基于ＰＬＣ的智能全自動包裝機的創新設計

于佳 孫榮國 宋金楷

摘要：利用PLC技術、變頻器技術等開發一種智能全自動包裝機。介紹該設備的整體結構及控制系統設計方案。該設備具有較高的可靠性、可操作性和可維護性，能夠提高包裝質量、精度及效率，降低次品率，滿足生產要求，適宜推廣使用。

關鍵詞：智能包裝機;全自動;PLC;結構;控制系統

中圖分類號：TP273 ? ?文獻標識碼：A ? ?文章編號：1674-1161（2019）03-0032-02

在我國，包裝機械行業是一個新興行業，雖然發展較快，但仍有很多不足，如傳統包裝機存在費事、費力、效率低等問題。隨著機電一體化、自動控制等技術的不斷進步，對包裝機的生產效率、穩定性及可靠性提出了更高要求。因此，如何實現包裝機的智能化、自動化及多功能化已成為國內外包裝機研究的重點。

沈陽航科公司與沈陽工程學院合作開發出一種基于PLC的電子元器件智能全自動包裝機。根據市場對電子元器件包裝的需要，利用PLC技術、變頻器技術等設計智能包裝機整體結構及運動控制系統，該控制系統可以滿足包裝機的運動控制要求，提高包裝質量、精度及效率，降低次品率。該設備具有較高的可靠性、可操作性和可維護性，能夠滿足客戶的實際要求，適宜推廣使用。

1 智能全自動包裝機的結構設計

該設備主要由送料傳送帶入料組件、送料傳送帶出料組件、進料口組件、旋轉用伸縮氣缸轉動取包裝袋組件、包裝袋料槽、升降絲杠滑臺組件、支架平臺組件等組成（如圖1所示）。

該設備可實現電子元器件的自動包裝功能，操作人員只需將電子元器件放入送料傳送帶組件的傳送帶指定區域內，該設備即可完成電子元器件的送料、包裝袋的取袋、送袋、開袋、電子元器件通過入料口入袋、包裝成品的落袋、包裝成品的出料傳送到指定位置的一次工作循環。一人可以同時操作多臺設備，效率相比人工包裝提高5倍以上，達到工廠提質增效的目標。該設備的動力為電源、氣源。其控制系統利用可編程控制器、人機界面、滾珠絲杠電機實現包裝機全自動穩定可靠運行，達到準確控制、提高產量和降低成本的目的。

2 智能全自動包裝機的控制系統設計

根據現場生產要求，控制系統主要由兩部分組成：1） 控制部分。采用三菱FX1N-24MT-001可編程控制器（PLC）。2） 執行部分。包括傳送帶、滾珠絲杠、旋轉用伸縮氣缸、氣動吸嘴組件等。控制系統結構框圖如圖2所示。

2.1 控制部分

控制器PLC采用三菱FX1N-24MT-001，它是三菱電機推出的功能強大的普及型PLC，具有擴展輸入輸出、模擬量控制和通訊、鏈接功能等擴展性，廣泛應用于一般的順序控制。其結構緊湊小巧、執行速度快、功能強大及價格低廉等特點符合該設備控制系統各方面要求。在控制系統中，表格式的伺服控制編程方式簡易實現了伺服控制，其高速脈沖直接驅動伺服電機。I/O點分配如圖3所示。

2.2 執行部分

2.2.1 傳送帶組件 傳送帶組件主要由入料傳送帶和出料傳送帶組成。入料傳送帶按照設定轉速決定其生產袋數，由變頻器編程控制設定的頻率值決定其轉速。

2.2.2 滾珠絲杠平臺組件 絲杠平臺組件主要提供包裝袋的進給，根據入料傳送帶的入料包裝速度，持續提供包裝袋。包裝袋需由人工填裝到平臺上（一次約

2 000袋），包裝袋耗盡則系統自動報警停機，待人工重新裝填，再開機繼續運行。

2.2.3 旋轉用伸縮氣缸組件 旋轉用伸縮氣缸組件主要用于固定氣動吸嘴組件。初始狀態為氣缸推出，使氣動吸嘴組件鉛錘向下，即吸取包裝袋的待機位置;工作時，氣缸收縮拉緊，帶動氣動吸嘴組件旋轉至水平，使包裝袋開口向上，即與進料口對接位置。重復此運動，即完成吸取包裝袋、運送包裝袋的過程。

2.2.4 氣動吸嘴組件 氣動吸嘴組件由固定氣動吸嘴、轉動氣動吸嘴、轉動平臺等組成。工作流程為：由旋轉用伸縮氣缸帶動轉動平臺轉至滾珠絲杠平臺處加氣吸取包裝袋，轉動90 °至進料口處，固定氣動吸嘴加氣吸取包裝袋另一側使包裝袋口打開，待產品落入袋中，斷開氣源使包裝袋自然下落至出料傳輸帶上，完成一個工作循環。

3 結語

采用PLC技術、變頻器技術、電感式接近開關等開發的智能全自動包裝機具有結構簡單、易于操作、加工產品范圍廣等優點，其產量與同類設備相比有很大程度的提高。該設備故障率低、穩定性高、產品次品率低、耗電量大大降低，是一種環保節能型裝置。

參考文獻

[1] 蔣繼紅.PLC在包裝碼垛自動生產線中的應用[D].南京：東南大學，2008.

[2] 石辰三.我國食品包裝設計研究[D].長沙：湖南師范大學，2010.

[3] 郭宗仁.可編程控制器應用系統設計及通訊網絡技術[M].北京：人民郵電出版社，2000.

[4] 康瑞芳，劉鑫.基于DSP全自動食品包裝機控制系統設計[J].控制工程，2017（2）：336-340.

[5] 田常青.基于GLM-E吹氣式自動貼標機自動掃碼貼標機設計[D].沈陽：遼寧工業大學，2016.