董翠翠

【摘? 要】 PLC技術(shù)作為智能控制技術(shù)的核心，被廣泛應(yīng)用在自動(dòng)化生產(chǎn)控制過(guò)程中。利用PLC結(jié)合多種智能模塊可以實(shí)現(xiàn)包裝機(jī)械產(chǎn)線上物料臺(tái)的升降控制、次品的檢測(cè)、物體的數(shù)量檢測(cè)、碼垛等工作。使自動(dòng)包裝機(jī)具有操作簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定和方便檢修等特點(diǎn)，極大地提高了生產(chǎn)效率，降低了人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

【關(guān)鍵詞】 智能控制；自動(dòng)包裝機(jī)；計(jì)數(shù)控制；生產(chǎn)效率

PLC技術(shù)廣泛應(yīng)用于電力、化工、機(jī)械制造等各個(gè)行業(yè)。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，基于PLC技術(shù)的智能控制技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。PLC具有高速、精準(zhǔn)、穩(wěn)定可靠、編程方便、維護(hù)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。

在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中，往往需要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行計(jì)數(shù)、稱重、產(chǎn)品檢測(cè)、包裝、搬運(yùn)等。這些工作重復(fù)、煩瑣，用人力完成不僅要占用大量的勞動(dòng)力，而且工作效率低，容易出錯(cuò)。為適應(yīng)現(xiàn)代化大規(guī)模產(chǎn)品的批量生產(chǎn)及包裝，必須在生產(chǎn)線中利用可編程控制器技術(shù)。包裝生產(chǎn)線的自動(dòng)化、電子檢測(cè)和控制系統(tǒng)持續(xù)發(fā)展，使包裝企業(yè)以高度、較少的停機(jī)時(shí)間和包裝故障、產(chǎn)品損耗少、計(jì)數(shù)準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)而獲得出色成就。自動(dòng)包裝技術(shù)的前景十分廣闊。自動(dòng)包裝系統(tǒng)中PLC可以實(shí)現(xiàn)以下基本控制過(guò)程。

一、PLC對(duì)物料臺(tái)升降的控制

物料升降工作臺(tái)在生產(chǎn)過(guò)程中比較常見，在搬運(yùn)、裝配、噴涂等工作場(chǎng)合，就需要用到各種類型的升降臺(tái)作為運(yùn)輸工具，主要負(fù)責(zé)把物料運(yùn)送到指定的位置，從而進(jìn)行下一道工序。例如，在裝配工序時(shí)，可通過(guò)升降臺(tái)準(zhǔn)確調(diào)整物料的高度，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)裝配。在包裝機(jī)械作業(yè)中，可利用物料臺(tái)的升降，把一定數(shù)量的物體通過(guò)升降臺(tái)的不斷上升和下移工作，結(jié)合皮帶運(yùn)輸機(jī)供料的不斷輸送，實(shí)現(xiàn)物料的堆疊。

物料臺(tái)升降臺(tái)的控制可以選擇多種工作方式，包括手動(dòng)運(yùn)行和自動(dòng)運(yùn)行。升降臺(tái)的往返運(yùn)動(dòng)是通過(guò)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)帶動(dòng)。因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)升降臺(tái)的準(zhǔn)確定位，使物料能夠排列整齊，確保下一步的裝盒工作順利完成，在自動(dòng)包裝設(shè)備的物料升降臺(tái)優(yōu)先選擇采用步進(jìn)電機(jī)控制。步進(jìn)電機(jī)通過(guò)電子控制系統(tǒng)，準(zhǔn)確控制電機(jī)的速度和位置，廣泛應(yīng)用在各種精密設(shè)備中，例如各種數(shù)控機(jī)床、掃描設(shè)備和打印設(shè)備。

PLC控制步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)的系統(tǒng)組成如圖1。

控制系統(tǒng)中使用了三菱PLC、開關(guān)電源、步進(jìn)電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。三菱的PLC，如果型號(hào)后綴是MT，代表晶體管型的PLC，是可以發(fā)出脈沖控制步進(jìn)電機(jī)的。由晶體管型的PLC發(fā)出指定脈沖給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)而控制步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)升降臺(tái)上下運(yùn)動(dòng)，準(zhǔn)確到達(dá)指定高度。

