新型纸箱包装机PLC控制系统设计

仇文平

摘要：PLC可靠性极高、功能强大和使用简单方便等优越性，成为工业自动控制的首选产品。本文首先对纸箱包装机的结构及工作原理进行了一定的分析和探讨，对I/O地址的分配、PLC外部接线、PLC控制喷胶系统、PLC控制调节纸箱长度等进行了设计，希望对纸箱包装机的作业开展能够起到指导性作用。

关键词：纸箱包装机 PLC 控制系统 设计

中图分类号：TB486 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）11-0010-02

1 纸箱包装机的结构和工作原理

1.1 纸箱包装机的结构

新型纸箱包装机是属于下沉式纸箱包装机，在实际操作过程中，为了有效地实现全自动包装的效果，该机械设备主要由以下几个部分构成，其主要是①纸板供送部分，该部分主要是由纸板输送机构、纸板储存区以及纸板下吸机构组成，在实际运行过程中，各个部分都具有一定的特点与优势；②待装箱产品输送部分，在该部分中，其主要是由分组机构和传送带所组成的；③纸箱装箱成形部分，该部分主要包括产品纸箱下沉成形机构和待装箱产品装箱机构；④喷胶封箱整形部分，该部分主要是由整形输出装置、前喷胶、施压装置和主输送链结构等各部分组成的。这些基本结构在纸箱包装机中都具有极其重要的作用，在机械操作过程中也都发挥着自身的功能，从而为纸箱包装工作的开展奠定了良好的条件。其中，纸箱包装机的结构示意图如图1所示。

1.2 纸箱包装机的工作原理

对于纸箱包装机来说，其最大的特点是由一页根据包装结构形式需求，经过压痕的纸板在装物品的同时自动折叠成纸箱进行装载物品，从而实现纸箱包装的效果。对于纸箱包装机械来说，其工作原理如下：首先是包装分组，即主要是将已经装满的容器经输送带传递到分组输送机构中，通过此机构的作用，进而进入到装箱机构中，与此同时，单张纸板由纸板下吸机构将其从纸板储存区吸下，然后将其放到纸板输送机构上将其输送到装箱机构中，此时其便随着容器一起由产品纸箱下沉成形机构处下降到输送链机构中。通过这一系列的运行与操作，纸板可以按照折痕进行初步的成形操作。此外，随着主输送链机构间歇式的输送过程，其也完成了喷胶及施压粘合、整形输出，这即表示整个纸箱包装过程随即完成。其中，纸箱包装机的工作原理如图2所示。

2 控制系统的设计

对于纸箱包装机来说，其主要的特点是动作复杂、干扰信号多，且各种不同的产品在包装的时候种类较多、规格也多，从而在一定程度上给该项作业的开展带来了一定的困难。因此，随着科学技术的发展，人们已逐渐应用可编程控制器（PLC）在包装机中进行一定的控制，从而实现纸箱包装作业的有效进行，而其主要原因是由于PLC具有优良的特点，如其工作性能可靠、抗干扰能力强，且在实际操作过程中能够与工业现场的信号进行直接的输入与输出，同时相互之间连接简便、编程简单，加之其后续的管理维修也较为方便，从而在一定程度上得到了人们广泛的关注与重视。下面主要从以下几个方面对该控制系统的设计进行了一定的分析。

2.1 控制系统的组成

对于整个纸箱包装机控制系统来说，其主要是根据待装箱产品的工艺流程对其中的各个部分进行协调控制，而这也是该控制系统的主要任务。其中，对于整个控制作业来说，其主要包括纸板供送、待装箱产品输送、纸箱装箱成形、喷胶封箱整形等各个部分所组成的，而为了有效地完成纸箱包装作业并满足各项作业的要求，本设备控制系统主要是由PLC、各种光电开关、接近开关、磁性开关、电磁阀、交流伺服电机以及内部的控制系统等部分组成的，而这些组成部分都为该项作业的开展奠定了良好的基础条件。

2.2 PLC的选用

纸箱包装机的工作方式主要有两类，一类是自动连接式，一类是手动方式，两种不同的方式在实际工作过程中具有自身的特点。因此，在选用PLC时，人们需结合实际情况加以选择，并需结合各方面的因素加以考虑，如经济性和可靠性是其应该考虑的一大因素。此外，由于输出点数与设备输入点数之间存在着一定的差异，因此人们需结合相应的设备加以应用，以此在一定程度上实现控制交流伺服电机的目的，而在此过程当中，纸箱包装机的控制作业也可以在一定程度上得以实现。

