近年來，以可編程控制器為主體，結(jié)合模擬量、高速計數(shù)器、溫度傳感器等智能模塊以及觸摸屏組成的自動控制系統(tǒng)在全自動包裝機中得到了廣泛應(yīng)用。本文將通過全自動包裝機的典型應(yīng)用的軟硬件設(shè)計分析，介紹其在包裝檢測、計數(shù)控制中的應(yīng)用優(yōu)勢及開發(fā)過程。  

本文要點： 

●  典型全自動包裝機檢測環(huán)節(jié)的工作原理 

●  根據(jù)全自動包裝機控制要求繪制梯形圖 

●  STEP 7 Micro/WIN 32 編程軟件的使用方法 

●  使用S7-200 系列全自動包裝機的定時器指令的使用方法 

●  熟練設(shè)計和調(diào)試程序的方法 

1.典型全自動包裝機檢測環(huán)節(jié)的工作原理 

由于以紙、塑料薄膜、復合材料為包裝材料的生產(chǎn)線得到越來越廣泛的應(yīng)用，包材的準確傳送顯得尤為關(guān)鍵，特別是在多級傳動電機同步運行控制中，各傳動電機在升速或降速的過程中要求多級傳動電機能夠及時地同步運行。本文以全自動包裝機生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的設(shè)計為背景，介紹PLC在同步控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。可以采用PLC對包裝機械進行自動控制。要使自動模切壓痕機等包裝類機械實現(xiàn)電氣系統(tǒng)的自動化控制，需要將經(jīng)典的繼電―接觸器控制系統(tǒng)中的大部分聯(lián)鎖控制轉(zhuǎn)移到PLC中實現(xiàn)，繼電―接觸器控制系統(tǒng)將大大地簡化，成為只含有一些必要的電氣聯(lián)鎖的系統(tǒng)，成為PLC系統(tǒng)指令的有條件的執(zhí)行者。  

包裝機是一個多控制點、多傳動的復雜機械控制裝置，整個包裝機的工作過程如下。 
（1）  啟動主電機時，主電機帶動設(shè)備上相關(guān)機械傳動裝置運行，印刷電機也開始運行，同時其他電器也處于運行狀態(tài)，例如：加熱器、空壓機、復合泵等都開始工作。 
（2）  當包裝袋經(jīng)過著墨、烘干之后進入切刀部分，由主切刀切成要求的袋長，然后開始進入糊口部分，這就要求主電機與印刷電機之前的速度達到匹配，不至于使包裝袋褶皺。 
（3）  包裝袋進入糊口部分時，要經(jīng)過涂膠、上膠、加熱，之后進入底貼部分，與底貼色帶粘合之后進入下一環(huán)節(jié)。其中底貼色帶由底貼電機帶動，而其與主電機在速度上有一個嚴格的匹配關(guān)系，這樣才能使袋子底部粘貼合格。經(jīng)過底貼環(huán)節(jié)之后，由傳送帶送到出袋部分，再由電磁閥控制其數(shù)量之后以要求的數(shù)量送出。其工作過程如圖所示。 
由于包裝機械是一個非常復雜的控制系統(tǒng)，所以本章只介紹檢測與計數(shù)系統(tǒng)的工作原理。 質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)從包裝外透明紙包裝機上采集檢測器的信號，通過第一個計數(shù)器對該信號進行累加，當累加值 Nl 達到預置值 8000（即設(shè)備累積生產(chǎn)了 8000 個產(chǎn)品）時輸出一脈沖信號（用于驅(qū)動報警燈），用以提醒機臺人員進行質(zhì)量檢查。 

脈沖信號輸出后，系統(tǒng)通過第二個計數(shù)器對檢測器的信號進行累加，同時監(jiān)測包裝外透明紙包裝機上手動剔出按鈕的觸點狀態(tài)（常開），如第二計數(shù)器的累加值N2達到800（即脈沖信號發(fā)出后再生產(chǎn)了 800 個產(chǎn)品）前系統(tǒng)監(jiān)測到手動剔出按鈕的觸點閉合（即執(zhí)行手動剔出動作），則累加值 Nl 清零。同時停止脈沖信號輸出。如第二計數(shù)器的累加值 N2 達到 800（即脈沖信號發(fā)出后再生產(chǎn)了 800 個產(chǎn)品）后系統(tǒng)仍未監(jiān)測到手動剔出按鈕（3S279）的觸點閉合（即未執(zhí)行手動剔出動作），則系統(tǒng)包裝外透明紙包裝機上的停機按鈕（3S272）發(fā)出停機指令，同時第二計數(shù)器清零。 再次啟動設(shè)備后，第二計數(shù)器重新開始計數(shù)，如在累加值N2到達 800 前仍未檢測到手動剔出按鈕的觸點閉，則再次停機，直至執(zhí)行手動剔出動作為止。結(jié)構(gòu)如圖所示。

2. 全自動包裝機控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 

全自動包裝機控制系統(tǒng)主要器件包括上位機、PLC、變頻器等。它們的選擇都是以在保證功能的前提下盡可能地選擇可靠性高和使用方便的產(chǎn)品為依據(jù)。在進行硬件設(shè)計之前，需要對控制對象和控制任務(wù)進行統(tǒng)計和分析，然后確定系統(tǒng)的規(guī)模、機型和配置。據(jù)統(tǒng)計，該包裝機控制系統(tǒng)需要配置如下的不同性質(zhì)的 I/O 點，如數(shù)字量、模擬量、高速計數(shù)器等，而且一般都需要有速度控制、定位控制、溫度控制，以及稱重控制等一些較為精確的控制功能。

根據(jù)對上述控制任務(wù)的分析，選擇了西門子公司的中小型PLC系統(tǒng)S7-200，它能滿足中等性能要求的應(yīng)用，其模塊化、無排風扇結(jié)構(gòu)，以及易于實現(xiàn)分布、易于用戶掌握等特點，使其成為各種從小規(guī)模到中等性能要求控制任務(wù)的方便又經(jīng)濟的方案。S7-200 系列所具有的多種性能遞增的 CPU 和豐富且?guī)в性S多方便功能的 I/O 擴展模塊，使用戶可以完全根據(jù)實際應(yīng)用選擇合適的模塊。當任務(wù)規(guī)模擴大并且愈加復雜時，可隨加模塊對PLC進行擴展。SIMATIC  S7-200所具備的高電磁兼容性和強抗振動、抗沖擊性，更使其具有最高的工業(yè)環(huán)境適應(yīng)性。它具有很強的計算能力和完善的指令集，通過MPI 接口，適用于高速的過程處理。