PLC應(yīng)用在四連桿裝箱包裝機(jī)中

四連桿裝箱包裝機(jī)是一種一次可以裝四箱（可以是紙箱）既4×4瓶或者三箱 3×4瓶的連續(xù)裝箱的包裝機(jī)械設(shè)備。在啤酒等瓶裝飲料行業(yè)中，四連桿裝箱包裝機(jī)主要完成瓶裝產(chǎn)品的裝箱、卸箱等工作。由于具有性能優(yōu)良等特點(diǎn)，在包裝行業(yè)中使用非常普及。

對于四連桿裝箱包裝機(jī)中電氣部分的控制，是包裝機(jī)使用安全、可靠性的重要保證。目前，老型號的四連桿包裝機(jī)的電氣裝置大多采用繼電器的控制方式。這種控制方式連線復(fù)雜、繼電器使用數(shù)量多，造成電氣控制部分可靠性差、故障率高，日常維護(hù)量大。同時，設(shè)備缺少操作的安全保障措施，容易發(fā)生事故。

隨著可編程控制器（PLC）技術(shù)的發(fā)展，把PLC控制技術(shù)應(yīng)用于四連桿包裝機(jī)的控制中，取代原有的控制線路。是四連桿裝箱包裝機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。

二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

四連桿裝箱包裝機(jī)控制系統(tǒng)由電氣部分和氣動執(zhí)行部分組成。工作過程見流程圖（圖1）。

電氣系統(tǒng)輸出控制在電氣控制部分的改造中，分析了包裝機(jī)的工作過程和控制特點(diǎn)；對包裝機(jī)的控制基本上都是光電開關(guān)、接近開關(guān)、電磁閥、電機(jī)等這類的開關(guān)量輸入、輸出設(shè)備?？刂七^程以連續(xù)的邏輯量控制為主的操作方式。PLC的開關(guān)邏輯和順序控制是PLC應(yīng)用最廣泛、最基本的功能，基于PLC的這一使用功能和特點(diǎn)，決定將原有繼電器控制系統(tǒng)全部拆除，采用PLC控制。因?yàn)樵撚脩魪S家其他自動化設(shè)備使用的基本都是日本Omron公司的PLC，再根據(jù)采集和控制點(diǎn)數(shù)，我們選用Omron公司的SYSMAC CPM2A-60CDR-A的 PLC作為系統(tǒng)控制器。

三、系統(tǒng)設(shè)計

1．四連桿裝箱包裝機(jī)的電機(jī)可以進(jìn)行點(diǎn)動、正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，以帶動夾瓶裝置做往復(fù)運(yùn)動裝箱。瓶電機(jī)和兩個箱電機(jī)分別用作傳輸瓶和傳輸箱。七個電磁閥和與之對應(yīng)的氣缸，分別控制“夾頭”，“定位器”，“出箱臂”及“進(jìn)箱臂”“箱導(dǎo)向”。設(shè)“手動”和“自動”操作兩個切換開關(guān)。

2．在包裝機(jī)的操作前臺和設(shè)備后臺、側(cè)面加裝3只光電檢測開關(guān)，在操作人員誤入設(shè)備危險區(qū)域時，系統(tǒng)緊急停車，保證安全。

3．在傳送帶上安裝Omron的E6A2旋轉(zhuǎn)編碼器，測量傳送帶的速度。當(dāng)傳送帶電機(jī)異常停車時，停止包裝機(jī)工作。

4．系統(tǒng)輸入回路中有光電開光和接近等開關(guān)，PLC上的DC24V電源容量就不足了，各輸入、輸出元件均使用DC24V直流穩(wěn)壓電源。PLC控制系統(tǒng)原理圖見圖（2）。

