PLC在包装机械中的应用

2023-03-27董翠翠

电脑迷 2023年24期

董翠翠

【摘要】 PLC技术作为智能控制技术的核心，被广泛应用在自动化生产控制过程中。利用PLC结合多种智能模块可以实现包装机械产线上物料台的升降控制、次品的检测、物体的数量检测、码垛等工作。使自动包装机具有操作简单、性能稳定和方便检修等特点，极大地提高了生产效率，降低了人的劳动强度。

【关键词】智能控制；自动包装机；计数控制；生产效率

PLC技术广泛应用于电力、化工、机械制造等各个行业。随着信息技术的发展，基于PLC技术的智能控制技术已经成为现代工业发展的趋势。PLC具有高速、精准、稳定可靠、编程方便、维护简单等特点。

在现代化的工业生产中，往往需要对产品进行计数、称重、产品检测、包装、搬运等。这些工作重复、烦琐，用人力完成不仅要占用大量的劳动力，而且工作效率低，容易出错。为适应现代化大规模产品的批量生产及包装，必须在生产线中利用可编程控制器技术。包装生产线的自动化、电子检测和控制系统持续发展，使包装企业以高度、较少的停机时间和包装故障、产品损耗少、计数准确等优点而获得出色成就。自动包装技术的前景十分广阔。自动包装系统中PLC可以实现以下基本控制过程。

一、PLC对物料台升降的控制

物料升降工作台在生产过程中比较常见，在搬运、装配、喷涂等工作场合，就需要用到各种类型的升降台作为运输工具，主要负责把物料运送到指定的位置，从而进行下一道工序。例如，在装配工序时，可通过升降台准确调整物料的高度，从而实现精准装配。在包装机械作业中，可利用物料台的升降，把一定数量的物体通过升降台的不断上升和下移工作，结合皮带运输机供料的不断输送，实现物料的堆叠。

物料台升降台的控制可以选择多种工作方式，包括手动运行和自动运行。升降台的往返运动是通过电机的正反转来带动。因为要实现升降台的准确定位，使物料能够排列整齐，确保下一步的装盒工作顺利完成，在自动包装设备的物料升降台优先选择采用步进电机控制。步进电机通过电子控制系统，准确控制电机的速度和位置，广泛应用在各种精密设备中，例如各种数控机床、扫描设备和打印设备。

PLC控制步进电机正反转的系统组成如图1。

控制系统中使用了三菱PLC、开关电源、步进电机和步进电机驱动器。三菱的PLC，如果型号后缀是MT，代表晶体管型的PLC，是可以发出脉冲控制步进电机的。由晶体管型的PLC发出指定脉冲给步进电机驱动器，步进电机驱动器进而控制步进电机正反转，进而带动升降台上下运动，准确到达指定高度。

二、PLC在包装检测技术中的应用

在产品包装之前，要检测有没有次品，把次品剔除。可以在传送带上安装两个光电开关。如果没有次品，那么光电开关的状态为OFF，当检测出次品时，光电开关的状态变为ON，这个信号可作为移位寄存器SFT的数据输入信号。光电开关还用于检测次品的个数，每检测一个次品，光电开关就发出一个脉冲信号，脉冲信号作为移位寄存器SFT的移位脉冲输入信号。系统电气框图如图2所示。

整个分拣系统以PLC为控制中心，当传感器1检测到次品时，移位寄存器开始跟踪，次品在传送带上到达指定位置时，PLC控制电磁阀动作，利用气缸将次品推出，正品继续在传送带上前进。次品退出后经过滑道，利用安装在滑道入口处的光电传感器2检测次品的个数，同时利用这个信号控制电磁阀，使推料气缸缩回，等待下一次工作。

利用PLC控制的次品检测系统，外围设备简单，有上游的供料单元、变频运输带、光电传感器、电磁阀、推料气缸、集料槽组成，也可以增加触摸屏或各种按钮开关，集合电气控制系统和气动回路，比传统的继电控制系统简单方便，又稳定可靠，还可以根据不同的控制要求更改程序，在包装机械上应用普遍。

