趙建國 袁娜娜 楊 東 于紅偉 姜深革
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為不斷提升包裝生產(chǎn)線的整體運(yùn)行效率與安全,為企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)收益,則應(yīng)當(dāng)積極引進(jìn)自動(dòng)化控制系統(tǒng)?;诳删幊踢壿嬁刂破鱌LC技術(shù)的支持,架構(gòu)自動(dòng)化控制系統(tǒng),打造全新的包裝生產(chǎn)線運(yùn)行模式,發(fā)揮出自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)行的價(jià)值與作用。
現(xiàn)代企業(yè)的包裝生產(chǎn)線運(yùn)行時(shí),合理引進(jìn)自動(dòng)化控制系統(tǒng),建構(gòu)自動(dòng)化控制運(yùn)行的包裝生產(chǎn)線,能夠完成對包裝各個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)備機(jī)械的自動(dòng)化、智能化管理,極大地降低生產(chǎn)運(yùn)營成本,使得設(shè)備機(jī)械的綜合利用率得到有效提升。
通過對自動(dòng)化控制的包裝生產(chǎn)模式分析可知,在該種運(yùn)行模式中,設(shè)備的故障率降低、人員的誤操作規(guī)避、產(chǎn)品的殘次率下降,能夠保證產(chǎn)品的高效率生產(chǎn),不斷提升企業(yè)的產(chǎn)能,為企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益[1]。
A公司的某食品進(jìn)行包裝生產(chǎn)線自動(dòng)化控制時(shí),則主要包含以下五道包裝生產(chǎn)工藝。
⑴ 原材料的清洗。為保證食品加工的質(zhì)量,必須對食品加工的原材料進(jìn)行徹底有效的清洗處理,必要時(shí)可適用殺菌設(shè)備,對材料進(jìn)行深度清洗,達(dá)到滅菌清洗的預(yù)期效果。
⑵ 原材料的烘干處理。在對原材料進(jìn)行清洗時(shí),將使得材料的表面殘留一定水分與殺菌劑,為此則需要對原材料進(jìn)行有效的烘干處理。為達(dá)到預(yù)期烘干的效果,則可以采取輻射傳熱的方式,加快原材料烘干的效率。
⑶ 整料工藝。為達(dá)到食品加工的預(yù)期效果,則需要針對原材料進(jìn)行特殊處理,提高食品包裝生產(chǎn)的整體效率與質(zhì)量。
⑷ 包裝處理。在原材料進(jìn)行統(tǒng)一的整料處理后,則應(yīng)當(dāng)在相關(guān)設(shè)備的作用下,快速完成包裝處理。
⑸ 利用專用的滾子和孔帶,進(jìn)而對包裝好的商品進(jìn)行分級分類,為后續(xù)商品的銷售提供保障。
A公司的某產(chǎn)品進(jìn)行包裝生產(chǎn)時(shí),采用塑料薄膜作為包裝材料,并通過兩頭扎口的方式完成食品的包裝。為有效提升包裝生產(chǎn)的效率,則可以設(shè)定全自動(dòng)包裝單元作業(yè)流程,如配置供袋設(shè)備、送袋設(shè)備、切袋設(shè)備、開口設(shè)備、收口設(shè)備等,在多個(gè)機(jī)械設(shè)備的相互配合輔助下,快速完成食品的包裝生產(chǎn)。為達(dá)到自動(dòng)化包裝生產(chǎn)的預(yù)期效果,則可以合理設(shè)置輥軸轉(zhuǎn)動(dòng)參數(shù)、配置真空管路、刀具運(yùn)行參數(shù),以保證食品加工的安全性與高效性,避免由于相關(guān)機(jī)械設(shè)備匹配不當(dāng),對包裝生產(chǎn)線的整體運(yùn)行造成不利影響[2]。
A公司的產(chǎn)品進(jìn)行包裝生產(chǎn)時(shí),為實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)、安全生產(chǎn)、環(huán)保生產(chǎn)的總體目標(biāo),公司技術(shù)部門進(jìn)行上機(jī)位系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),依據(jù)國家相關(guān)部門的包裝生產(chǎn)要求,針對刀具的規(guī)格、夾具的參數(shù)、電氣原理圖進(jìn)行深化,以保證后續(xù)自動(dòng)化控制包裝生產(chǎn)運(yùn)行的整體安全性與可靠性。
