PLC在包裝機械中的應用

董翠翠

【摘? 要】 PLC技術作為智能控制技術的核心，被廣泛應用在自動化生產控制過程中。利用PLC結合多種智能模塊可以實現包裝機械產線上物料臺的升降控制、次品的檢測、物體的數量檢測、碼垛等工作。使自動包裝機具有操作簡單、性能穩定和方便檢修等特點，極大地提高了生產效率，降低了人的勞動強度。

【關鍵詞】 智能控制；自動包裝機；計數控制；生產效率

PLC技術廣泛應用于電力、化工、機械制造等各個行業。隨著信息技術的發展，基于PLC技術的智能控制技術已經成為現代工業發展的趨勢。PLC具有高速、精準、穩定可靠、編程方便、維護簡單等特點。

在現代化的工業生產中，往往需要對產品進行計數、稱重、產品檢測、包裝、搬運等。這些工作重復、煩瑣，用人力完成不僅要占用大量的勞動力，而且工作效率低，容易出錯。為適應現代化大規模產品的批量生產及包裝，必須在生產線中利用可編程控制器技術。包裝生產線的自動化、電子檢測和控制系統持續發展，使包裝企業以高度、較少的停機時間和包裝故障、產品損耗少、計數準確等優點而獲得出色成就。自動包裝技術的前景十分廣闊。自動包裝系統中PLC可以實現以下基本控制過程。

一、PLC對物料臺升降的控制

物料升降工作臺在生產過程中比較常見，在搬運、裝配、噴涂等工作場合，就需要用到各種類型的升降臺作為運輸工具，主要負責把物料運送到指定的位置，從而進行下一道工序。例如，在裝配工序時，可通過升降臺準確調整物料的高度，從而實現精準裝配。在包裝機械作業中，可利用物料臺的升降，把一定數量的物體通過升降臺的不斷上升和下移工作，結合皮帶運輸機供料的不斷輸送，實現物料的堆疊。

物料臺升降臺的控制可以選擇多種工作方式，包括手動運行和自動運行。升降臺的往返運動是通過電機的正反轉來帶動。因為要實現升降臺的準確定位，使物料能夠排列整齊，確保下一步的裝盒工作順利完成，在自動包裝設備的物料升降臺優先選擇采用步進電機控制。步進電機通過電子控制系統，準確控制電機的速度和位置，廣泛應用在各種精密設備中，例如各種數控機床、掃描設備和打印設備。

PLC控制步進電機正反轉的系統組成如圖1。

控制系統中使用了三菱PLC、開關電源、步進電機和步進電機驅動器。三菱的PLC，如果型號后綴是MT，代表晶體管型的PLC，是可以發出脈沖控制步進電機的。由晶體管型的PLC發出指定脈沖給步進電機驅動器，步進電機驅動器進而控制步進電機正反轉，進而帶動升降臺上下運動，準確到達指定高度。

二、PLC在包裝檢測技術中的應用

在產品包裝之前，要檢測有沒有次品，把次品剔除。可以在傳送帶上安裝兩個光電開關。如果沒有次品，那么光電開關的狀態為OFF，當檢測出次品時，光電開關的狀態變為ON，這個信號可作為移位寄存器SFT的數據輸入信號。光電開關還用于檢測次品的個數，每檢測一個次品，光電開關就發出一個脈沖信號，脈沖信號作為移位寄存器SFT的移位脈沖輸入信號。系統電氣框圖如圖2所示。

整個分揀系統以PLC為控制中心，當傳感器1檢測到次品時，移位寄存器開始跟蹤，次品在傳送帶上到達指定位置時，PLC控制電磁閥動作，利用氣缸將次品推出，正品繼續在傳送帶上前進。次品退出后經過滑道，利用安裝在滑道入口處的光電傳感器2檢測次品的個數，同時利用這個信號控制電磁閥，使推料氣缸縮回，等待下一次工作。

利用PLC控制的次品檢測系統，外圍設備簡單，有上游的供料單元、變頻運輸帶、光電傳感器、電磁閥、推料氣缸、集料槽組成，也可以增加觸摸屏或各種按鈕開關，集合電氣控制系統和氣動回路，比傳統的繼電控制系統簡單方便，又穩定可靠，還可以根據不同的控制要求更改程序，在包裝機械上應用普遍。