二、PLC在包裝檢測(cè)技術(shù)中的應(yīng)用

在產(chǎn)品包裝之前，要檢測(cè)有沒有次品，把次品剔除?？梢栽趥魉蛶习惭b兩個(gè)光電開關(guān)。如果沒有次品，那么光電開關(guān)的狀態(tài)為OFF，當(dāng)檢測(cè)出次品時(shí)，光電開關(guān)的狀態(tài)變?yōu)镺N，這個(gè)信號(hào)可作為移位寄存器SFT的數(shù)據(jù)輸入信號(hào)。光電開關(guān)還用于檢測(cè)次品的個(gè)數(shù)，每檢測(cè)一個(gè)次品，光電開關(guān)就發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)作為移位寄存器SFT的移位脈沖輸入信號(hào)。系統(tǒng)電氣框圖如圖2所示。

整個(gè)分揀系統(tǒng)以PLC為控制中心，當(dāng)傳感器1檢測(cè)到次品時(shí)，移位寄存器開始跟蹤，次品在傳送帶上到達(dá)指定位置時(shí)，PLC控制電磁閥動(dòng)作，利用氣缸將次品推出，正品繼續(xù)在傳送帶上前進(jìn)。次品退出后經(jīng)過(guò)滑道，利用安裝在滑道入口處的光電傳感器2檢測(cè)次品的個(gè)數(shù)，同時(shí)利用這個(gè)信號(hào)控制電磁閥，使推料氣缸縮回，等待下一次工作。

利用PLC控制的次品檢測(cè)系統(tǒng)，外圍設(shè)備簡(jiǎn)單，有上游的供料單元、變頻運(yùn)輸帶、光電傳感器、電磁閥、推料氣缸、集料槽組成，也可以增加觸摸屏或各種按鈕開關(guān)，集合電氣控制系統(tǒng)和氣動(dòng)回路，比傳統(tǒng)的繼電控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單方便，又穩(wěn)定可靠，還可以根據(jù)不同的控制要求更改程序，在包裝機(jī)械上應(yīng)用普遍。

三、PLC在包裝機(jī)械中計(jì)數(shù)功能的使用

包裝機(jī)械需要對(duì)產(chǎn)品的數(shù)量進(jìn)行計(jì)算，將一定數(shù)量的產(chǎn)品打包，在這個(gè)過(guò)程中可以用PLC技術(shù)完成對(duì)產(chǎn)品數(shù)量的統(tǒng)計(jì)。

三菱PLC計(jì)數(shù)器C共有兩種類型，包括內(nèi)部信號(hào)計(jì)數(shù)器和高速計(jì)數(shù)器。內(nèi)部信號(hào)計(jì)數(shù)器又分為兩種，16位計(jì)數(shù)器和32位加/減計(jì)數(shù)器。

物料在傳送帶上輸送過(guò)來(lái)時(shí)，物料擋住了安裝在傳動(dòng)帶一側(cè)的光電開關(guān)接收的光信號(hào)，每次光線被擋住，就代表光電開關(guān)檢測(cè)到一次物料，光電開關(guān)作為PLC的輸入信號(hào)，使PLC的一個(gè)輸入端XO的狀態(tài)變?yōu)镺N，程序啟動(dòng)一個(gè)計(jì)數(shù)器C0。C0用來(lái)記錄經(jīng)過(guò)傳感器采集的物料的數(shù)量，首先設(shè)定一個(gè)計(jì)數(shù)的上限，也可以使用多個(gè)計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)的累加，這樣就可以提供一天或者一班次產(chǎn)量的總數(shù)量。

如圖3所示，在鋁釘自動(dòng)包裝設(shè)備中，生產(chǎn)好的鋁釘通過(guò)變頻運(yùn)輸帶送往包裝工位。每一包裝盒內(nèi)鋁釘?shù)臄?shù)量是20條，在裝盒時(shí)，20條鋁釘分為4層排列，每排有5條并行排列。

當(dāng)鋁條通過(guò)變頻輸送帶時(shí)，由輸送帶側(cè)面的光電傳感器A檢測(cè)動(dòng)過(guò)的鋁條的數(shù)量，到達(dá)5個(gè)數(shù)量后，利用皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)將5個(gè)鋁條緊密排列成一行，再利用輔助機(jī)構(gòu)將排好的5個(gè)鋁條放入堆疊工位。在堆疊工位處也裝有光電傳感器，當(dāng)最底層的五個(gè)物料推至堆疊工位后，步進(jìn)電機(jī)下行帶動(dòng)托板向下運(yùn)動(dòng)一行。光電傳感器B記錄一次數(shù)據(jù)，如此重復(fù)這個(gè)過(guò)程，當(dāng)托板上的物料達(dá)到4層高度時(shí)，即達(dá)到20顆鋁釘數(shù)量為一盒時(shí)，光電傳感器B檢測(cè)信號(hào)，利用這個(gè)信號(hào)控制電磁閥動(dòng)作，推料氣缸伸出，把20條鋁條推入包裝盒，即可開始鋁釘?shù)陌b。

