基于plc的全自动包装机控制系统设计

基于plc的全自动包装机控制系统设计

0全自动粉碎机hollaslec3g随着自动技术的发展，所有自动计算机都实现了自动。自动包装机一般分为半自动包装机和全自动包机两种,由人工供给包装材料(容器)和内装物,但能自动完成其它包装工序的机器称为半自动包装机,自动完成主要包装工序和其它辅助包装工序的机器称为全自动包装机。采用HOLLiASLECG3系列小型PLC控制的DXD全自动包装机是集机电一体化、光电检测、步进电机自动跟踪纠偏等功能于一体的多用途自动包装机,该包装机具有电眼跟踪、PLC控制、无级变速纠偏等功能,计量精确,符合行业标准,并且具有性能稳定、操作维护方便、效率高等特点。包装机控制系统的作用是保证工作机械的所有机构能够严格按照预定的顺序,协调、有节奏地实现动作的运动和停止,使工作循环周而复始地进行。控制系统对生产效率和工作可靠性的影响很大,因此要求控制系统准确、灵敏、可靠、耐用、调整方便。PLC是计算机技术与继电器常规控制技术相结合的产物,是近年来发展最迅速、应用最广泛的工业自动化控制装置之一。PLC具有体积小、可靠性高、编程方便等优点,非常适合用于包装机控制系统。1包装材料的包装DXD系列包装机广泛应用于食品、医药、化妆品、化工、茶叶、种子等颗粒状、片状、粉状及半流体状物料包装,其包装工艺流程包括制袋、送料、充填、封口、切袋等工序,如图1所示。下面分别说明制袋系统、送料计量系统和封口切袋系统的工作过程。(1)制袋系统启动拉袋电机,则拉袋电机带动卷筒状塑料薄膜包装材料转动,塑料薄膜包装材料通过牵引辊轮和制袋器制成包装袋。每个包装袋上都有特定的商标和图案。在自动包装作业中,保持商品的商标和图案位置正确是包装的基本要求。为了保证包装袋图案的准确性和包装袋长度的一致性,在包装生产线上安装有色标传感器,用于检测和判断包装袋是否拉伸到位。当包装袋拉伸到位时,色标传感器就发出信号,拉袋电机停止,开始送料计量。(2)根据送料计量系统启动送料电机后,送料开始。在端口处安装有计数传感器用于对物料进行计数。计数传感器用来测定每一规定批次的物料数量,当计数传感器的计数值达到设定值后,送料电机停止,充填过程结束,开始包装袋的封口和切袋过程。(3)封口切袋系统物料被填到包装袋后,需要对包装袋进行封口。包装袋的封口由封口器完成。每次送料结束后,封口器开始封口。封口结束后,需要对包装袋进行切袋。包装袋的切袋由切袋器完成。一般情况下,包装袋达到一定数量以后再进行切袋,而不是每次充填后,就立即切袋。所以每次充填完成后,需要判断是否达到切袋的数量。如果达到切袋的数量,则完成切袋过程。否则不完成切袋过程,开始下一个包装循环。2使用动手控制方式进行工伤保险。对于一般情况下包装机的控制要求比较复杂。拉袋电机和送料电机都是步进电机,控制系统的主要作用就是协调这两个步进电机的运动。在图1中,色标传感器和计数器传感器都是光电传感器。色标传感器是用于判断包装袋是否拉伸到位。计数传感器是用于对充填的物料进行计数,以确定充填的数量。这两个光电传感器所采集的信号用于控制步进电机的启停。包装机需要手动和自动两种控制方式,在一般情况下用自动控制方式,在调试或者有故障时用手动控制方式。(1)自动控制方式按下启动按钮,拉袋电机根据预先设定的各种参数启动。在包装过程中,必须保证每个包装袋上都有商标图案,因此在一定范围内拉袋电机不能停止。PLC实时检测步进电机的进给量。如果包装袋拉伸到位,则色标传感器的信号为TRUE,拉袋电机停止,送料电机启动。送料电机根据预先设定的参数启动,计数传感器开始工作,送料开始。每次充填的物料数量都是一定的。在送料过程中,计数传感器对包装物料进行计数,测量物料的数量,并把测量值实时送入PLC。当包装物料的测量值达到预先的设定值时,PLC发出信号,送料电机停止,送料过程结束,封口切袋过程开始。采用PLC的内部计数器对包装袋进行计数。