PLC技术在包装上的应用

闫金顺

包装是多种制造生产流程中的最后一个环节，而包装工序实现自动化可大大提高生产效率，降低生产员工的劳动强度，改善劳动条件，并且可以降低生产成本，提高产品质量。PLC即可编程逻辑控制器，其在通过强大的微处理器及大容量存储器实现逻辑控制、模拟控制、数字运算及通信等功能，大大提高控制系统的性能，故将PLC应用于包装系统具有重要的现实意义。

【关键词】包装机械 PLC 应用

随着计算机技术的不断发展，PLC技术的应用也越来越广泛，其与个人计算机、工业控制计算机在功能及应用上互相渗透，应用于多种复杂循环的电路控制，具有操作方便、编辑简单、灵活性强的优势，大大拓展了其应用环境。

1 PLC的基本结构

PLC的基本结构包括中央处理器、存储器、输入/输出单元、电源及编程器。其中中央处理器即CPU，其是PLC的核心部分，编辑工具输入的用户数据、程序等输入至CUP，并根据用户程序的存放顺序逐条读取、解释、执行各种程序，实现各种系统的各种操作要求，驱动PLC的外部负载。此外，CUP还可以诊断PLC内的电路及电源故障，在分析故障类型后发送报警信息，并合理排除故障、纠正错误。存储器实质上是一种半导体电路，其具有记忆功能，其主要有系统程序存储器、用户程序存储器及工作数据存储器三种，可编程控制器将用户程序、系统程序及运算数据存放于此，在实际的PLC系统中要根据具体的工作要求选择匹配的存储器。输入/输入单元与PLC外部设备相连接，现场设备向PLC提供信号，输入单元接收后通过输入电路对信号进行转换、滤波、光电隔离处理等，使CPU可以识别、处理该信号，CUP将这些信号处理完成后输出单元再将这些微弱的电信号进行功率放大、光电隔离等处理，转换成外部设备可识别的电信号，最终各类驱动元件完成对应指令。电源部分主要向PLC系统的运行提供各类直流电源，PLC系统电源要求电压范围宽、重量轻、抗干扰性能好、效率高、体积小等特点。编程器主要包括图形编程器及简易编程器，其包括图形编程器及简易编程器两种，一般情况下图形编程器屏幕大、操作方面，可脱机应用，功能强；简易编程器则体积小、重量轻、成本低、便于携带，实际应用中要根据不同的生产工艺选择适用的编程器。

2 PLC在包装机械上的应用实例

PLC系统的设计要可以最大限度满足被控对象的要求，使得控制系统简单、经济、实用、便于维护，不仅要保证系统的安全性与可靠性，而且要适当留下余量。PLC的选型要根据系统的工艺流程、控制要求明确控制任务及范围，再进行必要的操作及动作。PLC及相关设备必须与其它工业设备成一体。本文以某化工原料生产线为例，分析PLC在包装机械中的应用。

2.1 工艺过程

某工业原料为粉末状，最后一个生产环节为包装，该原料包装后必须达到防潮、防光、密封的要求，故包装材料内层为黑色塑料袋；包装线必须在包装生产中计量原料质量，其内部塑料口采用热合机进行密封，外层塑料编织袋再用缝包机缝合，最后再用喷墨机在外包装袋打印生产日期、批号等，成品即为可销售的、每袋25kg的产品。其生产工艺过程如下：

该工业原料经过分离、干燥等工序后，再通过旋涡分离器进行储料罐，螺旋送料机将其送至包装下料口上方的料仓内，料仓内共有一大一小两个室，大室内装有大螺旋送料机，小室内则装有小螺旋送料机，料仓中的物料被送到含有称重元件的料斗内计量物料的质量，料口中处设置有夹子，可将物料包装袋袋口夹住。包装线上有四台输送机，其中1号输送机主要将化工物料送到热合机2号输送机，由其完成物料袋的热合、密封，之后再将其送至3号输送机，以对物料袋进行缝包、喷墨、打印等，最后再由4号运输机对包装好的物料进行码垛，叉车运走装车即可。

2.2 控制要求

在整個包装系统中，各个输送机、热合机、缝包机、螺旋送料机、夹子等均由可编程控制器SE-11及其它相关仪器的配合下完成整个包装线生产的控制工作。原料装袋后夹袋按钮启动，夹子夹住未封的口袋，PLC会将质量设定指示器清零，以去除外包装的质量，料仓内大小螺旋送料机开始启动，进行物料定量计量，每袋设定25kg，计量完成后螺旋送料机停止工作，PLC内部程序会有1.5s延时，以对物料的质量做出判断；松袋后物料袋由1号输送机输送至2号输送机，并在这个过程中完成内部塑料口的热合密封；3号输送机再进行缝包、喷墨、打印生产日期及生产批号，最后由4号输送机进行码垛送至成品库。

2.3 硬件配置

本包装线控制系统共包括三台PLC、编程器一台，PLC采用继电器符号或程序语言进行编程，实现对程序循环运算的控制；程序容量1k，处理速度3.5ms，输入15点，输入9点；包括内部继电器155个、计数器20个、移位寄存器155个以及具有特殊功能的线圈18个，各个单元互相独立，以便于维护。

2.4 程序设计

2.4.1 计量程

系统首先要完成套袋并按下夹袋按钮，此时系统处于初始状态，程序控制器发送夹袋信号，延时3s发出清零信号，质量设定指示器归零获得去皮后的原料质量，大小螺旋送料机启动，向漏斗及料袋里高速加料直至24kg，后转为低速加料，此时小螺旋送料机由50Hz变为30Hz，加料速度放缓直至物料质量达到25kg，误差10g以内，稳定1.5s后判断质量是否准确，要求如质量超过误差范围则要发送报警信号，如质量准确则由1号输送机送至2号输送机。整个过程中质量设定指示器可以设定“定量值”、“大投入值”、“定量前值”、“落差值”等四个参数，其中大投入值即大螺旋停止加料值，定量前值即为小螺旋停止加料值，当质量设定指示器各项设定值与实际测量值相符时就会向PLC发送信号，实现加料控制。本系统中定量值设定25kg，大投入值设定1kg，落差值10g。

2.4.2 输送程序

输送程序需要完成物料的运送、热合、缝包、打字、码垛等5个环节，计量完成后料袋由1号输送机送至2号输送机，热合机正下方有一个光电开关，物料送至热保机正下方时PLC就会向2号输送机发送停止工作的指令，人工将料袋内层送至热合机口，热合机电磁阀动作触发，气缸压紧热合口，并控制加热丝加热1.6s，停止1.4s后电磁阀失电，热合机复位延时1.5s后，PLC发送2号输送机运行的指令，料袋经过热合再送至3号输送机，运行至缝包机光电开关后，人工再将料袋外层送至缝包机，PLC指令光电开关动作，缝包机进行缝包，料袋被送至4号输送机进入托盘码垛，再由叉车运入成品库。

3 结语

总之，可编程控制器在包装机械的生产上取得较大发展，对生产流水线的各工序、温度控制、产品的定量定长控制及产品数量的累计都以数据形式显示出来，方便对生产的控制，进行有效的调试和修改，节省生产成本的同时提高经济效益。

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作者单位

吕梁学院 山西省吕梁市 033000