四、PLC對(duì)包裝產(chǎn)線中機(jī)器人的控制

機(jī)器人是在機(jī)械化、自動(dòng)生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)展起來(lái)的一種新型裝置，在現(xiàn)代生產(chǎn)過(guò)程中，機(jī)器人被廣泛應(yīng)用在自動(dòng)生產(chǎn)線中。包括自動(dòng)裝配、識(shí)別、分揀、打包和搬運(yùn)工作。機(jī)器人需要和生產(chǎn)線中其他設(shè)備相互配合才能完成工作任務(wù)，利用PLC對(duì)機(jī)器人的控制尤為重要。

物料在完成包裝后，可以使用機(jī)器人進(jìn)行碼垛工作。碼垛系統(tǒng)由PLC、機(jī)器人、按鈕盒、送貨傳送帶、碼垛盤組成。將包裝好的產(chǎn)品通過(guò)PLC控制器、傳送帶及其他設(shè)備完成碼垛。

結(jié)合任務(wù)過(guò)程中需要采集的輸入信號(hào)及需要輸出的控制信號(hào)，列出I0址配置表。

該任務(wù)中，機(jī)器人的輸入、輸出只和PLC連接，所以在PLC的I0分配表中PLC的輸入就是機(jī)器人的輸出，PLC的輸出就是機(jī)器人的輸入。

PLC需要對(duì)傳送帶和夾爪狀態(tài)進(jìn)行控制，接收物料檢測(cè)傳感器信號(hào)和機(jī)器人進(jìn)行信號(hào)交換。綜合考慮PLC和機(jī)器人之間的信號(hào)數(shù)量及控制成本，可以采用PLC輸入、輸出端子和機(jī)器人ID板之間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直接連接的方式進(jìn)行信號(hào)通信。

工業(yè)應(yīng)用中的碼垛任務(wù)，需要PLC來(lái)協(xié)調(diào)機(jī)器人和其他設(shè)備，從而完成工作任務(wù)，機(jī)器人I0板配置好之后，還需要對(duì)ID板上進(jìn)行輸入、輸出配置。在機(jī)器人的輸入、輸出分配時(shí)，每個(gè)端子的地址是固定的，而名稱是可以自己定義的，例如使用di1、di2、di3來(lái)命名三個(gè)輸入；do1、do2來(lái)命名兩個(gè)輸出。他們的具體地址需要根據(jù)實(shí)際接線位置來(lái)確定。為和信號(hào)名稱相對(duì)應(yīng)，以便于信號(hào)管理，地址分配時(shí)di1地址分配為1，di2地址分配為2，以此類推，來(lái)完成三個(gè)輸入、兩個(gè)輸出的配置?？刂瞥绦虻木帉懓≒LC程序和機(jī)器人程序。

針對(duì)不同的碼垛的對(duì)象，只需要設(shè)計(jì)不同的夾具就可以適用于不同物料進(jìn)行碼垛。利用PLC控制機(jī)器人碼垛，可以避免人在環(huán)境惡劣的條件下長(zhǎng)期重負(fù)勞動(dòng)，還可以提高碼垛效率，降低故障率，對(duì)工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展帶來(lái)了巨大的變化。

五、結(jié)語(yǔ)

文章就PLC技術(shù)在包裝機(jī)械中的應(yīng)用進(jìn)行了探究，通過(guò)列舉PLC在包裝機(jī)械中物料升降臺(tái)的控制、包裝檢測(cè)技術(shù)中的應(yīng)用、計(jì)數(shù)功能的應(yīng)用和包裝產(chǎn)線中機(jī)器人的控制等幾個(gè)方面的案例證明了PLC技術(shù)在智能控制方面的廣泛應(yīng)用。綜上所述，PLC控制系統(tǒng)在工業(yè)智能化中的關(guān)鍵地位日益突出，可使工業(yè)更快地發(fā)展。

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