基于PLC的糖果禮盒包裝系統設計

尹悅悅，王保恒

（1.江蘇聯合職業技術學院鎮江分院，江蘇 鎮江 212000；2.鎮江誠益環保科技有限公司，江蘇 鎮江 212000）

0 引言

隨著科學技術的發展，智能制造越來越多的融入了生產和生活。針對糖果禮盒包裝時依賴人工的問題，本文設計開發了基于PLC的糖果禮盒包裝系統，系統可實現訂單設置、自動生產、生產監控等功能，自動化程度高，有效降低了人工分揀的勞動強度，提高了生產效率。

1 系統控制要求

本文設計了一種糖果禮盒自動包裝系統，用戶可根據需求進行訂單的設置。每種糖果分別存儲在不同的儲料倉中。例如某生產線糖果種類包括巧克力、奶糖和水果糖，每種糖果質量不同，分別為巧克力每塊質量15g，奶糖每塊質量10g，水果糖每塊質量15g。禮盒有簡裝禮盒和精裝禮盒兩種，若選擇簡裝禮盒，機械手搬運會按儲料倉順序進行糖果的搬運。若選擇精裝禮盒，用戶需設定成品搬運的順序，方便各種糖果在精裝禮盒內的擺放。例如：某用戶需要精裝糖果禮盒，可首先在系統中設定巧克力、奶糖、水果糖的入盒比例，然后設定生產盒數，系統將自動顯示單個禮盒質量。之后選擇精裝禮盒，設定糖果擺放順序。參數確認后，按下啟動按鈕，系統進入備料加工階段，可在糖果禮盒包裝生產設備的監控界面進行運行狀態監控。機械手根據訂單設置的情況進行糖果的搬運，一個禮盒品搬運完成后，由輸送帶運送到打包工位進行打包，完成一個禮盒的組合打包。

2 系統軟件設計

2.1 系統硬件設計

系統由儲料倉、搬運機械手、打包機械手、皮帶輸送機、電機、變頻器等部件構成。儲料倉可根據實際生產需要進行添加或移除，搬運機械手用于各種糖果的組合搬運，打包機械手用于糖果禮盒的包裝，皮帶輸送機用于將配置好的糖果禮盒運送至打包工位。皮帶輸送機由三相電機驅動，用戶可根據需要在變頻器中設定電機轉速，以滿足實際生產。在生產過程中的儲料倉信息、生產信息及設備運行情況可實時在觸摸屏上進行顯示，實現了生產過程的智能產監控。在本系統中，控制器采用三菱FX3U系列PLC進行編程，觸摸屏采用昆侖通態嵌入式一體化觸摸屏TPC7062Ti。系統硬件接線圖如圖1所示。

圖1 系統外部接線圖

2.2 PLC程序設計

系統控制流程圖如圖2所示，PLC根據系統訂單確定糖果禮盒的包裝方式，如果為簡裝禮盒，搬運機械手按各種糖果儲料倉位置依次進行夾取。若用戶設置了精裝禮盒，機械手將按照用戶設定的搬運順序進行操作。搬運機械手動作由3個氣缸和伺服電機完成，在設計程序時要處理好各執行步驟及工作元件之間動作執行的并行性、關聯性及先后邏輯順序，使氣動機械手的動作程序得到合理優化。

由于氣動機械手在儲料倉和糖果包裝盒之間的動作是重復進行的，因此在PLC程序編寫過程中，為簡化程序，可分別編寫3個子程序，用于機械手將糖果從3個不同的儲料倉搬運至包裝盒。在主程序中，只需調用相關子程序，即可完成相關動作。

圖2 控制系統流程圖

2.3 人機界面設計

根據訂單要求，本文涉及了觸摸屏人機交互界面，包括糖果禮盒包裝設備訂單設置界面和糖果禮盒包裝設備生產監控界面，如圖3所示。在糖果禮盒包裝設備訂單設置界面，用戶可設置每盒糖果的配比及產品數量，系統可自動計算每盒質量。用戶可選擇生產簡裝禮盒還是精裝禮盒，及每種糖果的組裝順序。在糖果禮盒包裝設備生產監控界面顯示了儲料倉、生產信息及生產設備的實時情況。

圖3 人機界面設計

3 系統調試

為確保系統能夠可靠運行，需對系統進行調試，調試可分為硬件調試和軟件調試2部分。在軟件調試時，根據系統的硬件接線圖，接通電源，檢查各傳感器是否有信號，通過給定信號的形式，測定各輸出設備是否能正常工作。在軟件調試時，可首先通過三菱plc仿真教學軟件FX-TRN-BEG-C，并進行模擬調試，確保程序邏輯功能完整，之后將調試的程序在硬件系統中進行調試。通過反復調試和試運行，最終保證系統工作的完整性、可操作性和可靠性。