PLC在自立袋罐裝機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘 要：采用 PLC和旋轉(zhuǎn)編碼器作為自立袋罐裝機(jī)的控制系統(tǒng)，通過PLC的高速計數(shù)器將旋轉(zhuǎn)編碼器的轉(zhuǎn)角讀取，根據(jù)轉(zhuǎn)角位置發(fā)出控制信號，簡化了自立袋罐裝機(jī)安裝調(diào)試工作，同時增加了自立袋罐裝機(jī)的柔性，提高了可靠性和工作效率。

關(guān)鍵詞：自立袋罐裝機(jī);PLC;旋轉(zhuǎn)編碼器

1 引言

　　傳統(tǒng)的自立袋罐裝機(jī)多采用繼電器控制，隨著執(zhí)行機(jī)構(gòu)的增多，功能的增強(qiáng)，使得機(jī)器越來越復(fù)雜，給制造、調(diào)整、使用和維修均帶來不便，并且會使故障率增加。

　　由于目前罐裝機(jī)行業(yè)競爭激烈，企業(yè)要在競爭中站穩(wěn)腳跟，需要不斷的改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量，向自動化、高效化發(fā)展。PLC由于其抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，編程簡單，性價比高等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)控制領(lǐng)域。利用PLC實現(xiàn)對自立袋罐裝機(jī)的控制，結(jié)構(gòu)簡化，維護(hù)方便，可以節(jié)約調(diào)整時間，增加設(shè)備的柔性，同時運(yùn)行穩(wěn)定可靠。本系統(tǒng)采用西門子S7-200PLC，文本顯示器和OMRON增量型旋轉(zhuǎn)編碼器對原系統(tǒng)進(jìn)行改造，取得了可喜的成果。

2 生產(chǎn)流程圖

　　本系統(tǒng)是集灌裝、旋蓋、清洗于一體的生產(chǎn)線，適用于有嘴軟包裝袋的自動定量灌裝、旋蓋，可以灌裝液體、醬料等流體產(chǎn)品。本機(jī)采用特殊灌裝頭，可分二次灌裝，當(dāng)灌裝位置沒有包裝袋時，灌裝頭不會流出灌裝液體，保證了包裝袋產(chǎn)品外觀的干凈整潔。具體流程圖如圖1所示。

3 控制系統(tǒng)

　　原系統(tǒng)采用凸輪系觸發(fā)控制信號，利用五個調(diào)整好的凸輪，來實行工作循環(huán)及節(jié)拍，控制各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作。在執(zhí)行灌裝過程的五個步驟，即：電器聯(lián)鎖，泵工作，閥工作，旋蓋和清洗，要求凸輪在達(dá)到一定角度時五個凸輪配合工作。此方法雖然也能滿足控制的要求，但是凸輪位置要求較高，調(diào)整麻煩，設(shè)備的裝配、調(diào)整帶來困難，而且，當(dāng)生產(chǎn)過程中的工藝參數(shù)發(fā)生變化時，調(diào)整起來相當(dāng)困難。原系統(tǒng)凸輪系結(jié)構(gòu)如圖2所示。

　　新設(shè)計采用PLC和旋轉(zhuǎn)編碼器實現(xiàn)對各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的精確控制，使控制系統(tǒng)模塊化，設(shè)備的零部件數(shù)量、結(jié)構(gòu)大為簡化。同時通過與文本顯示器相結(jié)合，還能根據(jù)包裝產(chǎn)品的不同，方便快捷地修改工藝參數(shù)，省去了原始控制面板的設(shè)計與生產(chǎn)，具體結(jié)構(gòu)如圖3所示。

　　增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的特點(diǎn)是每產(chǎn)生一個輸出脈沖信號就對應(yīng)一個增量位移角，利用S7-200的高速計數(shù)器指令（HSC）來實現(xiàn)精確讀取旋轉(zhuǎn)編碼器的轉(zhuǎn)角，從而實現(xiàn)對空間凸輪所轉(zhuǎn)過的角度進(jìn)行檢測。當(dāng)脈沖數(shù)表明空間凸輪轉(zhuǎn)過所要求的角度時，PLC就發(fā)出指令，要求各執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行相應(yīng)的動作，即實現(xiàn)灌裝、旋蓋和清洗。高速計數(shù)器的最高計數(shù)頻率取決于CPU的型號，CPU224有6個高速計數(shù)器，6個單相計數(shù)器，均為20kHz的時鐘速率。

4 控制系統(tǒng)時序圖及程序流程圖

　　控制系統(tǒng)的時序是非常重要的，既要緊湊，又要滿足各個工序要求，只有安排得好，各執(zhí)行機(jī)構(gòu)才能合理執(zhí)行各自的動作。原系統(tǒng)采用凸輪系對設(shè)備各執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，改造后采用PLC、位置傳感器及旋轉(zhuǎn)編碼器等來完成控制。

5 PLC控制部分輸入輸出信號

　　根據(jù)整個循環(huán)工作中PLC要做的工作， PLC輸入輸出信號如表1所示。

　　表1 PLC輸入輸出信號

6 結(jié)論

　　通過利用PLC，旋轉(zhuǎn)編碼器以及文本顯示器，實現(xiàn)了對自立袋罐裝機(jī)的準(zhǔn)確控制，簡化了調(diào)整難度，提高了效率和應(yīng)用柔性。

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