5．為了使PLC系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行，采取了多種防護(hù)措施，如和系統(tǒng)中的強(qiáng)電設(shè)備分開接地，接地線的截面積大于2平方毫米。PLC輸入和輸出的感性負(fù)載都并聯(lián)續(xù)流二極管等，以消除輸入觸點(diǎn)在斷開時，感性負(fù)載因儲能作用而產(chǎn)生電弧高于電源電壓數(shù)倍甚至于數(shù)十倍的反電勢對系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾。見圖（3）

6．系統(tǒng)的輸入部分36點(diǎn)，輸出19點(diǎn)，一共占用PLC 54點(diǎn)，系統(tǒng)冗余6點(diǎn)，符合自動化系統(tǒng)設(shè)計要求。

四、程序設(shè)計

PLC程序采用梯形圖編寫，其自動控制操作流程圖見圖（4）。

其中，PLC主程序參照原有繼電器控制系統(tǒng)的電氣控制原理圖進(jìn)行設(shè)計，這種程序設(shè)計方法簡單，有現(xiàn)成的電氣控制線路為依據(jù)，設(shè)計周期短，在舊設(shè)備電氣系統(tǒng)改造中經(jīng)常采用。

按照原有電氣控制系統(tǒng)輸入信號及輸出信號做為PLC的I/O點(diǎn)，原來由繼電器硬件完成的邏輯控制功能由PLC軟件——梯形圖替代完成。圖（5）為四連桿裝箱包裝機(jī)進(jìn)箱臂部分電氣控制原理圖。圖（6）為轉(zhuǎn)換后的四連桿裝箱包裝機(jī)進(jìn)箱臂部分PLC程序梯形圖。進(jìn)箱臂部分主要I/O對照表如下：

五、系統(tǒng)調(diào)試

1．調(diào)整光電開關(guān)SQ1和反射板的安裝距離，使光電開關(guān)處于工作狀態(tài)時，調(diào)整到“擋光”，PLC輸入通道HR0003的指示燈亮。以同樣方法調(diào)整好光電開關(guān)SQ2、SQ3、SQ4……10。

2．調(diào)整接近開關(guān)JQ0，使“夾頭”在運(yùn)動軌跡的最低點(diǎn)時接近“檔塊”，并使PLC輸入通道HR0012指示燈亮，以同樣方法調(diào)整好接近開關(guān)JQ2、JQ3、JQ4、JQ5。

3．調(diào)試旋轉(zhuǎn)編碼器時，A、B、Z相按說明書接線，在PLC編程軟件中對編碼器的高速計數(shù)進(jìn)行設(shè)置，使用Z相加軟件復(fù)位方法。見圖（7）。按下按鈕5SA，使傳送帶電機(jī)停車時，四連桿裝箱包裝機(jī)應(yīng)停止工作。

4．按動相應(yīng)的按鈕，分別控制進(jìn)箱電機(jī)、出箱電機(jī)、瓶電機(jī)的開、停。關(guān)機(jī)以后將開關(guān)位置置于“關(guān)”。1SA和2SA分別控制“出箱臂”和“瓶定位”，10SA，15SA控制“導(dǎo)向”和“變距”。

5．在上述“動作”都已正確時，將“手動”轉(zhuǎn)為“自動”，按下“整機(jī)啟動”按鈕，調(diào)試PLC邏輯程序。進(jìn)行自動裝箱包裝操作。

六、結(jié)束語

經(jīng)PLC改造后的四連桿裝箱包裝機(jī)電氣控制系統(tǒng)，外觀上；物理接線量大大減少，控制柜體積縮小，柜內(nèi)的原器件排列有序。運(yùn)行效果上；經(jīng)設(shè)備運(yùn)行證明，自動化程度大大優(yōu)于原系統(tǒng)控制效果?？刂瓶煽啃源蟠筇岣撸瑴p輕了現(xiàn)場操作人員的勞動強(qiáng)度。由于系統(tǒng)在整個包裝流水線和包裝機(jī)設(shè)備的危險位置安裝了光電位置檢測開關(guān)，提高了操作的安全性?？傮w上提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。