送料电机每停止一次,包装袋计数器加1,实现包装袋的计数。同时,根据包装袋的数量,判断是否切袋。应当确保包装机的封口切袋过程不在制袋过程中进行,封口切袋过程与制袋过程必须加以互锁。(2)手动控制方式在调试或者紧急情况下,可以使用手动控制方式。在这种方式下,拉袋过程和送料过程可以分别启动和停止,封口过程和切袋也可以分别启动和停止。3步进电机从机控制板设计到数字传感技术(1)PLC的选型根据上述工艺流程和控制要求,PLC控制系统的I/O点共有14个,其中开关量输入点10个,开关量输出点4个。根据输入和输出的要求,用1个24点HOLLiASCPU模块LM3106(图2)作为整个控制系统的核心部分,其I/O点分配如表1所示。(2)步进电机的选型本系统的步进电机选用HOLLiAS公司的28BYG250C-SASSMQ-0071型步进电机(图3),步进电机驱动器选用HOLLiAS公司的SH-20403型步进电机驱动器(图4)。PLC的CPU模块LM3106有两个高速脉冲输出端口QX0.3和QX1.1,最高频率可以达到20kHz,每个端口可以分别与一个步进电机驱动器相连,控制步进电机驱动器的动作,进而控制拉袋步进电机和送料步进电机的运行。(3)传感器的选型在包装机的控制系统中,使用了色标传感器和计数传感器。色标传感器用来检测和判断包装袋是否拉伸到位,计数传感器用来测定每一规定批次的物料数量。色标传感器选用GDK-111R色标传感器。GDK-111R色标传感器具有灵敏度高、响应速度快、抗背景光干扰能力强、结构紧凑、使用方便等特点,因此能够可靠地检测微小色差。GDK-111R色标传感器上集成了NPN型放大器,PLC需要源型输入,公共端需要接24V电压,其响应时间为100μs,测量距离为10mm。计数器传感器的选用Keyence的LV-H37系列小光点、长距离、定向反射型激光传感器,其激光的光点直径约50μm,检测距离最长可达100mm,在定位和检测小物体方面有着极其突出的表现。与LV-H37系列激光传感器配套使用的放大器选用Keyence的LV-21A型放大器,其反应时间仅为80μs,每秒可以检测多达6250个标的物。LV-21A型放大器是NPN型放大器,负载需要接正端,将其接入PLC时,PLC需要源型输入。(4)包装机控制系统接线图包装机控制系统的接线图如图5所示。4系统工作原理(1)根据包装机的工艺流程和控制要求,PLC程序采用编程软件PowerPro完成,程序设计流程如图6所示。(2)梯形图包装机的PLC控制程序采用梯形图语言编写,部分程序功能说明如下。1)送料电机的运动控制(如图7所示)第0008节表示,当送料电机启动后,输出Ton2_Out产生一个周期性脉冲信号,用于控制第0009节的PTO/PWM1_RUN加减速脉冲输出功能块的工作。第0009节表示,当送料电机启动后,PTO/PWM1_RUN加减速脉冲输出功能块PTO1开始工作,用于控制送料电机的运动。2)送料计量(如图8所示)第0010节表示,送料电机启动后,采用外部普通脉冲输入计数器HD_CTUD_T4进行送料计数,输入通道为%IX0.4。当前计数值Counter1_CV等于设定计数值Counter1_PV时,计数器Counter1的输出值Counter1_OUT=1,重新开始下一次送料计数。第0011节表示,按动复位按钮或点击在显示屏上设置的复位按钮,即可将计数器的当前计数值复位清零。(3)人机界面在系统运行过程中,需要实时监控PLC的运行状况,向PLC发出各种指令和修改运行参数。可以使用人机界面来完成这些功能。包装机控制系统选用WeinView的触摸屏MT506L作为人机界面。根据用户要求,系统可设定并显示拉袋电机、送料电机、封口器、切袋器的参数,可显示各运动部件的运行状态及实际产量(袋数)和包装速度,并具有正常的启动、停止按钮,能够对计量数手动清零。包装机控制系统的主画面如图9所示。图10~图13分别为拉袋电机、送料电机、封口器