PLC在自立袋罐裝機控制系統(tǒng)中的應用

　　摘要：采用PLC和旋轉編碼器作為自立袋罐裝機的控制系統(tǒng)，通過PLC的高速計數(shù)器將旋轉編碼器的轉角讀取，根據(jù)轉角位置發(fā)出控制信號，簡化了自立袋罐裝機安裝調試工作，同時增加了自立袋罐裝機的柔性，提高了可靠性和工作效率。
　　　　
　　1、引言
　　
　　傳統(tǒng)的自立袋罐裝機多采用繼電器控制，隨著執(zhí)行機構的增多，功能的增強，使得機器越來越復雜，給制造、調整、使用和維修均帶來不便，并且會使故障率增加。
　　
　　由于目前罐裝機行業(yè)競爭激烈，企業(yè)要在競爭中站穩(wěn)腳跟，需要不斷的改進產(chǎn)品質量，向自動化、化發(fā)展。PLC由于其抗*力強，可靠性高，編程簡單，性價比高等優(yōu)點被廣泛應用于各種工業(yè)控制領域。利用PLC實現(xiàn)對自立袋罐裝機的控制，結構簡化，維護方便，可以節(jié)約調整時間，增加設備的柔性，同時運行穩(wěn)定可靠。本系統(tǒng)采用西門子S7-200PLC，文本顯示器和OMRON增量型旋轉編碼器對原系統(tǒng)進行改造，取得了可喜的成果。
　　
　　2、生產(chǎn)流程圖
　　
　　本系統(tǒng)是集灌裝、旋蓋、清洗于一體的生產(chǎn)線，適用于有嘴軟包裝袋的自動定量灌裝、旋蓋，可以灌裝液體、醬料等流體產(chǎn)品。本機采用特殊灌裝頭，可分二次灌裝，當灌裝位置沒有包裝袋時，灌裝頭不會流出灌裝液體，保證了包裝袋產(chǎn)品外觀的干凈整潔。具體流程圖如圖1所示。　　　　
　　3、控制系統(tǒng)
　　
　　原系統(tǒng)采用凸輪系觸發(fā)控制信號，利用五個調整好的凸輪，來實行工作循環(huán)及節(jié)拍，控制各執(zhí)行機構的動作。在執(zhí)行灌裝過程的五個步驟，即：電器聯(lián)鎖，泵工作，閥工作，旋蓋和清洗，要求凸輪在達到一定角度時五個凸輪配合工作。此方法雖然也能滿足控制的要求，但是凸輪位置要求較高，調整麻煩，設備的裝配、調整帶來困難，而且，當生產(chǎn)過程中的工藝參數(shù)發(fā)生變化時，調整起來相當困難。原系統(tǒng)凸輪系結構如圖2所示。　　　　
　　新設計采用PLC和旋轉編碼器實現(xiàn)對各執(zhí)行機構的控制，使控制系統(tǒng)模塊化，設備的零部件數(shù)量、結構大為簡化。同時通過與文本顯示器相結合，還能根據(jù)包裝產(chǎn)品的不同，方便快捷地修改工藝參數(shù)，省去了原始控制面板的設計與生產(chǎn)，具體結構如圖3所示。
　　
　　增量式旋轉編碼器的特點是每產(chǎn)生一個輸出脈沖信號就對應一個增量位移角，利用S7-200的高速計數(shù)器指令（HSC）來實現(xiàn)讀取旋轉編碼器的轉角，從而實現(xiàn)對空間凸輪所轉過的角度進行檢測。當脈沖數(shù)表明空間凸輪轉過所要求的角度時，PLC就發(fā)出指令，要求各執(zhí)行機構執(zhí)行相應的動作，即實現(xiàn)灌裝、旋蓋和清洗。高速計數(shù)器的zui高計數(shù)頻率取決于CPU的型號，CPU224有6個高速計數(shù)器，6個單相計數(shù)器，均為20kHz的時鐘速率。
　　
　　1.電機2.旋轉編碼器3.減速器4.凸輪分度器5.出袋口6.清洗裝置7.旋蓋裝置8.文本顯示器9.灌料裝置10.壓注裝置11.料箱12.加熱水箱　　　　
　　4、控制系統(tǒng)時序圖及程序流程圖
　　
　　控制系統(tǒng)的時序是非常重要的，既要緊湊，又要滿足各個工序要求，只有安排得好，各執(zhí)行機構才能合理執(zhí)行各自的動作。原系統(tǒng)采用凸輪系對設備各執(zhí)行機構進行控制，改造后采用PLC、位置傳感器及旋轉編碼器等來完成控制。　　　　　　
　　5、PLC控制部分輸入輸出信號
　　
　　根據(jù)整個循環(huán)工作中PLC要做的工作，PLC輸入輸出信號如表1所示。　　　　
　　6、結論
　　
　　通過利用PLC，旋轉編碼器以及文本顯示器，實現(xiàn)了對自立袋罐裝機的準確控制，簡化了調整難度，提高了效率和應用柔性。