全自動裝箱機的PLC控制的設計

張志祥 李吉星 沈舷 馬國振 吳晨誠 孫冠楠

【摘 要】全自動裝箱機采用PLC和人機界面兩級控制的結構，PLC控制各部分的運行，人機界面則是通過發出命令去控制PLC的運行，以達到進行全自動控制的目的。在設計時著力于提高包裝機械的自動化程度，實現柔性化生產。

【關鍵詞】全自動裝箱機 PLC控制 設計

本項目研究的全自動裝箱機，是一種應用機電一體化技術的包裝機械，它按產品自動包裝工藝要求組合成全自動包裝系統，在生產過程中能實現檢測與控制、故障的診斷與排除，將微機技術引入到包裝機械中，將實現全面自動化，實現高速、優質、低耗和安全生產。

1 設計任務分析

（1）設備機構組成分析。圖示自動裝箱系統由成直角分布的2條輸送帶組成，1條輸送帶輸送產品，另一條輸送帶輸送包裝箱。產品裝箱過程中需要對產品進行計數，每箱為50個產品。包裝箱輸送帶將空包裝箱送到裝箱位置，并將滿箱移出。系統中輸送帶由電動機驅動，使用光電開關對裝箱產品進行計數，通過行程開關檢測包裝箱是否到達預定位置。系統設備結構如圖1所示，圖2為循環圖。

（2）設備工作過程分析。自動裝箱系統的工作過程：啟動輸送帶1后，產品被送往裝箱位置，并在經過光電開關計數時進行計數，計數后的產品掉入包裝箱。當計數到達給定數值后，輸送帶1停止運轉，輸送帶2啟動運轉，將裝滿產品的包裝箱，移出裝箱位置，而將空包裝箱移入裝箱位置，當包裝箱到達預定位置，輸送帶2停止運轉，由此結束一次裝箱工作循環過程。

2 控制方案設計

任務分析。自動裝箱系統的控制要求，是通過滿足自動裝箱系統工作要求行成的，控制系統的功能必須滿足自動裝箱系統所有的工作要求。

自動裝箱系統的工作要求包含三個方面，工作方式要求，工作過程要求，安全穩定工作要求。為保證物品輸送系統能夠處于正常工作，自動裝箱系統要求其具備二種工作方式：整機全自動循環工作和輸送帶能夠點動向前調整。

3 設計主電路

生產線自動裝箱的電氣控制系統主要有兩部分組成，即電動機驅動系統（主電路）和由PLC設備構成的控制部分，驅動系統通過交流接觸器主觸點控制電動機電路的斷開與接通，采用熔斷器和熱繼電器進行短路和過載保護，同時采用控制變壓器和整流器，系統電路圖如圖3-1所示，電器元件明細表如表1所示。

（1）I/O分配表。電氣元件信號與PLC連接的通道分配表見表2。

（2）I/O端子接線圖。根據生產線自動裝箱機電路圖繪制出生產線自動裝箱機的I/O端子接線圖，如圖4所示。

5 控制流程分析

（1）功能圖。三菱系列PLC用于步進控制法，其控制流程設計采用與流程圖功能一致的狀態轉移圖（功能圖）描述。首先輸送帶2上有包裝箱空箱，然后輸送帶2運動到達指定位置后，輸送帶1運動，光電開關開始對產品計數，計滿50個以后，傳送帶1停止2運動，完成一次循環。各步使用狀態器S0、S20S25、S30S31，設計完成的設備自動工作流程圖如圖5所示。

（2）梯形圖。根據前一節的自動裝箱系統功能圖，在三菱編程軟件fxgpwin上繪制梯形圖，如圖6所示。

（3）指令表。在三菱編程軟件fxgpwin上可很方便地把梯形圖自動轉化為指令表。

結語

通過對自動裝箱機工作過程的分析，按照其特定的工作方式，運用控制技術實現安全穩定工作要求。

參考文獻

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