全自动装箱机的PLC控制的设计

张志祥 李吉星 沈舷 马国振 吴晨诚 孙冠楠

【摘 要】全自动装箱机采用PLC和人机界面两级控制的结构，PLC控制各部分的运行，人机界面则是通过发出命令去控制PLC的运行，以达到进行全自动控制的目的。在设计时着力于提高包装机械的自动化程度，实现柔性化生产。

【关键词】全自动装箱机 PLC控制 设计

本项目研究的全自动装箱机，是一种应用机电一体化技术的包装机械，它按产品自动包装工艺要求组合成全自动包装系统，在生产过程中能实现检测与控制、故障的诊断与排除，将微机技术引入到包装机械中，将实现全面自动化，实现高速、优质、低耗和安全生产。

1 设计任务分析

（1）设备机构组成分析。图示自动装箱系统由成直角分布的2条输送带组成，1条输送带输送产品，另一条输送带输送包装箱。产品装箱过程中需要对产品进行计数，每箱为50个产品。包装箱输送带将空包装箱送到装箱位置，并将满箱移出。系统中输送带由电动机驱动，使用光电开关对装箱产品进行计数，通过行程开关检测包装箱是否到达预定位置。系统设备结构如图1所示，图2为循环图。

（2）设备工作过程分析。自动装箱系统的工作过程：启动输送带1后，产品被送往装箱位置，并在经过光电开关计数时进行计数，计数后的产品掉入包装箱。当计数到达给定数值后，输送带1停止运转，输送带2启动运转，将装满产品的包装箱，移出装箱位置，而将空包装箱移入装箱位置，当包装箱到达预定位置，输送带2停止运转，由此结束一次装箱工作循环过程。

2 控制方案设计

任务分析。自动装箱系统的控制要求，是通过满足自动装箱系统工作要求行成的，控制系统的功能必须满足自动装箱系统所有的工作要求。

自动装箱系统的工作要求包含三个方面，工作方式要求，工作过程要求，安全稳定工作要求。为保证物品输送系统能够处于正常工作，自动装箱系统要求其具备二种工作方式：整机全自动循环工作和输送带能够点动向前调整。

3 设计主电路

生产线自动装箱的电气控制系统主要有两部分组成，即电动机驱动系统（主电路）和由PLC设备构成的控制部分，驱动系统通过交流接触器主触点控制电动机电路的断开与接通，采用熔断器和热继电器进行短路和过载保护，同时采用控制变压器和整流器，系统电路图如图3-1所示，电器元件明细表如表1所示。

（1）I/O分配表。电气元件信号与PLC连接的通道分配表见表2。

（2）I/O端子接线图。根据生产线自动装箱机电路图绘制出生产线自动装箱机的I/O端子接线图，如图4所示。

5 控制流程分析

（1）功能图。三菱系列PLC用于步进控制法，其控制流程设计采用与流程图功能一致的状态转移图（功能图）描述。首先输送带2上有包装箱空箱，然后输送带2运动到达指定位置后，输送带1运动，光电开关开始对产品计数，计满50个以后，传送带1停止2运动，完成一次循环。各步使用状态器S0、S20S25、S30S31，设计完成的设备自动工作流程图如图5所示。

（2）梯形图。根据前一节的自动装箱系统功能图，在三菱编程软件fxgpwin上绘制梯形图，如图6所示。

（3）指令表。在三菱编程软件fxgpwin上可很方便地把梯形图自动转化为指令表。

结语

通过对自动装箱机工作过程的分析，按照其特定的工作方式，运用控制技术实现安全稳定工作要求。

参考文献

[1]汪小澄，袁立宏，张世荣.可编程序控制器运动控制技术[M].北京：机械工业出版社，2006.10.

[2]陈志新，宗学军.电器与PLC控制技术[M].北京：北京大学出版社，2006.8.

[3]张万奎.机床电气控制技术[M].北京：中国林业出版社，006.8.

[4]杨仲林.包装自动控制技术及应用.[M].北京：中国轻工业出版社，2008.6.

[5]海心，赵华主编.机电傳动控制[M].高等教育出版社出版，2008.10.

[6]三菱FX1N-232BD，FX2N-485BD使用手册。