PLC在智能包裝機的應用研究

□于佳 孫榮國 沈陽工程學院 遼寧聯合航空發展有限公司

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得以深入發展和成熟，且在包裝行業中的應用尤為突出。在當今競爭日益激烈的市場環境中，各包裝機械廠家為贏得更廣泛的用戶群體，他們在成本控制、系統穩定性和流程控制等方面投資甚多，以求在眾多的競爭對手中取得優勢。

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）得以深入發展和成熟，并以其可靠性高、能經受惡劣環境的考驗、功能強大和使用簡單方便等多種優越性，迅速占領了工業自動控制領域，成為工業自動控制的優選產品，且在包裝行業中的應用尤為突出。在當今競爭日益激烈的市場環境中，各包裝機械廠家為贏得更廣泛的用戶群體，他們在成本控制、系統穩定性和流程控制等方面投資甚多，以求在眾多的競爭對手中取得優勢。本文著重介紹一種基于PLC的智能包裝機結構及其控制系統，以期對控制系統中傳動系統設計和PLC程序設計做詳細的介紹。

為滿足市場對包裝的需要，研發人員利用PLC技術、變頻器技術等開發了智能全自動包裝機整體結構及運動控制系統，該系統在滿足包裝機對運動控制要求的同時，還能提高包裝質量、精度和效率，降低次品率，最終研制成一種智能全自動包裝機，并推廣使用。所述控制系統及包裝機有較高的可靠性、可操作性和可維護性，滿足了用戶的實際使用要求，生產效率較手工包裝提高了5倍以上。

1 產品設計

圖1 智能包裝機示意圖

本設計提供一種智能包裝機，主要由①送料傳送帶入料組件、②送料傳送帶出料組件、③進料口組件、④旋轉用伸縮氣缸轉動取包裝袋組件、⑤包裝袋料槽、⑥升降絲杠滑臺組件、⑦支架平臺組件等組成（如圖1）。該設備可實現自動包裝功能，操作人員只需把產品放入送料傳送帶組件的指定區域內，該設備即可完成送料、包裝袋的取袋、送袋、開袋、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，從而完成一次工作循環。一人可同時操作多臺裝置，效率相比人工包裝提高5倍以上，幫助完成工廠的提質增效的目標。

本設備的動力為電源、氣源；本控制系統是利用可編程控制器、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 系統控制部分

圖2 控制系統結構框圖

根據現場生產要求，該控制系統主要由兩部分組成—控制部分：三菱FX1N-24MT-001可編程控制器（PLC）；執行部分：傳送帶、滾珠絲桿、旋轉伸縮氣缸、氣動吸嘴等組成，系統結構框如圖2所示。

2.1 系統控制部分

系統關鍵控制器PLC選用三菱FX1N-24MT-001—三菱電機推出的功能強大的普及型PLC，具有擴展輸入及輸出，模擬量控制和通訊、鏈接功能等擴展性，是一款廣泛應用于常規的順序控制三菱PLC。由于FX1N-24MT-001具有結構緊湊小巧、執行速度快、功能強大及價格低廉等優點，符合本系統各方面要求。在該系統中，表格式的伺服控制編程方式輕而易舉地實現了伺服控制，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 系統執行部分

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，入料傳送帶通過設定轉速來決定其生產袋數，其轉速則由變頻器編程控制設定的頻率值來決定。

2.2.2 滾珠絲桿平臺組件

桿平臺組件主要提供包裝袋的進給，根據并配合入料傳送帶的入料包裝速度，持續提供包裝袋。包裝袋需人工填裝至平臺上（一次約2000袋），如包裝袋耗盡則系統自動報警并停機，待人工重新完成裝填，裝置將會開機繼續運行。

2.2.3 旋轉伸縮氣缸組件

圖3 PLC系統I/O點分配

旋轉伸縮氣缸組件主要為固定氣動吸嘴組件，初始狀態為氣缸推出，使氣動吸嘴組件鉛錘向下，吸取包裝袋的待機位置。實際工作時，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位置對接。重復以上運動，即可完成吸取和運送包裝袋的功能。

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度至進料口，固定氣動吸嘴加氣吸取包裝袋另一側將包裝袋口打開，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，即完成一個工作循環。

3 總結

本文所設計的系統簡單易操作、加工產品范圍廣、產量與同類產品有很大程度上的提高，運用PLC技術、變頻器技術、電感式接近開關等開發了智能全自動包裝機整體結構及運動控制系統。本系統經過一年多的現場運行及完善，系統故障率低，穩定性高，產品次品率低，且耗電量也大大降低，不失為一種環保節能型結構系統。