在上機(jī)位系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),技術(shù)人員不僅需要考量包裝生產(chǎn)線所有電器元件的運(yùn)行安全性能,同時(shí)需要分析評估自動(dòng)化控制系統(tǒng)的魯棒性,以及電氣控制系統(tǒng)的抗干擾能力,避免系統(tǒng)運(yùn)行過程中,相關(guān)電氣設(shè)備相互干擾,直接影響到包裝生產(chǎn)的安全性與可靠性。為達(dá)到上述工作目標(biāo),技術(shù)人員則選擇PCL技術(shù),將其作為自動(dòng)化控制系統(tǒng)的核心,為后續(xù)公司產(chǎn)品的自動(dòng)化包裝生產(chǎn)控制管理提供有力保障。
通過對PLC系統(tǒng)進(jìn)行分析可知,該系統(tǒng)主要是基于用戶的要求進(jìn)行預(yù)編程,進(jìn)而設(shè)定相關(guān)的功能性程序,而后則基于CPU的控制運(yùn)行相關(guān)程序。在程序運(yùn)行過程中對應(yīng)包裝生產(chǎn)線工藝的銜接與切換,實(shí)現(xiàn)對包裝生產(chǎn)線的自動(dòng)化控制。鑒于PLC控制系統(tǒng)的指令信號傳輸方式為單向性,使得PLC控制的系統(tǒng)程序,只能由一個(gè)指令轉(zhuǎn)變?yōu)橄乱粋€(gè)指令完成單向的運(yùn)行。同時(shí),在相關(guān)的時(shí)間段內(nèi)僅可以運(yùn)行一段程序,并對該程序進(jìn)行無限循環(huán),完成包裝生產(chǎn)的自動(dòng)化重復(fù)。
在現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)工業(yè)發(fā)展背景下,PLC系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。為滿足企業(yè)包裝生產(chǎn)線的自動(dòng)化控制,則需要合理開展PLC選型,如接口電路、電源、通信模塊等。在PLC控制系統(tǒng)運(yùn)行過程中,電源模塊非常重要,為確保PLC系統(tǒng)整體運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性,則需要選擇安全性相對較高的電源模塊,保證電源模塊穩(wěn)定的提供電力輸出。在電源支持下,CPU則會基于PLC系統(tǒng)既定程序進(jìn)行研判,根據(jù)包裝生產(chǎn)線相關(guān)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)反饋信息,進(jìn)而作出不同的研判結(jié)論,并下達(dá)相關(guān)的控制指令,完成對包裝生產(chǎn)線的自動(dòng)化控制[3]。
比如,A公司的復(fù)雜產(chǎn)品進(jìn)行包裝生產(chǎn)加工時(shí),設(shè)計(jì)人員選擇S7-200軟件與PLC系統(tǒng)。鑒于生產(chǎn)包裝現(xiàn)場的走線復(fù)雜較多,若不對線束進(jìn)行有效的集成與管理升級,將必然影響到后續(xù)系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)的成本,同時(shí)可能會影響到包裝生產(chǎn)線整體運(yùn)行的安全性與可靠性。為此,技術(shù)人員在進(jìn)行PLC硬件組成選型時(shí),則選擇了PROFIBUS-DP數(shù)據(jù)通信功能模塊,進(jìn)而應(yīng)對復(fù)雜的數(shù)據(jù)通信工作挑戰(zhàn),有效提高了包裝生產(chǎn)線的控制效果,并實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)線運(yùn)行成本的有效控制。
