姜鑫旭 隋英杰 鄭亮

【摘? 要】新時期內(nèi)，我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展日新月異，隨著通信計(jì)算機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)行業(yè)的結(jié)合，醫(yī)療、物流、電子商務(wù)、食品等行業(yè)的興起，大力推動了包裝制造業(yè)發(fā)展。聚低功耗、高集成、已推廣使用、功能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)于一體的可編程控制器PLC得到了越來越多的應(yīng)用，PLC高速全自動包裝機(jī)的研發(fā)已成為了工業(yè)控制以及智能化實(shí)現(xiàn)的重要研究課題。本文對PLC高速全自動包裝機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行介紹，在對PLC概念進(jìn)行闡述的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)分析PLC技術(shù)的功能和特點(diǎn)，總結(jié)了基于PLC高速全自動包裝機(jī)發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀，并給出了基于PLC高速全自動包裝機(jī)未來進(jìn)一步應(yīng)用發(fā)展的方向和趨勢。

【關(guān)鍵詞】PLC;全自動;包裝機(jī);應(yīng)用現(xiàn)狀

1 緒論

物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分析、人工控制與人工智能、3D和彩繪打印、新材料等技術(shù)的不斷創(chuàng)新與突破，信息化技術(shù)與傳統(tǒng)制造業(yè)的高度融合，在帶動科學(xué)創(chuàng)新發(fā)展、加快了我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的步伐的同時改善了我國居民的生活質(zhì)量，推動國民經(jīng)濟(jì)大力發(fā)展。包裝機(jī)械行業(yè)作為我國主要的經(jīng)濟(jì)支柱之一，是一個行業(yè)之間關(guān)聯(lián)型高、規(guī)模與效益客觀、就業(yè)需求拉動性大的密集產(chǎn)業(yè)。面對市場經(jīng)濟(jì)新形勢與各行各業(yè)對于包裝箱需求量大以及個性化定制要求高等背景，現(xiàn)有的包裝機(jī)械系統(tǒng)已經(jīng)不能很好的滿足人們的要求，且隨著傳感器、控制技術(shù)以及通信計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，同時電子設(shè)備安全可靠性能的提高，使得包裝行業(yè)中的包裝機(jī)的自動化、智能化發(fā)展成為了可能。PLC憑借其可靠、穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)、靈活、易于推廣使用等優(yōu)勢，在智能化泛在的今天被廣泛應(yīng)用到了工業(yè)機(jī)械化制造領(lǐng)域，發(fā)展成為了實(shí)現(xiàn)工業(yè)系統(tǒng)智能化控制的重要組成部分，活躍于人們生活、工作中的各個領(lǐng)域。

2 PLC概念簡介

二十世紀(jì)六十年代由取代傳統(tǒng)繼電器而誕生于美國的可編程邏輯控制器Programmable Logic Controller（以下簡稱，PLC），是一種可以進(jìn)行存儲的編程化的數(shù)字電子裝置，通過在系統(tǒng)內(nèi)部嵌入程序從而實(shí)現(xiàn)用戶需求指令控制，并應(yīng)用在機(jī)械等生產(chǎn)部門進(jìn)行各類生產(chǎn)過程的模擬，由于其操作性能穩(wěn)定，安全可靠等優(yōu)勢已發(fā)展成為工業(yè)控制的核心控制部分。PLC在硬件上與微型計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)相似，由電源、中央處理器、存儲單元、輸出及輸出回路、程式輸入裝置等組成。PLC控制器在投入生產(chǎn)中，一般由輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新等三個過程構(gòu)成，進(jìn)行一次這樣的工作過程即為進(jìn)行了一個掃描周期，需要注意的是PLC控制器通過在中央處理器中設(shè)定掃描速度來實(shí)現(xiàn)工作過程的重復(fù)。

3 PLC技術(shù)發(fā)展歷程

通過對近年來關(guān)于PLC[1]研究成果進(jìn)行研究分析，總結(jié)PLC技術(shù)的發(fā)展主要包括PLC概念形成階段、PLC性能完善階段以及PLC微控制器進(jìn)化等三個階段，作為離散控制產(chǎn)品的首選，PLC控制器在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

（1）PLC概念形成階段：追溯PLC的發(fā)展歷程，發(fā)現(xiàn)PLC誕生于20世紀(jì)60年代，標(biāo)志性的事件是美國數(shù)字公司研發(fā)用于美國通用公司汽車制造的控制器，該階段的PLC技術(shù)主要應(yīng)用在大型機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)制造控制，多用于軋鋼設(shè)備制造和升降機(jī)生產(chǎn)制造中。