三、PLC在包装机械中计数功能的使用

包装机械需要对产品的数量进行计算，将一定数量的产品打包，在这个过程中可以用PLC技术完成对产品数量的统计。

三菱PLC计数器C共有两种类型，包括内部信号计数器和高速计数器。内部信号计数器又分为两种，16位计数器和32位加/减计数器。

物料在传送带上输送过来时，物料挡住了安装在传动带一侧的光电开关接收的光信号，每次光线被挡住，就代表光电开关检测到一次物料，光电开关作为PLC的输入信号，使PLC的一个输入端XO的状态变为ON，程序启动一个计数器C0。C0用来记录经过传感器采集的物料的数量，首先设定一个计数的上限，也可以使用多个计数器进行计数的累加，这样就可以提供一天或者一班次产量的总数量。

如图3所示，在铝钉自动包装设备中，生产好的铝钉通过变频运输带送往包装工位。每一包装盒内铝钉的数量是20条，在装盒时，20条铝钉分为4层排列，每排有5条并行排列。

当铝条通过变频输送带时，由输送带侧面的光电传感器A检测动过的铝条的数量，到达5个数量后，利用皮带转动将5个铝条紧密排列成一行，再利用辅助机构将排好的5个铝条放入堆叠工位。在堆叠工位处也装有光电传感器，当最底层的五个物料推至堆叠工位后，步进电机下行带动托板向下运动一行。光电传感器B记录一次数据，如此重复这个过程，当托板上的物料达到4层高度时，即达到20颗铝钉数量为一盒时，光電传感器B检测信号，利用这个信号控制电磁阀动作，推料气缸伸出，把20条铝条推入包装盒，即可开始铝钉的包装。

四、PLC对包装产线中机器人的控制

机器人是在机械化、自动生产过程中发展起来的一种新型装置，在现代生产过程中，机器人被广泛应用在自动生产线中。包括自动装配、识别、分拣、打包和搬运工作。机器人需要和生产线中其他设备相互配合才能完成工作任务，利用PLC对机器人的控制尤为重要。

物料在完成包装后，可以使用机器人进行码垛工作。码垛系统由PLC、机器人、按钮盒、送货传送带、码垛盘组成。将包装好的产品通过PLC控制器、传送带及其他设备完成码垛。

结合任务过程中需要采集的输入信号及需要输出的控制信号，列出I0址配置表。

该任务中，机器人的输入、输出只和PLC连接，所以在PLC的I0分配表中PLC的输入就是机器人的输出，PLC的输出就是机器人的输入。

PLC需要對传送带和夹爪状态进行控制，接收物料检测传感器信号和机器人进行信号交换。综合考虑PLC和机器人之间的信号数量及控制成本，可以采用PLC输入、输出端子和机器人ID板之间点对点直接连接的方式进行信号通信。

工业应用中的码垛任务，需要PLC来协调机器人和其他设备，从而完成工作任务，机器人I0板配置好之后，还需要对ID板上进行输入、输出配置。在机器人的输入、输出分配时，每个端子的地址是固定的，而名称是可以自己定义的，例如使用di1、di2、di3来命名三个输入；do1、do2来命名两个输出。他们的具体地址需要根据实际接线位置来确定。为和信号名称相对应，以便于信号管理，地址分配时di1地址分配为1，di2地址分配为2，以此类推，来完成三个输入、两个输出的配置。控制程序的编写包括PLC程序和机器人程序。

针对不同的码垛的对象，只需要设计不同的夹具就可以适用于不同物料进行码垛。利用PLC控制机器人码垛，可以避免人在环境恶劣的条件下长期重负劳动，还可以提高码垛效率，降低故障率，对工业自动化的发展带来了巨大的变化。

五、结语

文章就PLC技术在包装机械中的应用进行了探究，通过列举PLC在包装机械中物料升降台的控制、包装检测技术中的应用、计数功能的应用和包装产线中机器人的控制等几个方面的案例证明了PLC技术在智能控制方面的广泛应用。综上所述，PLC控制系统在工业智能化中的关键地位日益突出，可使工业更快地发展。

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