通過對PLC控制系統(tǒng)的作業(yè)流程進(jìn)行分析,則可以發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)主要包含以下五個(gè)階段:①系統(tǒng)內(nèi)處理階段,主要完成PLC既定程序的分析處理;②數(shù)據(jù)信號的處理階段,該階段需要針對包裝生產(chǎn)線相關(guān)機(jī)械設(shè)備反饋的信號進(jìn)行有效集成處理,一般由通信模塊進(jìn)負(fù)責(zé);③輸入掃描階段,該環(huán)節(jié)系統(tǒng)主要是識別用戶輸入的操作指令,并根據(jù)用戶輸入的操作指令,針對系統(tǒng)控制的程序做出調(diào)整,保證包裝生產(chǎn)的整體有效性與安全性;④用戶程序執(zhí)行階段,該階段主要是完成邏輯判斷,避免由于用戶的誤操作,進(jìn)而對包裝生產(chǎn)線的安全運(yùn)行造成不利影響;⑤輸出階段,該階段需要將用戶程序執(zhí)行結(jié)果,快速輸出到數(shù)據(jù)通信模塊當(dāng)中,并基于電信號的轉(zhuǎn)換處理,生成最終的主控指令,完成對包裝生產(chǎn)線各類機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的自動(dòng)化控制,充分發(fā)揮出PLC系統(tǒng)運(yùn)行的價(jià)值與優(yōu)勢。
PLC相關(guān)模塊的選用,將直接影響到自動(dòng)化系統(tǒng)硬件的整體運(yùn)行效能。鑒于PLC系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn),使得該系統(tǒng)主要包含模擬量輸入模塊、輸入輸出接口、I/O模塊等。為保證相關(guān)模塊之間的兼容性,A公司的設(shè)計(jì)人員則選擇西門子公司的S7-300PLC主控軟件,并基于該軟件選擇相關(guān)的模塊組件。
其一,在數(shù)字量輸入/輸出模塊進(jìn)行選擇時(shí),設(shè)計(jì)人員選擇SM322、SM321的輸入模塊,并保證模塊與PLC系統(tǒng)的運(yùn)行電源統(tǒng)一為24V,而在數(shù)量選擇時(shí),則需要根據(jù)A公司產(chǎn)品包裝生產(chǎn)的具體需求。
其二,分布式I/O模塊的選用,為匹配S7-300PLC主控軟件的運(yùn)行,設(shè)計(jì)人員選用ET200系列的I/O模塊,因?yàn)樵撃K中帶有IM153-1接口,使得該模塊具備很強(qiáng)的擴(kuò)展性,能夠滿足包裝生產(chǎn)線自動(dòng)化控制運(yùn)行的程序調(diào)試需求。
其三,模擬量輸入/輸出模塊,鑒于該模塊主要是負(fù)責(zé)傳感器信號的傳輸,以保證PLC控制系統(tǒng)運(yùn)行的整體穩(wěn)定性。為此,在該模塊選用時(shí),可選擇SM331,通過對相關(guān)模塊運(yùn)行參數(shù)的調(diào)試,以保證系統(tǒng)運(yùn)行的整體穩(wěn)定性與可靠性。
其四,則是進(jìn)行人機(jī)交互界面系統(tǒng)的選用,設(shè)計(jì)人員可選用西門子公司的MP277型號觸摸屏產(chǎn)品,保證該產(chǎn)品與PLC控制系統(tǒng)具有一定的兼容性。同時(shí),在該顯示屏運(yùn)行時(shí),具備防水防塵的功能,能夠適應(yīng)車間的生產(chǎn)環(huán)境,避免進(jìn)行頻繁的檢修維護(hù)[4]。
自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí),主要是基于PLC技術(shù)的支持,進(jìn)而完成人機(jī)交互系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。如編程器進(jìn)行選擇時(shí),應(yīng)當(dāng)基于A公式產(chǎn)品的包裝生產(chǎn)要求,選擇相對應(yīng)的編程器,如簡單型的編程器,便于工作人員隨身攜帶,同時(shí)能夠?qū)Πb生產(chǎn)線進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試,具體工作進(jìn)行時(shí),工作人員通過編輯指令表程序,進(jìn)而完成對PLC控制程序的重新編輯,進(jìn)而達(dá)到對包裝生產(chǎn)線現(xiàn)場調(diào)試管理控制的效果。