（2）PLC性能完善階段：70年代美國和西德公司首先將PLC技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行了融合，運(yùn)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)的PLC實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)PLC技術(shù)一體化，使得PLC性能更為完善，實(shí)現(xiàn)了PLC在生產(chǎn)控制中低水平操作、高性能控制的生產(chǎn)目標(biāo)。

（3）PLC微控制器化發(fā)展階段：信息和計(jì)算機(jī)技術(shù)的大力發(fā)展，促使了工業(yè)生產(chǎn)智能化和電子化發(fā)展，進(jìn)一步推動了PLC微控制器的發(fā)展，該發(fā)展階段的PLC品種繁多，不同的生產(chǎn)制造行業(yè)根據(jù)公司實(shí)際生產(chǎn)需求，重點(diǎn)考慮市場導(dǎo)向，注重公司未來進(jìn)一步發(fā)展需求，對PLC微控制器功能進(jìn)行了進(jìn)一步的完善與補(bǔ)充，該階段的PLC產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用到機(jī)械制造、汽車生產(chǎn)、冶金業(yè)、電子設(shè)備制造、造紙業(yè)和石油化工等領(lǐng)域。

4 基于PLC高速全自動包裝機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

信息、通信和計(jì)算機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)制作業(yè)的深度融合，促進(jìn)了機(jī)械生產(chǎn)的智能化發(fā)展，進(jìn)一步推動了PLC技術(shù)數(shù)字化、微型化、智能化的發(fā)展?，F(xiàn)階段基于PLC高速全自動包裝控制系統(tǒng)在動作復(fù)雜、操作繁瑣的包裝制造業(yè)中得到了很好的應(yīng)用，典型的應(yīng)用是在卷紙包裝機(jī)中的應(yīng)用，PLC多用于包裝機(jī)的中間繼電器環(huán)節(jié)，通過更改軟件的邏輯控制部分可以實(shí)現(xiàn)程序的復(fù)制和功能擴(kuò)展操作，故而當(dāng)包裝機(jī)電動機(jī)開啟工作時，通過PLC信號向切紙機(jī)發(fā)出操作指令，繼而通過貼紙機(jī)構(gòu)帶動電動機(jī)轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動，完成一定頻率的全自動包裝操作。需要注意的是，基于PLC的高速全自動包裝控制系統(tǒng)容易受到包裝材料硬度、伸縮性和靜電性等性能的影響。

為了更好的迎合市場發(fā)展的趨勢，PLC控制系統(tǒng)在全自動包裝機(jī)性能上的未來發(fā)展趨勢，主要有一是要求PLC微控制器制作工藝CMOS化，運(yùn)行能耗越發(fā)偏低;二是成本低廉化，迎合生產(chǎn)制造廠商和市場發(fā)展方向，采用扁平結(jié)構(gòu)的低成本的PLC產(chǎn)品將是未來PLC產(chǎn)品制造的一個研發(fā)方向;三是易拓展、大容量和高性能發(fā)展，具有小體積、大容量、高性能和易拓展的集成將是PLC產(chǎn)品下一步發(fā)展的趨勢要求。

5 結(jié)論

在5G、互聯(lián)網(wǎng)+、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)快速發(fā)展的當(dāng)下，傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造業(yè)對于信息化、數(shù)字化和智能化生產(chǎn)制造需求逐步變大，包裝行業(yè)作為新時代經(jīng)濟(jì)組成的重要構(gòu)成部分，對于推動國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、改善就業(yè)需求等起著關(guān)鍵的作用，然而外賣、網(wǎng)上購物、二手閑置物品買賣等新行業(yè)的蓬勃發(fā)展、包裝量以及包裝生產(chǎn)機(jī)器運(yùn)營維護(hù)成本的日益增加，使得包裝行業(yè)面臨著巨大的壓力和挑戰(zhàn)。本課題在對PLC現(xiàn)有文獻(xiàn)進(jìn)行梳理、總結(jié)的基礎(chǔ)上，介紹了PLC的概念、發(fā)展歷程和在包裝制造業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀并對其今后的發(fā)展趨勢進(jìn)行了相關(guān)分析，為更好的分析基于PLC高速全自動包裝機(jī)控制系統(tǒng)起到了積極的作用。

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[5] 楊昆.可編程控制器的應(yīng)用技術(shù)[J].價值工程，2014，34：209-210

作者簡介：

姜鑫旭，出生年月：1999年6月13日，男，漢族，遼寧省沈陽市，職稱：本科生，研究方向：機(jī)械電子工程。

隋英杰，出生年月：1999年8月11日，男，漢族，遼寧省遼陽市，職稱：本科生，研究方向：交通運(yùn)輸。

鄭亮，出生年月：1998年12月8日，男，漢族，河北省張家口市，職稱：本科生，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化。

（作者單位：佳木斯大學(xué)）