摘 要：本文介紹了基于AB PLC控制系統(tǒng)的餅干包裝機(jī)的設(shè)計。本設(shè)計采用羅克韋爾自動化的ControlLogix系統(tǒng)，實現(xiàn)對包裝機(jī)的自動控制，采用計算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，提高了包裝的效率，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性， 取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞： PLC;包裝機(jī);硬件選型

食品行業(yè)除了受到高度的監(jiān)管之外，競爭也異常激烈。只要機(jī)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(jī)系統(tǒng)改變了包裝過程的動作方式，自動控制的包裝系統(tǒng)能夠極大地提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)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(tǒng)軟件闡述該包裝機(jī)設(shè)計。

一、控制系統(tǒng)硬件設(shè)計

1.包裝機(jī)工藝概述。該餅干包裝機(jī)為全自動無托盒枕式包裝機(jī)，是全自動枕式包裝機(jī)的一種。它采用多個伺服電機(jī)控制系統(tǒng)，設(shè)備包括推料機(jī)、旋轉(zhuǎn)推料機(jī)、輸送機(jī)、膜、夾運、切刀六個主要工藝段;在生產(chǎn)過程中根據(jù)生產(chǎn)速度要求分為單推和雙推;膜包括色標(biāo)膜和透明膜，根據(jù)實際情況在觸摸屏上做出選擇。在生產(chǎn)過程中要求各工藝段協(xié)調(diào)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(jī)主控制系統(tǒng)采用Controllogix系列的1756-L71CPU，配置標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)模塊1756-EN2TR。該P(yáng)LC用戶內(nèi)存達(dá)到2M，標(biāo)準(zhǔn)的USB接口方便上傳/下載程序，支持最多100個軸。強(qiáng)大的控制解決方案為過程應(yīng)用、安全應(yīng)用和運動控制應(yīng)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(jī)。CIP Motion采用以太網(wǎng)通訊，安裝接線方便，組態(tài)編程簡單。Kinetix? 6500 EtherNet/IP?伺服驅(qū)動器將高性能集成運動與開放式EtherNet/IP網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合。此驅(qū)動器提供了用于提高操作員安全性并提高機(jī)器效率的安全功能。其模塊化的結(jié)構(gòu)為將來的機(jī)器功能增強(qiáng)提供了可調(diào)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(qiáng)大的網(wǎng)關(guān)功能完成信息層、控制層和設(shè)備層三個開放式的通信平臺之間的自由轉(zhuǎn)會，與PLC以太網(wǎng)通訊，可以直接讀取PLC內(nèi)部應(yīng)用程序，方便快捷。處理器速度達(dá)到1GHz，系統(tǒng)存儲器達(dá)到256MB內(nèi)存，閃存存儲空間到512MB，包括用于應(yīng)用程序的80MB非易失性存儲器，LED背光顯示器亮度增強(qiáng)，更好地連接各種外圍產(chǎn)品。

（4）安全產(chǎn)品：考慮機(jī)械整體安全性，為使安全等級達(dá)到SIL2以上，選用CR30安全繼電器、門開關(guān)等安全產(chǎn)品。Guardmaster 440C-CR30軟件組態(tài)安全繼電器靈活、經(jīng)濟(jì)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(tài)繼電器的輸出，使溫度誤差控制在1度以內(nèi)。安裝在ControlLogix機(jī)架中，使用可拆卸端子塊（RTB）或Bulletin1492接線接口模塊（IFM）來進(jìn)行所有現(xiàn)場接線，包含固有的時間戳功能，適用于事件序列（SOE）應(yīng)用項目，可實現(xiàn)全面的I/O診斷，從而能夠檢測系統(tǒng)故障和現(xiàn)場故障。

餅干包裝機(jī)具體網(wǎng)絡(luò)配置圖1所示：

二、控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

1.工藝流程。該設(shè)備工藝流程是推料機(jī)把餅干輸送到旋轉(zhuǎn)推料機(jī)前端;旋轉(zhuǎn)推料機(jī)根據(jù)所包餅干袋長度設(shè)定夾具大小，夾具把推料機(jī)輸送過來的餅干撥到輸送機(jī)鏈條上面，餅干到達(dá)膜的位置即被膜包住，到達(dá)夾運位置會把側(cè)面封口，到達(dá)切刀位置把兩端封口并裁斷。

根據(jù)工藝需求設(shè)定兩個虛擬主軸、推料機(jī)虛軸、旋轉(zhuǎn)推料機(jī)虛軸、輸送機(jī)虛軸、膜虛軸、夾運虛軸、兩個切刀虛軸;還有推料機(jī)實軸、旋轉(zhuǎn)推料機(jī)實軸、輸送機(jī)實軸、膜實軸、夾運實軸、切刀實軸六個實軸。因為旋轉(zhuǎn)推料軸每個曲線的周期對應(yīng)的是2包餅干的間距，推料軸每走1個間隔對應(yīng)2包餅干，所以將虛擬主軸的周期設(shè)為推料軸2倍間隔的長度。切刀，膜等都是根據(jù)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(wěn)定，與電腦兼容性更好。

（2）觸摸屏編輯軟件。觸摸屏開發(fā)軟件為FactoryTalk View Studio，本次開發(fā)使用的是V8.1版。FactoryTalk View Machine Edition 軟件是通用的HMI應(yīng)用軟件，可針對機(jī)器級操作員界面設(shè)備提供功能強(qiáng)大的專用解決方案。FactoryTalk View Machine Edition采用統(tǒng)一的開發(fā)環(huán)境，并可提供優(yōu)良的圖形、運行語言切換功能以及更快速的調(diào)試。

3.程序開發(fā)。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(jù)工藝及設(shè)備響應(yīng)速度要求，程序包括主任務(wù)、溫度PID運算、溫度輸出控制、糾偏四個任務(wù)主任務(wù)里面按照軸配置分為狀態(tài)機(jī)、主軸、推料機(jī)虛軸、旋轉(zhuǎn)推料機(jī)虛軸、輸送機(jī)虛軸、膜虛軸、夾運虛軸、兩個切刀虛軸、推料機(jī)實軸、旋轉(zhuǎn)推料機(jī)實軸、輸送機(jī)實軸、膜實軸、夾運實軸、切刀實軸十五個主程序。

三、結(jié)語

經(jīng)過多次論證設(shè)計，又通過現(xiàn)場調(diào)試各項功能都達(dá)到了預(yù)先設(shè)定目標(biāo)，達(dá)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(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，適合當(dāng)代市場發(fā)展的需求。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 蔣先平.基于PLC船舶變頻恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計[J].廣州航海學(xué)院學(xué)報 2016.7：3.

作者簡介：董雪（1986-07-）碩士，講師，山東交通職業(yè)學(xué)院。