基于AB PLC系统的饼干包装机

摘 要：本文介绍了基于AB PLC控制系统的饼干包装机的设计。本设计采用罗克韦尔自动化的ControlLogix系统，实现对包装机的自动控制，采用计算机标准化数据结构，提高了包装的效率，增强了系统的可靠性， 取得了良好的经济效益。

关键词： PLC;包装机;硬件选型

食品行业除了受到高度的监管之外，竞争也异常激烈。只要机器制造商推出能够提高效率的手段，无论是针对过程或流程方面，都会很快被最终用户采用。基于PLC的全自动包装机系统改变了包装过程的动作方式，自动控制的包装系统能够极大地提高生产效率和产品质量，有效降低人工成本并降低能源和资源的消耗。本文讲从硬件及控制系统软件阐述该包装机设计。

一、控制系统硬件设计

1.包装机工艺概述。该饼干包装机为全自动无托盒枕式包装机，是全自动枕式包装机的一种。它采用多个伺服电机控制系统，设备包括推料机、旋转推料机、输送机、膜、夹运、切刀六个主要工艺段;在生产过程中根据生产速度要求分为单推和双推;膜包括色标膜和透明膜，根据实际情况在触摸屏上做出选择。在生产过程中要求各工艺段协调一致，能够更快、更精确的完成包装。

2.硬件选型

（1）控制器：本机主控制系统采用Controllogix系列的1756-L71CPU，配置标准以太网模块1756-EN2TR。该PLC用户内存达到2M，标准的USB接口方便上传/下载程序，支持最多100个轴。强大的控制解决方案为过程应用、安全应用和运动控制应用提供世界一流的功能。

（2）运动控制：各工艺段运动部分采用伺服控制，选用Kinetix6500伺服控制器，配备了MPL系列低惯量电机。CIP Motion采用以太網通讯，安装接线方便，组态编程简单。Kinetix? 6500 EtherNet/IP?伺服驱动器将高性能集成运动与开放式EtherNet/IP网络相结合。此驱动器提供了用于提高操作员安全性并提高机器效率的安全功能。其模块化的结构为将来的机器功能增强提供了可调整的平台。

（3）操作终端：采用触摸屏控制，选用PanelView Plus6触摸屏;通过背板总线强大的网关功能完成信息层、控制层和设备层三个开放式的通信平台之间的自由转会，与PLC以太网通讯，可以直接读取PLC内部应用程序，方便快捷。处理器速度达到1GHz，系统存储器达到256MB内存，闪存存储空间到512MB，包括用于应用程序的80MB非易失性存储器，LED背光显示器亮度增强，更好地连接各种外围产品。

（4）安全产品：考虑机械整体安全性，为使安全等级达到SIL2以上，选用CR30安全继电器、门开关等安全产品。Guardmaster 440C-CR30软件组态安全继电器灵活、经济实用且易于使用。

（5）温度控制：采用高精度温控模块1756-IT6I2，精确控制固态继电器的输出，使温度误差控制在1度以内。安装在ControlLogix机架中，使用可拆卸端子块（RTB）或Bulletin1492接线接口模块（IFM）来进行所有现场接线，包含固有的时间戳功能，适用于事件序列（SOE）应用项目，可实现全面的I/O诊断，从而能够检测系统故障和现场故障。

饼干包装机具体网络配置图1所示：

二、控制系统软件设计

1.工艺流程。该设备工艺流程是推料机把饼干输送到旋转推料机前端;旋转推料机根据所包饼干袋长度设定夹具大小，夹具把推料机输送过来的饼干拨到输送机链条上面，饼干到达膜的位置即被膜包住，到达夹运位置会把侧面封口，到达切刀位置把两端封口并裁断。

根据工艺需求设定两个虚拟主轴、推料机虚轴、旋转推料机虚轴、输送机虚轴、膜虚轴、夹运虚轴、两个切刀虚轴;还有推料机实轴、旋转推料机实轴、输送机实轴、膜实轴、夹运实轴、切刀实轴六个实轴。因为旋转推料轴每个曲线的周期对应的是2包饼干的间距，推料轴每走1个间隔对应2包饼干，所以将虚拟主轴的周期设为推料轴2倍间隔的长度。切刀，膜等都是根据一个间隔周期变化的，因此需要将主轴Unwind分解为单个周期。

2.编程软件

（1） PLC编程软件。1756-L71使用的编程软件是RSLogix5000，最新版本为32版（21版之后为Studio5000），我们本次使用的版本为20版;20版的RSLogix5000软件运行更稳定，与电脑兼容性更好。

（2）触摸屏编辑软件。触摸屏开发软件为FactoryTalk View Studio，本次开发使用的是V8.1版。FactoryTalk View Machine Edition 软件是通用的HMI应用软件，可针对机器级操作员界面设备提供功能强大的专用解决方案。FactoryTalk View Machine Edition采用统一的开发环境，并可提供优良的图形、运行语言切换功能以及更快速的调试。

3.程序开发。本程序使用梯形图编写，并且多次使用RSLogix5000所特有的AOI功能。根据工艺及设备响应速度要求，程序包括主任务、温度PID运算、温度输出控制、纠偏四个任务主任务里面按照轴配置分为状态机、主轴、推料机虚轴、旋转推料机虚轴、输送机虚轴、膜虚轴、夹运虚轴、两个切刀虚轴、推料机实轴、旋转推料机实轴、输送机实轴、膜实轴、夹运实轴、切刀实轴十五个主程序。

三、结语

经过多次论证设计，又通过现场调试各项功能都达到了预先设定目标，达到了每分钟220包以上的饼干包装速度;大大提高了包装的效率，增强了系统的可靠性，取得了良好的经济效益，适合当代市场发展的需求。

参考文献：

[1] 姜楠. 基于PLC的电站启动锅炉控制的研究[D].西安.2009.5：23.

[2] 蒋先平.基于PLC船舶变频恒压供水系统的设计[J].广州航海学院学报 2016.7：3.

作者简介：董雪（1986-07-）硕士，讲师，山东交通职业学院。