張志祥 李吉星 沈舷 馬國振 吳晨誠 孫冠楠

【摘 要】全自動裝箱機(jī)采用PLC和人機(jī)界面兩級控制的結(jié)構(gòu)，PLC控制各部分的運(yùn)行，人機(jī)界面則是通過發(fā)出命令去控制PLC的運(yùn)行，以達(dá)到進(jìn)行全自動控制的目的。在設(shè)計(jì)時著力于提高包裝機(jī)械的自動化程度，實(shí)現(xiàn)柔性化生產(chǎn)。

【關(guān)鍵詞】全自動裝箱機(jī) PLC控制 設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目研究的全自動裝箱機(jī)，是一種應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)的包裝機(jī)械，它按產(chǎn)品自動包裝工藝要求組合成全自動包裝系統(tǒng)，在生產(chǎn)過程中能實(shí)現(xiàn)檢測與控制、故障的診斷與排除，將微機(jī)技術(shù)引入到包裝機(jī)械中，將實(shí)現(xiàn)全面自動化，實(shí)現(xiàn)高速、優(yōu)質(zhì)、低耗和安全生產(chǎn)。

1 設(shè)計(jì)任務(wù)分析

（1）設(shè)備機(jī)構(gòu)組成分析。圖示自動裝箱系統(tǒng)由成直角分布的2條輸送帶組成，1條輸送帶輸送產(chǎn)品，另一條輸送帶輸送包裝箱。產(chǎn)品裝箱過程中需要對產(chǎn)品進(jìn)行計(jì)數(shù)，每箱為50個產(chǎn)品。包裝箱輸送帶將空包裝箱送到裝箱位置，并將滿箱移出。系統(tǒng)中輸送帶由電動機(jī)驅(qū)動，使用光電開關(guān)對裝箱產(chǎn)品進(jìn)行計(jì)數(shù)，通過行程開關(guān)檢測包裝箱是否到達(dá)預(yù)定位置。系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖1所示，圖2為循環(huán)圖。

（2）設(shè)備工作過程分析。自動裝箱系統(tǒng)的工作過程：啟動輸送帶1后，產(chǎn)品被送往裝箱位置，并在經(jīng)過光電開關(guān)計(jì)數(shù)時進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)后的產(chǎn)品掉入包裝箱。當(dāng)計(jì)數(shù)到達(dá)給定數(shù)值后，輸送帶1停止運(yùn)轉(zhuǎn)，輸送帶2啟動運(yùn)轉(zhuǎn)，將裝滿產(chǎn)品的包裝箱，移出裝箱位置，而將空包裝箱移入裝箱位置，當(dāng)包裝箱到達(dá)預(yù)定位置，輸送帶2停止運(yùn)轉(zhuǎn)，由此結(jié)束一次裝箱工作循環(huán)過程。

2 控制方案設(shè)計(jì)

任務(wù)分析。自動裝箱系統(tǒng)的控制要求，是通過滿足自動裝箱系統(tǒng)工作要求行成的，控制系統(tǒng)的功能必須滿足自動裝箱系統(tǒng)所有的工作要求。

自動裝箱系統(tǒng)的工作要求包含三個方面，工作方式要求，工作過程要求，安全穩(wěn)定工作要求。為保證物品輸送系統(tǒng)能夠處于正常工作，自動裝箱系統(tǒng)要求其具備二種工作方式：整機(jī)全自動循環(huán)工作和輸送帶能夠點(diǎn)動向前調(diào)整。

3 設(shè)計(jì)主電路

生產(chǎn)線自動裝箱的電氣控制系統(tǒng)主要有兩部分組成，即電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)（主電路）和由PLC設(shè)備構(gòu)成的控制部分，驅(qū)動系統(tǒng)通過交流接觸器主觸點(diǎn)控制電動機(jī)電路的斷開與接通，采用熔斷器和熱繼電器進(jìn)行短路和過載保護(hù)，同時采用控制變壓器和整流器，系統(tǒng)電路圖如圖3-1所示，電器元件明細(xì)表如表1所示。

（1）I/O分配表。電氣元件信號與PLC連接的通道分配表見表2。

（2）I/O端子接線圖。根據(jù)生產(chǎn)線自動裝箱機(jī)電路圖繪制出生產(chǎn)線自動裝箱機(jī)的I/O端子接線圖，如圖4所示。

5 控制流程分析

（1）功能圖。三菱系列PLC用于步進(jìn)控制法，其控制流程設(shè)計(jì)采用與流程圖功能一致的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖（功能圖）描述。首先輸送帶2上有包裝箱空箱，然后輸送帶2運(yùn)動到達(dá)指定位置后，輸送帶1運(yùn)動，光電開關(guān)開始對產(chǎn)品計(jì)數(shù)，計(jì)滿50個以后，傳送帶1停止2運(yùn)動，完成一次循環(huán)。各步使用狀態(tài)器S0、S20S25、S30S31，設(shè)計(jì)完成的設(shè)備自動工作流程圖如圖5所示。

（2）梯形圖。根據(jù)前一節(jié)的自動裝箱系統(tǒng)功能圖，在三菱編程軟件fxgpwin上繪制梯形圖，如圖6所示。

（3）指令表。在三菱編程軟件fxgpwin上可很方便地把梯形圖自動轉(zhuǎn)化為指令表。

結(jié)語

通過對自動裝箱機(jī)工作過程的分析，按照其特定的工作方式，運(yùn)用控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)安全穩(wěn)定工作要求。

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