最后給出了包裝機控制系統的設計方案，介紹了控制系統的選擇、工作模式、硬件和配置，此研究結果將會對相關工程項目具有參考價值。

參考文獻

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