于佳 孫榮國

隨著微機技術的不斷深入發(fā)展，以微機技術為基礎的可編程控制器（Programmable Logical Controller）得以深入發(fā)展和成熟，并以其可靠性高、能經受惡劣環(huán)境的考驗、功能強大和使用簡單方便等多種優(yōu)越性，迅速占領了工業(yè)自動控制領域，成為工業(yè)自動控制的優(yōu)選產品，且在包裝行業(yè)中的應用尤為突出。在當今競爭日益激烈的市場環(huán)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(wěn)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(yōu)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(fā)人員利用PLC技術、變頻器技術等開發(fā)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

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(qū)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(huán)。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(wěn)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

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(zhí)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(guī)的順序控制三菱PLC。由于FX1N-24MT-001具有結構緊湊小巧、執(zhí)行速度快、功能強大及價格低廉等優(yōu)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(zhí)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(xù)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(xù)運行。

2.2.3 旋轉伸縮氣缸組件

旋轉伸縮氣缸組件主要為固定氣動吸嘴組件，初始狀態(tài)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(huán)。

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(fā)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(wěn)定性高，產品次品率低，且耗電量也大大降低，不失為一種環(huán)保節(jié)能型結構系統。