2.3 I/O地址的分配

在进行纸箱包装机I/O地址的分配任务时，人们应根据PLC的输入、输出的点数及其相关性的控制要求加以进行，从而以更好地利于该项工作的有效开展。

2.4 PLC外部接线图

PLC外部接线图的设计应根据纸箱包装机的输入点数、输出点数及其内部控制要求进行相应的接线操作，对于一般的控制系统来说，常用的PLC外部接线设计应优化布线，使其具有较强的抗电磁干扰功能。如果对感性负载对浪涌电流限制不够，会造成PLC处理器故障和运行不正常，RAM数据丢失，I/O模块有故障或自动复位。

2.5 程序流程图

对于纸箱包装机来说，由于其在操作过程中动作协调性比较高，且控制操作起来也比较复杂，因此为了有效地提高纸箱包装的质量，人们不仅将PLC作为主控单元，且为了进一步提高该机械设备的可靠性，人们还同时配备了以下构件，如交流伺服电机、磁性开关、光电开关以及接近开关等，以此在一定程度上保障了机械设备的高性能。此外，当工作人员在对包装设备进行一定的编程时，其还需要将后续的维修工作和调适工作考虑在内，以进一步完善程序工作的开展，有效发挥出该控制系统的功能。

3 PLC喷胶控制系统的设计

在纸箱包装机控制系统的设计中，PLC喷胶控制系统的设计在其中具有非常重要的作用，因此人们还需对此加强一定的重视。其中，PLC喷胶控制系统在设计过程中也具有一定的原则。下面主要对此方面的内容进行了一定的分析。

3.1 PLC控制喷胶系统

在选择控制器的时候，人们需从单片机、PLC以及工控机的控制特征出发，以进一步满足性价比和喷胶加工工艺特征，使其相互匹配。一般情况下，常用的选择控制器是FXIN-40MB PLC，其主要是因为该设备在喷胶操作时可以有效地实现控制、采集数据以及转换等功能。同时，对于FXIN-40MB PLC来说，其还具备一定的优势，如配置灵活、通用性强，且其综合结构比较紧凑，因此在实际生活中已得到了广泛的应用。

3.2 系统软件的设计

在实际操作过程中，PLC使用的是周期扫描的工作方法，且其通常一个扫描周期可以被划分为3个阶段，即分别是输出刷新阶段、输入扫描阶段以及程序执行阶段。在作业过程中，其首先需要将设备启动按钮按下，此时系统内部就会进行相应的工作，同时PLC则会对相关的参数进行读取，并会对喷胶头安全门进行一定的监测，以观察其是否关闭。

3.3 精度控制的补偿算法

为了有效地降低操作过程中出现的误差，构建一个误差修正补偿的数学模型已是至关重要的。在实际操作过程中，该模型的建立不仅可以在一定程度上对喷胶压力、移动速度等进行一定的分析，且还会为模型提供相应的修正量，从而可以利于人们对长度误差和位置误差进行一定的补偿，以在一定程度上实现系统调试的作用。其中，对于PLC系统的调试工作来说，其主要是由硬件和软件部分组成的，其中硬件部分是对电控元件进行一定的检查，以保障设备的可靠性，而相应的软件部分是检查相应的控制要求，以在一定程度上消除异常情况的发生，从而为该项工作的开展提供更加精确的保障。

3.4 控制调节纸箱长度设计

采用PLC控制系统对纸箱进行长宽高的设计是纸箱包装机的一个重要设计内容，在实际的操作过程中，不管脉冲当量是多少，其都可以经过系统的处理使数据精度优于标准量。在设计的过程中，为了获得良好的数据设计，其需要给外部记米表或液晶触摸屏进行长度显示，或者在适当的地方设计一个开关，从而则可发挥出PLC系统的功能。在实际操作过程中，其主要分为以下三个部分的内容。首先是将长度设定值化成脉冲数，同时给定降速长度；其次通过一定的设计，PLC系统则会在一定程度上对降速和定长进行一定的控制；最后实时长度便会显示出来，从而也在一定程度上实现控制调节纸箱长度设计的目标。

4 结语

综上所述，在现代社会的发展过程中，随着计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能，其不再局限于逻辑控制，且在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。因此，在实际生活中加强对PLC控制系统设计的研究对促进新型纸箱包装机的发展也具有非常重要的作用，其可以在很大程度上促进社会经济的发展，因此相关人员应对此给予一定的重视与关注，并在实际作业过程中加强对此问题的研究，以充分发挥现代化技术的功能，从而实现纸箱包装机的现代化发展，而这也可以有效地满足社会产品的生产要求，为提高生产效率奠定良好的基础条件。

参考文献

[1]仇海东.新型纸箱包装机PLC控制系统的设计[J].产业与科技论坛，2014，08：67-68.

[2]张彩萍.PLC控制系统在新型纸箱包装机中的应用[J].中国包装工业，2013，16：128.

[3]贾红玲.全自动包装机PLC控制系统设计[J].化工管理，2015，05：15.