PLC技術在包裝上的應用

閆金順

包裝是多種制造生產流程中的最后一個環節，而包裝工序實現自動化可大大提高生產效率，降低生產員工的勞動強度，改善勞動條件，并且可以降低生產成本，提高產品質量。PLC即可編程邏輯控制器，其在通過強大的微處理器及大容量存儲器實現邏輯控制、模擬控制、數字運算及通信等功能，大大提高控制系統的性能，故將PLC應用于包裝系統具有重要的現實意義。

【關鍵詞】包裝機械 PLC 應用

隨著計算機技術的不斷發展，PLC技術的應用也越來越廣泛，其與個人計算機、工業控制計算機在功能及應用上互相滲透，應用于多種復雜循環的電路控制，具有操作方便、編輯簡單、靈活性強的優勢，大大拓展了其應用環境。

1 PLC的基本結構

PLC的基本結構包括中央處理器、存儲器、輸入/輸出單元、電源及編程器。其中中央處理器即CPU，其是PLC的核心部分，編輯工具輸入的用戶數據、程序等輸入至CUP，并根據用戶程序的存放順序逐條讀取、解釋、執行各種程序，實現各種系統的各種操作要求，驅動PLC的外部負載。此外，CUP還可以診斷PLC內的電路及電源故障，在分析故障類型后發送報警信息，并合理排除故障、糾正錯誤。存儲器實質上是一種半導體電路，其具有記憶功能，其主要有系統程序存儲器、用戶程序存儲器及工作數據存儲器三種，可編程控制器將用戶程序、系統程序及運算數據存放于此，在實際的PLC系統中要根據具體的工作要求選擇匹配的存儲器。輸入/輸入單元與PLC外部設備相連接，現場設備向PLC提供信號，輸入單元接收后通過輸入電路對信號進行轉換、濾波、光電隔離處理等，使CPU可以識別、處理該信號，CUP將這些信號處理完成后輸出單元再將這些微弱的電信號進行功率放大、光電隔離等處理，轉換成外部設備可識別的電信號，最終各類驅動元件完成對應指令。電源部分主要向PLC系統的運行提供各類直流電源，PLC系統電源要求電壓范圍寬、重量輕、抗干擾性能好、效率高、體積小等特點。編程器主要包括圖形編程器及簡易編程器，其包括圖形編程器及簡易編程器兩種，一般情況下圖形編程器屏幕大、操作方面，可脫機應用，功能強；簡易編程器則體積小、重量輕、成本低、便于攜帶，實際應用中要根據不同的生產工藝選擇適用的編程器。

2 PLC在包裝機械上的應用實例

PLC系統的設計要可以最大限度滿足被控對象的要求，使得控制系統簡單、經濟、實用、便于維護，不僅要保證系統的安全性與可靠性，而且要適當留下余量。PLC的選型要根據系統的工藝流程、控制要求明確控制任務及范圍，再進行必要的操作及動作。PLC及相關設備必須與其它工業設備成一體。本文以某化工原料生產線為例，分析PLC在包裝機械中的應用。

2.1 工藝過程

某工業原料為粉末狀，最后一個生產環節為包裝，該原料包裝后必須達到防潮、防光、密封的要求，故包裝材料內層為黑色塑料袋；包裝線必須在包裝生產中計量原料質量，其內部塑料口采用熱合機進行密封，外層塑料編織袋再用縫包機縫合，最后再用噴墨機在外包裝袋打印生產日期、批號等，成品即為可銷售的、每袋25kg的產品。其生產工藝過程如下：

該工業原料經過分離、干燥等工序后，再通過旋渦分離器進行儲料罐，螺旋送料機將其送至包裝下料口上方的料倉內，料倉內共有一大一小兩個室，大室內裝有大螺旋送料機，小室內則裝有小螺旋送料機，料倉中的物料被送到含有稱重元件的料斗內計量物料的質量，料口中處設置有夾子，可將物料包裝袋袋口夾住。包裝線上有四臺輸送機，其中1號輸送機主要將化工物料送到熱合機2號輸送機，由其完成物料袋的熱合、密封，之后再將其送至3號輸送機，以對物料袋進行縫包、噴墨、打印等，最后再由4號運輸機對包裝好的物料進行碼垛，叉車運走裝車即可。

2.2 控制要求

在整個包裝系統中，各個輸送機、熱合機、縫包機、螺旋送料機、夾子等均由可編程控制器SE-11及其它相關儀器的配合下完成整個包裝線生產的控制工作。原料裝袋后夾袋按鈕啟動，夾子夾住未封的口袋，PLC會將質量設定指示器清零，以去除外包裝的質量，料倉內大小螺旋送料機開始啟動，進行物料定量計量，每袋設定25kg，計量完成后螺旋送料機停止工作，PLC內部程序會有1.5s延時，以對物料的質量做出判斷；松袋后物料袋由1號輸送機輸送至2號輸送機，并在這個過程中完成內部塑料口的熱合密封；3號輸送機再進行縫包、噴墨、打印生產日期及生產批號，最后由4號輸送機進行碼垛送至成品庫。

2.3 硬件配置

本包裝線控制系統共包括三臺PLC、編程器一臺，PLC采用繼電器符號或程序語言進行編程，實現對程序循環運算的控制；程序容量1k，處理速度3.5ms，輸入15點，輸入9點；包括內部繼電器155個、計數器20個、移位寄存器155個以及具有特殊功能的線圈18個，各個單元互相獨立，以便于維護。

2.4 程序設計

2.4.1 計量程

系統首先要完成套袋并按下夾袋按鈕，此時系統處于初始狀態，程序控制器發送夾袋信號，延時3s發出清零信號，質量設定指示器歸零獲得去皮后的原料質量，大小螺旋送料機啟動，向漏斗及料袋里高速加料直至24kg，后轉為低速加料，此時小螺旋送料機由50Hz變為30Hz，加料速度放緩直至物料質量達到25kg，誤差10g以內，穩定1.5s后判斷質量是否準確，要求如質量超過誤差范圍則要發送報警信號，如質量準確則由1號輸送機送至2號輸送機。整個過程中質量設定指示器可以設定“定量值”、“大投入值”、“定量前值”、“落差值”等四個參數，其中大投入值即大螺旋停止加料值，定量前值即為小螺旋停止加料值，當質量設定指示器各項設定值與實際測量值相符時就會向PLC發送信號，實現加料控制。本系統中定量值設定25kg，大投入值設定1kg，落差值10g。

2.4.2 輸送程序

輸送程序需要完成物料的運送、熱合、縫包、打字、碼垛等5個環節，計量完成后料袋由1號輸送機送至2號輸送機，熱合機正下方有一個光電開關，物料送至熱保機正下方時PLC就會向2號輸送機發送停止工作的指令，人工將料袋內層送至熱合機口，熱合機電磁閥動作觸發，氣缸壓緊熱合口，并控制加熱絲加熱1.6s，停止1.4s后電磁閥失電，熱合機復位延時1.5s后，PLC發送2號輸送機運行的指令，料袋經過熱合再送至3號輸送機，運行至縫包機光電開關后，人工再將料袋外層送至縫包機，PLC指令光電開關動作，縫包機進行縫包，料袋被送至4號輸送機進入托盤碼垛，再由叉車運入成品庫。

3 結語

總之，可編程控制器在包裝機械的生產上取得較大發展，對生產流水線的各工序、溫度控制、產品的定量定長控制及產品數量的累計都以數據形式顯示出來，方便對生產的控制，進行有效的調試和修改，節省生產成本的同時提高經濟效益。

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作者單位

呂梁學院 山西省呂梁市 033000