基于PLC的罐装贴标控制系统设计与开发

郭新兰

摘要：本文研究了罐装贴标系统PLC程序设计与开发。该系统采用1台QCPU的PLC为主站，2台FX3U的PLC为从站，以CC-Link的形式组网，根据控制要求进行PLC软件程序设计。实现两种运行模式：调试模式和加工模式。采用HMI进行调试和加工的触屏控制。通过现场调试运行结果表明，所设计的程序满足控制要求。

Abstract： In this paper， the design and development of PLC program of canned labeling system are studied. The system adopts one QCPU PLC as the main station， and two FX3U PLC as the slave station. The network is organized in the form of cc-link， and the PLC software program is designed according to the control requirements. Two operating modes are realized： debug mode and machining mode. HMI is used for debugging and processing touch screen operation. The results show that the program meets the control requirements.

关键词：罐装贴标；PLC；程序设计；CC-LINK

Key words： canned labeling；PLC；programming；CC-LINK

中图分类号：TU473.1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）28-0180-02

1 系统运行说明

灌装贴标系统是将液体产品装入固体容器中，并在容器外贴上标签，此系统需高速高精确的灌装工艺、传输带连续给料、高速准确贴标等性能，一般应用于各种液体、膏体、半流体等物料的清洗、灌装、旋盖、贴标、喷码等，如图1所示。

灌装贴标系统由以下电气控制回路组成：灌装电机M1控制回路【M1为三相异步电机（不带速度继电器），只进行单向正转运行，需要考虑过载、联锁保护】。压盖电机M2控制回路【M2为双速电机】。贴标电机M3控制回路【M3为三相异步电机（不带速度继电器），只进行单向正转运行，需要考虑过载、联锁保护】。第二级传输带M4控制回路【M4为三相异步电动机（带速度继电器），由变频器进行多段速控制，第一段速为10Hz，第二段速为20Hz，第三段速为30Hz、第四段速为40Hz，第五段速为50Hz，加速/减速时间均为0.1秒】。第一级传输带M5控制回路【M5为伺服电机，丝杠运行速度10mm/秒～40mm/秒】。电动机旋转以“顺时针旋转为正向，逆时针旋转为反向”为准。

2 控制系统设计要求

①本系统使用三台PLC，1台QCPU为主站，2台FX3U为从站，分别以CC_Link或工业以太网的形式组网。②MCGS触摸屏应连接到系统中主站PLC上，即触摸屏连接到QPLC的RS232端口。③电机控制、I/O、HMI与PLC组合分配方案如表1。

3 系统控制要求

初始状态：行程开关SQ1～SQ8常开、所有电机（M1～M5）停止。第一级传输带速度设定范围10mm/秒～40mm/秒，设定数值为10的整数倍，其他数值无效并四舍五入取值。初始位置在SQ1处，当运行至SQ2处会自动返回原点SQ1，默认当前传输带动作完成。第二级传输带速度显示为整数，正转为正值，反转为负值。

①设定生产套量和第一级传输带速度后，按下启动按钮SB1，设备运行指示灯HL4闪烁等待放入工件（0.5Hz），當入料传感器（SQ5）检测到A点传送带上有物料瓶，则HL4长亮，设备开始加工过程，M5电机正转启动，以设定速度为前进至B点（由SQ6给出信号），传输带停止，同时灌装电机自动启动，运行5秒后自动停止（灌装结束）。

②灌装结束后传输带自动重启，前进40mm后传输带再停止，同时压盖电机自动低速启动，3秒后转为高速运行，再3秒后压盖电机停止；然后由机械手抓取物料瓶搬运至物料平台（此处用指示灯HL5得电4秒钟代表此机械手动作）。

③第一个物料瓶搬运至物料平台后，才允许放入第二个物料瓶（SQ5检测到信号），重复上述灌装、压盖、搬运动作流程。再放入第三个物料瓶，重复上述灌装、压盖、搬运动作流程。入料口再放入物料瓶无效。

④三个物料瓶都搬运至物料平台后，先检测贴标温度（温度控制器+热电阻Pt100实现），温度超过30℃开始贴标（否则传输带停止运行）。

⑤贴标温度检测满足后，自动启动第二级传输带M4（正转频率40Hz，三个物料瓶同时进入贴标工作），物料瓶到C点（SQ7检测到信号），M4传输带降速为正转20Hz进入贴标区域，同时启动贴标机M3，当物料瓶到D点（SQ8检测到信号），M4传输带变为反转20Hz，物料瓶再次回到C点，M4传输带又变为正转20Hz，当物料瓶再次到D点，M4传输带继续正转10Hz，5秒钟后M4传输带自动停止（表示三个物料瓶也已自动装箱完成）。

⑥至此一套物料瓶完成灌装贴标，此时才允许继续入料（SQ5），循环运行。在运行中按下停止按钮SB2后，设备将完成当前工件的加工流程后停止，同时HL4熄灭。在运行中按下急停按钮SB3后，各动作立即停止（人工取走物料瓶后），设备重新启动开始运行。

4 程序设计

4.1 I/O分配 从站1 FX3U-48MR中I/O对应表如表2所示，从站1 FX3U-48MR中I/O对应表如表3所示。

4.2 HMI界面设计 操作员登陆设备“进入运行”，触摸屏进入加工模式画面，如图2所示，触摸屏画面主要包含：各个电机的工作状态指示灯、起停按钮、返回首页界面按钮、设定产量（套量）、显示已压盖产量、显示装箱套量、设定第一级传输带速度（mm/秒）、显示第二级传输带速度（Hz）等信息。

4.3 主站PLC部分程序

主站PLC部分程序如图3所示。

5 结论

根据控制要求设计了主站PLC程序，两个从站PLC程序，触屏控制界面，以CC-LINK进行主从站之间的数据通讯，在亚龙试验设备YL-158GA上进行调试验证，所设计的PLC程序可以满足加工模式的控制要求。

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