若A公司的產(chǎn)品加工要求較為特殊,工作人員選擇編程器時(shí),可采用智能型編程器,該種編程器屬于梯形圖PLC編程語言,具有很強(qiáng)的實(shí)用性,但在實(shí)際操作應(yīng)用時(shí),工作人員需要借助PC端發(fā)揮出編程器的各類功能,否則無法對包裝生產(chǎn)線完成現(xiàn)場調(diào)試。在智能型編程器的支持下,工作人員可基于梯形圖計(jì)算機(jī)語言,進(jìn)而完成對多功能模塊負(fù)載控制系統(tǒng)邏輯代碼的快速編寫,并在軟件系統(tǒng)的支持下,生成相關(guān)的程序邏輯梯形圖,以及相關(guān)的功能圖與指令表。該種設(shè)計(jì)方式,非常適合產(chǎn)品起初包裝生產(chǎn)時(shí)的控制,逐漸形成系統(tǒng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)某绦蚩刂企w系。
A公司的某產(chǎn)品進(jìn)行自動(dòng)化包裝生產(chǎn)控制時(shí),技術(shù)人員采用STEP7軟件,該軟件能夠基于S7-300、S7-400的PLC系統(tǒng)完成程序編寫,在現(xiàn)場調(diào)試領(lǐng)域具有非常高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。通過對STEP7軟件進(jìn)行分析可知,該軟件中包含功能塊圖、表達(dá)語句、邏輯梯形圖等多個(gè)功能模塊,可以完成對PLC程序的項(xiàng)目管理、監(jiān)控程序編寫、參數(shù)設(shè)置、硬件組態(tài)、通信網(wǎng)絡(luò)組態(tài)編輯。
在邏輯梯形圖的運(yùn)行支持下,設(shè)計(jì)人員能夠可視化地了解電路運(yùn)行的具體情況,便于對程序運(yùn)行的邏輯代碼進(jìn)行參數(shù)調(diào)試,以保證包裝生產(chǎn)線自動(dòng)化控制系統(tǒng)整體運(yùn)行的安全性與可靠性。而STEP7軟件的功能塊圖,則能夠直觀地展示電子電路的運(yùn)行邏輯,為設(shè)計(jì)人員的調(diào)試工作開展提供依據(jù)。在語言表運(yùn)行時(shí),則主要是完成對匯編語言風(fēng)格的統(tǒng)一呈現(xiàn),工作人員可基于人機(jī)交互系統(tǒng)的支持,進(jìn)而快速訪問目標(biāo)存儲單元與控制單元。
同時(shí),設(shè)計(jì)人員可基于STEP7軟件中的高級PLC編程語言包支持,進(jìn)而依據(jù)公司產(chǎn)品包裝生產(chǎn)的具體要求,靈活對自動(dòng)化控制系統(tǒng)的程序進(jìn)行調(diào)試,進(jìn)而充分發(fā)揮出STEP7軟件的應(yīng)用價(jià)值與作用。筆者認(rèn)為,在STEP7軟件應(yīng)用時(shí),設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)深入學(xué)習(xí),確保每一位設(shè)計(jì)人員均能夠熟悉STEP7軟件的編程語言與應(yīng)用場景。
包裝生產(chǎn)線自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí),設(shè)計(jì)人員可基于STEP7軟件的支持,開展梯形圖程序運(yùn)行流程的設(shè)計(jì),而后則基于PLC系統(tǒng)的支持,完成主控核心輸入、輸出、模擬量的邏輯梳理,保證梯形圖程序運(yùn)行的嚴(yán)謹(jǐn)性,為后續(xù)產(chǎn)品的包裝生產(chǎn)自動(dòng)化控制管理提供保障。
綜上,筆者重點(diǎn)闡述了包裝生產(chǎn)線自動(dòng)化控制系統(tǒng)的核心技術(shù),旨在說明自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)運(yùn)行的必要性。為全面升級包裝生產(chǎn)線,助力企業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展,則應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮出自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢,契合包裝生產(chǎn)線運(yùn)行的特點(diǎn),以及產(chǎn)品加工的要求,設(shè)計(jì)針對性的自動(dòng)化控制系統(tǒng),使得企業(yè)的包裝生產(chǎn)線工作效能得到質(zhì)的提升。