PLC在壓縮包裝機中的設計與實現

1 引言
有些彈性產品(如生活用紙等)需要壓縮包裝，由于每一種產品規格及種類多樣性，對包裝的尺寸往往需要工作過程中實時進行修正，也就是根據控制工作過程對計數器或定時器等外部修改設定預置值。

2 包裝過程及控制要求
在傳輸帶上的成品按一定數量(以一包或一盒數量來確定)推入工位或人工放入，到工位后工位上部的氣缸擋板上、下動作來對齊產品，對齊之后左右擋板進行壓縮，其壓縮的距離由外部設定，完成壓縮之后由推進擋板往夾緊傳輸帶推入，同時左右壓縮擋板退回原位，為下一步工序做準備，而夾緊傳輸帶按件數分批移動，把產品送入到包裝袋內，然后包裝袋熱封，封切工序完成整個包裝過程。
(1) 上述工位動作各自獨立、互不牽制，但要協調動作;
(2) 包裝有“手動”、“回歸始位”、“單步方式”、“連續方式”4個工作狀態;
(3) 急停時，立即停止一切工作，解除急停的方式有2種:一種是仍然保持在“單步方式”或“連續方式”狀態，故障解除后，接著進行“單步方式”或“連續方式”工序動作，直至結束。另一種是切換到“手動”或“回歸始位”狀態，均按“手動”或“回歸始位”要求動作。

3 PLC、I/O配置
充分利用PLC的軟、硬件資源，針對壓縮包裝工序特點及實際情況，選用OMRON公司的CPM1A-30CDR基本單元，由于輸出點變化頻率不高，所以選用了繼電器輸出型。對檢測距離采用編碼器計數方式進行測量。

4 軟件設計
(1) 總體軟件
由于包裝動作各自獨立且各工作狀態基本為順序控制。圖1為總體框圖(梯形圖略)，首先判斷有無急停，進入什么工作狀態，確定工作狀態后按控制要求實現相應的工序順序控制。其中，公共處理部分是實現高速計數讀入處理及順序控制等功能。
(2) 壓縮距離的外部設定
一般來說，產品規格和種類多樣化時，壓縮的距離設定有兩種情況:一種是一旦產品規格尺寸確定，則它的壓縮距離也就確定，即為常數;另一種情況是隨時可變量的。

圖1 總體軟件流程框圖

a) 壓縮距離為常數時的外部設定方法
PLC允許由外部對計數器預置值加以設定。通常設計中采用撥碼器或PT終端器，因此，欲構成4位BCD碼，則需要占用16點輸入通道，而且每更換規格需重新設定預置值。這樣的話，就需要選擇I/O點容量大一些的PLC，導致成本增加和不便。若采用按鈕或開關、編程技巧，輸入點可以在一定程度上得到擴展，本設計和應用中輸入通道占用0103、0104點，可輸入4種產品規格的壓縮尺寸值，圖2中可見，用@MOV(21)將事先按產品規格設定的壓縮距離尺寸值設定，只有選規格并啟動0100就可以實現相應壓縮距離的目的。
b) 壓縮距離隨時改變時的外部設定方法
在圖3梯形圖中可以看出，0103通道作為計數器外部預置值設定的輸入通道，它經過2個時間繼電器:第1個延時t1=100ms，它專門濾除信號前沿抖動及尖脈沖干擾信號;第2個用來消除信號后沿抖動t2=1s。數字濾波的信號到計數器CNT000的計數輸入端，若需要觀察該預置值時，在輸出1103通道中接入數顯電路，當改變預置值后，一旦0104閉合，2000將ON一個掃描周期，即執行一次@MOV(21)指令，將CNT000的內容送到HS01通道與編碼器計數相比較，控制1000和1001線圈來左右移動距離。從而實現由外部預置值的設定，顯然，這種方法操作方便，又大大地減少了I/O點資源。

5 結束語
CPM1A-30CDR在包裝機中已得到實際應用，經歷了試車和生產的考驗，達到了設計要求，PLC具有設計

圖2 常量外部設定梯形圖

圖3 變量外部設定梯形圖

方便靈活、體積小的特點，其應用具有廣闊的前景。