基于AB PLC系統的餅干包裝機

摘 要：本文介紹了基于AB PLC控制系統的餅干包裝機的設計。本設計采用羅克韋爾自動化的ControlLogix系統，實現對包裝機的自動控制，采用計算機標準化數據結構，提高了包裝的效率，增強了系統的可靠性， 取得了良好的經濟效益。

關鍵詞： PLC;包裝機;硬件選型

食品行業除了受到高度的監管之外，競爭也異常激烈。只要機器制造商推出能夠提高效率的手段，無論是針對過程或流程方面，都會很快被最終用戶采用。基于PLC的全自動包裝機系統改變了包裝過程的動作方式，自動控制的包裝系統能夠極大地提高生產效率和產品質量，有效降低人工成本并降低能源和資源的消耗。本文講從硬件及控制系統軟件闡述該包裝機設計。

一、控制系統硬件設計

1.包裝機工藝概述。該餅干包裝機為全自動無托盒枕式包裝機，是全自動枕式包裝機的一種。它采用多個伺服電機控制系統，設備包括推料機、旋轉推料機、輸送機、膜、夾運、切刀六個主要工藝段;在生產過程中根據生產速度要求分為單推和雙推;膜包括色標膜和透明膜，根據實際情況在觸摸屏上做出選擇。在生產過程中要求各工藝段協調一致，能夠更快、更精確的完成包裝。

2.硬件選型

（1）控制器：本機主控制系統采用Controllogix系列的1756-L71CPU，配置標準以太網模塊1756-EN2TR。該PLC用戶內存達到2M，標準的USB接口方便上傳/下載程序，支持最多100個軸。強大的控制解決方案為過程應用、安全應用和運動控制應用提供世界一流的功能。

（2）運動控制：各工藝段運動部分采用伺服控制，選用Kinetix6500伺服控制器，配備了MPL系列低慣量電機。CIP Motion采用以太網通訊，安裝接線方便，組態編程簡單。Kinetix? 6500 EtherNet/IP?伺服驅動器將高性能集成運動與開放式EtherNet/IP網絡相結合。此驅動器提供了用于提高操作員安全性并提高機器效率的安全功能。其模塊化的結構為將來的機器功能增強提供了可調整的平臺。

（3）操作終端：采用觸摸屏控制，選用PanelView Plus6觸摸屏;通過背板總線強大的網關功能完成信息層、控制層和設備層三個開放式的通信平臺之間的自由轉會，與PLC以太網通訊，可以直接讀取PLC內部應用程序，方便快捷。處理器速度達到1GHz，系統存儲器達到256MB內存，閃存存儲空間到512MB，包括用于應用程序的80MB非易失性存儲器，LED背光顯示器亮度增強，更好地連接各種外圍產品。

（4）安全產品：考慮機械整體安全性，為使安全等級達到SIL2以上，選用CR30安全繼電器、門開關等安全產品。Guardmaster 440C-CR30軟件組態安全繼電器靈活、經濟實用且易于使用。

（5）溫度控制：采用高精度溫控模塊1756-IT6I2，精確控制固態繼電器的輸出，使溫度誤差控制在1度以內。安裝在ControlLogix機架中，使用可拆卸端子塊（RTB）或Bulletin1492接線接口模塊（IFM）來進行所有現場接線，包含固有的時間戳功能，適用于事件序列（SOE）應用項目，可實現全面的I/O診斷，從而能夠檢測系統故障和現場故障。

餅干包裝機具體網絡配置圖1所示：

二、控制系統軟件設計

1.工藝流程。該設備工藝流程是推料機把餅干輸送到旋轉推料機前端;旋轉推料機根據所包餅干袋長度設定夾具大小，夾具把推料機輸送過來的餅干撥到輸送機鏈條上面，餅干到達膜的位置即被膜包住，到達夾運位置會把側面封口，到達切刀位置把兩端封口并裁斷。

根據工藝需求設定兩個虛擬主軸、推料機虛軸、旋轉推料機虛軸、輸送機虛軸、膜虛軸、夾運虛軸、兩個切刀虛軸;還有推料機實軸、旋轉推料機實軸、輸送機實軸、膜實軸、夾運實軸、切刀實軸六個實軸。因為旋轉推料軸每個曲線的周期對應的是2包餅干的間距，推料軸每走1個間隔對應2包餅干，所以將虛擬主軸的周期設為推料軸2倍間隔的長度。切刀，膜等都是根據一個間隔周期變化的，因此需要將主軸Unwind分解為單個周期。

2.編程軟件

（1） PLC編程軟件。1756-L71使用的編程軟件是RSLogix5000，最新版本為32版（21版之后為Studio5000），我們本次使用的版本為20版;20版的RSLogix5000軟件運行更穩定，與電腦兼容性更好。

（2）觸摸屏編輯軟件。觸摸屏開發軟件為FactoryTalk View Studio，本次開發使用的是V8.1版。FactoryTalk View Machine Edition 軟件是通用的HMI應用軟件，可針對機器級操作員界面設備提供功能強大的專用解決方案。FactoryTalk View Machine Edition采用統一的開發環境，并可提供優良的圖形、運行語言切換功能以及更快速的調試。

3.程序開發。本程序使用梯形圖編寫，并且多次使用RSLogix5000所特有的AOI功能。根據工藝及設備響應速度要求，程序包括主任務、溫度PID運算、溫度輸出控制、糾偏四個任務主任務里面按照軸配置分為狀態機、主軸、推料機虛軸、旋轉推料機虛軸、輸送機虛軸、膜虛軸、夾運虛軸、兩個切刀虛軸、推料機實軸、旋轉推料機實軸、輸送機實軸、膜實軸、夾運實軸、切刀實軸十五個主程序。

三、結語

經過多次論證設計，又通過現場調試各項功能都達到了預先設定目標，達到了每分鐘220包以上的餅干包裝速度;大大提高了包裝的效率，增強了系統的可靠性，取得了良好的經濟效益，適合當代市場發展的需求。

參考文獻：

[1] 姜楠. 基于PLC的電站啟動鍋爐控制的研究[D].西安.2009.5：23.

[2] 蔣先平.基于PLC船舶變頻恒壓供水系統的設計[J].廣州航海學院學報 2016.7：3.

作者簡介：董雪（1986-07-）碩士，講師，山東交通職業學院。