三、PLC在包裝機械中計數功能的使用

包裝機械需要對產品的數量進行計算，將一定數量的產品打包，在這個過程中可以用PLC技術完成對產品數量的統計。

三菱PLC計數器C共有兩種類型，包括內部信號計數器和高速計數器。內部信號計數器又分為兩種，16位計數器和32位加/減計數器。

物料在傳送帶上輸送過來時，物料擋住了安裝在傳動帶一側的光電開關接收的光信號，每次光線被擋住，就代表光電開關檢測到一次物料，光電開關作為PLC的輸入信號，使PLC的一個輸入端XO的狀態變為ON，程序啟動一個計數器C0。C0用來記錄經過傳感器采集的物料的數量，首先設定一個計數的上限，也可以使用多個計數器進行計數的累加，這樣就可以提供一天或者一班次產量的總數量。

如圖3所示，在鋁釘自動包裝設備中，生產好的鋁釘通過變頻運輸帶送往包裝工位。每一包裝盒內鋁釘的數量是20條，在裝盒時，20條鋁釘分為4層排列，每排有5條并行排列。

當鋁條通過變頻輸送帶時，由輸送帶側面的光電傳感器A檢測動過的鋁條的數量，到達5個數量后，利用皮帶轉動將5個鋁條緊密排列成一行，再利用輔助機構將排好的5個鋁條放入堆疊工位。在堆疊工位處也裝有光電傳感器，當最底層的五個物料推至堆疊工位后，步進電機下行帶動托板向下運動一行。光電傳感器B記錄一次數據，如此重復這個過程，當托板上的物料達到4層高度時，即達到20顆鋁釘數量為一盒時，光電傳感器B檢測信號，利用這個信號控制電磁閥動作，推料氣缸伸出，把20條鋁條推入包裝盒，即可開始鋁釘的包裝。

四、PLC對包裝產線中機器人的控制

機器人是在機械化、自動生產過程中發展起來的一種新型裝置，在現代生產過程中，機器人被廣泛應用在自動生產線中。包括自動裝配、識別、分揀、打包和搬運工作。機器人需要和生產線中其他設備相互配合才能完成工作任務，利用PLC對機器人的控制尤為重要。

物料在完成包裝后，可以使用機器人進行碼垛工作。碼垛系統由PLC、機器人、按鈕盒、送貨傳送帶、碼垛盤組成。將包裝好的產品通過PLC控制器、傳送帶及其他設備完成碼垛。

結合任務過程中需要采集的輸入信號及需要輸出的控制信號，列出I0址配置表。

該任務中，機器人的輸入、輸出只和PLC連接，所以在PLC的I0分配表中PLC的輸入就是機器人的輸出，PLC的輸出就是機器人的輸入。

PLC需要對傳送帶和夾爪狀態進行控制，接收物料檢測傳感器信號和機器人進行信號交換。綜合考慮PLC和機器人之間的信號數量及控制成本，可以采用PLC輸入、輸出端子和機器人ID板之間點對點直接連接的方式進行信號通信。

工業應用中的碼垛任務，需要PLC來協調機器人和其他設備，從而完成工作任務，機器人I0板配置好之后，還需要對ID板上進行輸入、輸出配置。在機器人的輸入、輸出分配時，每個端子的地址是固定的，而名稱是可以自己定義的，例如使用di1、di2、di3來命名三個輸入；do1、do2來命名兩個輸出。他們的具體地址需要根據實際接線位置來確定。為和信號名稱相對應，以便于信號管理，地址分配時di1地址分配為1，di2地址分配為2，以此類推，來完成三個輸入、兩個輸出的配置。控制程序的編寫包括PLC程序和機器人程序。

針對不同的碼垛的對象，只需要設計不同的夾具就可以適用于不同物料進行碼垛。利用PLC控制機器人碼垛，可以避免人在環境惡劣的條件下長期重負勞動，還可以提高碼垛效率，降低故障率，對工業自動化的發展帶來了巨大的變化。

五、結語

文章就PLC技術在包裝機械中的應用進行了探究，通過列舉PLC在包裝機械中物料升降臺的控制、包裝檢測技術中的應用、計數功能的應用和包裝產線中機器人的控制等幾個方面的案例證明了PLC技術在智能控制方面的廣泛應用。綜上所述，PLC控制系統在工業智能化中的關鍵地位日益突出，可使工業更快地發展。

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