基于PLC的自動貼標機控制系統設計

０．引言

隨著微機技術的不斷深入發展，以微機技術為基礎的可編程控制器(Programmable Logical Controller)也在不斷地發展和成熟，它以高可靠性、優越的抗干擾能力、強大的功能和使用簡單方便程序開發周期短等巨大優越性，在工業控制領域得到了廣泛的應用，成為工業自動控制的首選產品。在自動貼標機行業中面對復雜多變的控制要求和客戶緊迫的供貨周期，PLC更是體現出了其自身的優勢，本文將詳細介紹基于PLC的自動貼標機控制系統的設計以及PLC在此系統中的優勢體現。

1.系統硬件設計

本控制系統主要是由可編程控制器、人機界面、伺服電機、調速電機以及光電傳感器組成。

根據控制要求，該控制系統主要由四部分組成:

·控制部分:松下電工FP0R-C16型PLC。

人機界面:維綸電子MT6070IH人機界面(HMI)。

·執行部分:單相調速電機、臺達伺服電機。

·傳感部分:日本基恩士光纖傳感器。

系統結構框圖如圖1所示。

圖1 系統結構框圖

1.1 系統控制部分

系統關鍵的控制器PLC選用的是松下電工的小型機FP0R-C16型，該型號是一種性能和價格比很高的可編程控制器，由于其結構緊湊小巧、執行速度快、指令集豐富及價格低廉等特點，符合本系統各方面要求。在該系統中，其獨特的高速脈沖發生指令簡單而容易地實現了對伺服電機的控制。 I/O點分配如表1所示:

表1 I/O點分配如表

1.2 系統操作部分

人機界面選用的是維綸通的MT6070IH機型，該產品取代了傳統按鈕指示燈控制方式，大大節省了PLC的I/O點資源并且簡化了系統的配線，減少了故障率，實現了數字設定、信息顯示、功能設定等功能。

1.3 系統執行部分

1.3.1輸送帶系統

輸送帶系統是被貼物在機器上通過的通道，被貼物從上一工序由輸送到接到貼標機上并在貼標機上勻速通過，在通過貼標頭時貼上不干膠標簽，最后離開貼標機進入下一工序。輸送帶由調速電機驅動，速度可根據生產線的前后工序速度進行調整。

1.3.2分瓶系統

分瓶系統安裝于輸送帶上的前端位置，其作用是將被貼物在無序的狀態下變為有利于貼標的具有固定間隔距離的狀態，以便于后續的貼標工作。分瓶系統也是由調速電機驅動，調整其速度可得到理想的被貼物間隔距離。

1.3.3壓標系統

壓標系統的作用是將被貼物旋轉起來，并配合貼標頭將貼標頭輸送出來的標簽壓在被貼物上，貼標過程原理見下圖。壓標系統的動力也是由調速電機所提供，其速度的調整依據是貼標頭的輸送出來的標簽的速度。

1.3.4貼標系統

貼標系統是本機的核心部分，其動力是臺達伺服電機，控制方式是由PLC發給伺服驅動器高速脈沖信號，伺服電機在此脈沖的驅動下進行運作，將標簽由剝離板平穩的剝離開并貼附到被貼物上。

2.控制系統工藝流程

根據貼標的原理與機器的運行過程，設計如下系統控制流程，如圖2所示。

圖2 系統控制流程圖

3.系統軟件設計與實現

系統軟件由兩方面組成:即人機交互界面（HMI）程序和主控PLC程序。HMI程序完成操作人員同PLC之間的對話，主要是各個操作畫面之間的相互切換和每個操作畫面各個按鍵動作所對應的PLC程序的控制位以及將PLC內部的運行參數反應出來顯示在操作者面前；PLC程序主要是驅動機器自動運行，開機后PLC根據外部傳感器的信號以及操作者通過觸摸屏（HMI）輸送給PLC的參數進行自動運轉。

維綸觸摸屏中集成了大多數市面上比較流行的PLC的驅動，在其系統參數設置項當中很容易設置觸摸屏與與PLC的通訊，建立好通訊后在觸摸屏中的元件與PLC中的位與數據區可方便的建立連接，不需要用戶做更多的事情，只是在觸摸屏上設置一些屬性即可，例如在觸摸屏上增加一個按鈕，這個按鈕對應PLC中的R0位，點擊這個按鈕后R0將進行變化，而且按鈕的響應形式也可自由選擇，如下圖3所示：

圖3

在觸摸屏中主要的操作包括頁面切換、PLC中位狀態的設置與顯示、PLC中數據區的寫入與顯示三種，其操作過程與上述位狀態的設置類似。

PLC程序的設計主要是伺服電機驅動脈沖的設計，此脈沖的頻率要求可調，因為頻率值將決定伺服電機的運行速度，此程序的脈沖發生程序如下圖4、5所示：

圖4

圖5

程序中的DT1653與觸摸屏中參數調整菜單中的出標速度相對應，可在觸摸屏中隨時修改，并且DT1653是FP0-C16 PLC中的掉電保持區，所以修改后此數據可長期保存。

上圖程序段中所實現的功能還有點動出標與出標長度、出標延時設置。點動出標的功能是調整好出標長度、出標速度等參數后驗證一下參數的調整是否合適時，點擊一下點動出標后，貼標系統將按修改的參數自動出一張標簽后停止，若用戶覺得參數不合適可以繼續修改，修改后可立即測試，如下圖6所示：

圖6

參數修改與點動出標設計如圖將大大方便用戶的調整，在同一界面中即可完成。

4.結束語

本文所設計的系統簡單，易于操作，在客戶多種多樣的要求下可快速的修改功能。機器的運行全部由PLC進行控制，故障率極低，并且觸摸屏上設計的畫面可根據用戶的要求進行個性化設計，極大地提高了機器的美觀性。 是一種簡便易用，性能穩定可，修改性強的系統。

【參考文獻】

［１］松下電工株式會社．FP系列編程手冊．

［２］威綸通科技有限公司．EB8000使用手冊．