基于PLC的自动纸箱包装机的控制系统设计

□何捃恺 闫 娟 郑铂金 贾茜伟

一、自动纸箱包装机的发展现状

随着商品经济及市场经济的逐步繁荣，物品需求量越来越大，产品包装得到快速发展，这就需要一种能够具有高效率的包装技术，所以自动纸箱包装技术应运而生。自动纸箱包装机械指的是能够进行自动化的开箱工作、纸箱成形工作以及纸箱下底的折叶折曲工作的机械。它能够进行箱板的打开工作，并且还能实现胶带的粘贴工作，实现箱板的密封，它是纸箱生产自动化作业流水线上不可或缺的一部分。而纸箱包装在包装行业中占据着重要位置，在当代社会已得到广泛的应用和发展。基于此，本文研究了基于PLC的纸箱自动包装机，提出了一整套基于PLC技术完成箱胚分拣、纸箱成型、喷胶、商品包装等完整的自动化生产方案。

二、自动纸箱包装机的硬件设计

(一)链式输送装置。如图1所示是多种包装机构较为通用的传送装置，由于自动纸箱包装中物品的传输就不能使用带式传送，虽然带式传送带的价格更加的便宜且应用也非常广泛，但其有传送的不稳定性，且不能进行远距离传送，所以采用链式传送。其传送流程大致如下：驱动链轮2，牵引链条3及滚轮5构成链轮进行转动，使运动的传递可以进行远距离传送，并且运动的精确性也得到了保障，而待包装物品的运送由链条3上的推板4推动，并且可以沿着输送滑台8前进。

1-导板；2-驱动链轮；3牵引链条；4-推板；5-滚轮；6-导轨；7-从动链轮；8-输送滑台图1 包装物品链式输送给料装置

(二)封箱机构。如图2所示，是一种胶带封箱装置，其特点在于胶带在10℃左右不会体现粘性，所以适合工业现场的使用，如图2所示为分条敷贴机构的运动原理：待包装的纸箱由右侧进入，上侧与下侧放置胶带卷1，用来进行纸箱的封箱，通过导轨，分别放置在纸箱的上下两侧，在没有进入热水槽3前，胶带4不具备粘性，所以胶带卷可以远距离放置，而经过热水槽3后由于温度的升高，激活了胶带的粘性，使胶带可以进行封箱工作，压轮5在胶带上侧可以将胶带4粘贴在纸箱上，最后在切断刀6处可以将胶带切断，同时由侧封刷将切断的胶带粘在纸箱两侧，这样封箱结构得以完成。

1-胶带；2-导辊；3-热水槽；4-胶带；5-压轮(或封刷)；6-切断刀；7-侧封刷图2 封条敷贴机构

三、自动纸箱包装机的软件设计

(一)控制器的选择。自动纸箱包装机的工艺流程是纸箱到位、传送、分拣、喷胶及封箱等。为了针对纸箱包装技术的复杂动作，选用PLC(可编程控制器)实现对整个自动包装过程的控制，经过计算机控制系统与继电器控制的结合，在硬件部分PLC接线简单，可靠性高，且PLC不但可以进行定时、计数等控制功能，还可以使用数模转换，对于许多使用模拟量控制的系统，也可以方便使用。纸箱包装机应用于工业现场，对控制器抗干扰的要求很高，基于以上要求选择s7-200系列的224xp作为控制器，加载I/O扩展模块，EM233的16进/16处，可以完成纸箱包装机的控制功能。

(二)PLC程序设计。

1.I/O地址的分配。根据纸箱包装机的工艺流程，确定I/O地址的分配，为T形图的编制做好准备。如表1所示，为控制单元的部分I/O地址分配表。

2.PLC的外部接线图。本次实验中，主要针对控制系统的完成，也就是PLC的软件设计，其包装过程的结构设计较为复杂，所以外部电路有小灯的亮、灭判别是否达到实验要求，而物品的到位有按钮的信号表达，这样可以清楚地完成实验的控制系统的判别，避免大量事物所需要的复杂设计，接入PLC时需要注意电路的接入的电源类型，必要时需要加入变压器。

表1 部分I/O地址分配表

3.PLC的软件编写。PLC的软件编写中，要注意每一个动作的执行情况，并且在一个动作完成后下一个动作与这个动作的联系，是否需要互锁，延时，或是需要计数来完成编写要求，编写程序后，要进行程序的调试，进行调试时可以先使用模拟器进行初步调试，将程序修改直到满足所需的要求后，下载到PLC中进行实物的模拟，还会遇到连接及程序功能无法实现，进行最后的现场调试。

四、结语

由于PLC自身编程简单、操作方便、抗干扰能力强等特点使用于工业现场，而本设计中纸箱的包装可以很好的基于PLC技术进行自动化控制，可以减少复杂的劳动，节约成本和时间，纸箱包装机也可以从手工包装过渡到只依靠机器自动化包装，随着PLC技术不断的发展，纸箱包装机技术也会更加的方便，更加适用于工厂的实际生产，提高生产效率，并能大幅度提高制造技术的自动化进程。