PLC在枕式包装机控制系统中的应用

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1、万方数据第19卷第3期山东科学V01．19No．32006年6月SHA_NDONGSCIENCEJun·2006文章编号：1002—4026(2006)03—0080-03PLC在枕式包装机控制系统中的应用张延波1，李晓伟2(1．山东省科学院自动化研究所，山东济南250014；2．中达电通济南分公司，山东济南250012)摘要：介绍了一种采用PLC技术实现的包装机的机电控制系统，并给出了系统实现方案。实践证明，该系统设计合理，稳定可靠。关键词：枕式包装机；PLC；人机界面；伺服系统中图分类号：TP271文献标识码：B枕式包

2、装机是食品、医药等包装行业中应用比较广泛的一种包装机械，传统的枕式包装机主要采用差速齿轮箱的结构，优点是运行稳定，缺点是噪音较大，机械容易损坏，封装精度的调整很麻烦。随着微电子技术、计算机技术、传感器技术的发展，PLC技术日益成熟，应用也更加广泛。包装机的主机系统采用PLC作为控制系统核心，可以使包装速度高、定位准确，且系统更加稳定可靠，满足现在包装发展的要求n]。l系统概述1．1系统组成枕式包装机要完成成型、定位、包装和封口等功能，主要包括以下几个系统部分[2]：(1)封切系统：枕式包装机的封切系统由横封(上、下)和纵封

3、(左右两个)组成，其作用就是对包装物进行横向和纵向的封装。(2)加热系统：系统需要对横封刀和纵封刀进行加热，并进行温度控制，采用台达温度表采集并控制封切刀的温度。(3)变频调速系统：变频器驱动横切刀达到封切的目的，其速度决定该包装机的包装速度。(4)纵封送料系统：纵封送料系统由伺服驱动送料辊，与横切送料系统配合，根据包装膜的袋长等技术指标达到准确送膜并封切(横切到包装膜的色标位置)的要求。(5)电气控制系统：电源采用单相220V／50Hz供电，主机的电气系统主要由PLC、变频器、伺服系统、人机界面等组成。并在横封刀轴上安装

4、一个接近开关，位置为横切点；在送膜轴上安装一光电开关(在包装膜上黑色光标通过时起作用)；在纵封送料系统的主轴安装一个360线编码器，对袋长进行计长(通过PLC高速计数实现)。1．2电气控制原理系统通过人机界面上的对应画面设置袋长(包装膜两个光标之间的距离)，袋长设定也可以通过启动系收稿日期：2006-02．15万方数据第3期张延波，等：PIE在枕式包装机控制系统中的应用81统袋长自动量测来实现。按下袋长自动量测按钮时，伺服系统以固定的速度启动，驱动纵封系统送料。当光电开关检测到包装膜的第一个光标的时候开始计长，当运行到下一

5、个光标到来时停止计长，并把计算出来的长度显示到人机界面上。按下存储按钮时，就把该长度送进PIE，作为当前封切时包装膜的长度，如图1所示。系统采用PLC通讯方式采集变频器的命令频率F和输出频率日，通过求这两个频率的平均值(依此来避免采集单一输出频率时的延时)，作为变频器的当前频率。通过计算得到电机的当前运行速度y，根据机械结构的传动比可以计算出当前横切刀的旋转速度R(r／min)，作为送膜快慢的依据。2控制系统设计2．1控制框图系统的控制部分采用了PLC，并整合了台达人机界面、伺服、变频器等来实现包装机的送料和准确封装，系统

6、控制部分如框图2所示。其中，PLC是整个系统的核心，进行信号、资料处理，它的性能决定了整个系统的品质。系统选用了台达DVP-20EH，此机型具有三路AB相高速计数(其中两路单相频宽为200K)及两路高速脉冲输出(频宽为200K)，具有强大的浮点数运算功能以及丰富的周边指令集[3]。图1人机界面设置图2系统控制框图人机界面用于参数的输入和控制命令的发出。系统选用了DOP-A57GSTD，其拥有16灰阶显示、高速的硬体结构，可以实现在线／离线仿真，呈现给用户一个真正好用的、可规划的输入界面b]。编码器用于提供位置的反馈信号，和

7、变频器(选用台达AFD一015S23)、伺服系统(选用750W伺服控制器)、PLC构成一个闭环控制系统。2．2．功能实现2．2．1自动横切位置对准通过点动(分别对横切刀和纵封送料)把横切刀正好切在包装膜的光标位置，然后按下教学模式开始按钮，伺服系统以固定的速度启动，驱动纵封系统送料；同时PLC开始计长，当运行到光标位置的时候，伺服送膜停止，并把当前计长数据送到人机界面当前页面上。当按下相对位置存储时，PLC以当前的相对位置进行包装，如图3所示。2．2．2手动横切位置对准‘手动操作时，可以直接在人机界面上输入相对位置，在运行

8、的时候可以通过运行画面中的左移和右移数值输入按钮，直接调整切刀位置。如图4所示。万方数据82山东科学2006经图3自动横切人机界面设置图4手动横切人机界面设置2．2．3封切跟踪功能设备在运行时，横切刀每运行一周，切点接近开编码器脉冲√关就通过PLC外部中断一次，采集当前编码器计数点动√值，并与PIc中存