引言：物料包裝輸送系統(tǒng)的工作環(huán)境通常比較惡劣,設(shè)備所處環(huán)境一般粉塵較大，空氣相對(duì)濕度高，操作分散，所以對(duì)輸送包裝控制系統(tǒng)工作的安全性、可靠性、維護(hù)簡(jiǎn)便性要求較高。以前，電器控制系統(tǒng)中大多使用分立的繼電器，接觸器等電器元件作為控制元件，其控制系統(tǒng)復(fù)雜，操作難度大，并且安裝接線工作量大、修改控制策略難,維護(hù)量大，嚴(yán)重影響了正常生產(chǎn)。因此，物料輸送控制系統(tǒng)成了制約生產(chǎn)的瓶頸。而采用可靠性較高的PLC控制系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)采集、控制回路、自動(dòng)順序操作和運(yùn)算的主要設(shè)備。實(shí)現(xiàn)包裝系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、自動(dòng)控制和系統(tǒng)運(yùn)行診斷，滿足了系統(tǒng)可靠性、穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性的要求。

一、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

稱重系統(tǒng)由PLC、電子定量稱、伺服驅(qū)動(dòng)器、變頻器、交流接觸器和電磁換向閥組成的機(jī)械手控制整套系統(tǒng)的自動(dòng)運(yùn)行。PLC接收稱重控制器傳來(lái)的粗給料、精給料、卸料、稱重完成等信號(hào)，通過(guò)伺服驅(qū)動(dòng)器控制伺服電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)給料機(jī)構(gòu)動(dòng)作，完成給料的自動(dòng)控制；交流接觸器和電磁換向閥的控制線圈與PLC輸出點(diǎn)相連。當(dāng)交流接觸器控制線圈得電，則接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)接通，為電機(jī)供電；變頻器通過(guò)改變輸出頻率控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，伺服驅(qū)動(dòng)器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)伺服電機(jī)的速度、位置、轉(zhuǎn)矩的閉環(huán)控制。

二、工藝流程

該系統(tǒng)主要為開(kāi)關(guān)量控制，料門的全部動(dòng)作由氣缸驅(qū)動(dòng)，而氣缸又由相應(yīng)的電磁閥控制。稱重箱向包裝機(jī)卸料過(guò)程由氣缸驅(qū)動(dòng)卸料門的開(kāi)閉動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)。氣缸上設(shè)有卸料門關(guān)閉位磁感式接近開(kāi)關(guān)?？刂七^(guò)程為：

1、稱重開(kāi)始時(shí)，卸料門關(guān)閉接近開(kāi)關(guān)為ON，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)給料門打開(kāi)給料；

2、當(dāng)稱重控制器發(fā)出稱重完成信號(hào)時(shí)，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)給料門關(guān)閉；

3、如果操作員已經(jīng)給出允許卸料信號(hào)，則卸料閥得電，卸料氣缸缸桿縮回帶動(dòng)卸料門打開(kāi)卸料，卸料門關(guān)閉接近開(kāi)關(guān)為OFF，卸料延時(shí)后，卸料閥失電，卸料氣缸缸桿伸出，帶動(dòng)卸料門關(guān)閉，卸料門關(guān)閉接近開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)為ON，伺服電機(jī)啟動(dòng)，進(jìn)行下一次給料控制過(guò)程。

4、卸料完成后，控制系統(tǒng)就完成了一次包裝，稱重系統(tǒng)又開(kāi)始工作。如此循環(huán)，至到操作員按下停止按鈕。

三、硬件配置

根據(jù)稱重式自動(dòng)定量包裝機(jī)的操作和控制要求，控制系統(tǒng)選用西門子公司的SIMATICS7-200系列PLC，此系列的PLC具有結(jié)構(gòu)緊湊、模塊化、可擴(kuò)展性強(qiáng)、指令集豐富等特點(diǎn)。所選CPU的型號(hào)為CPU226AC／DC／REL，它提供24個(gè)數(shù)字量輸入和16個(gè)數(shù)字量輸出，輸入／輸出接口電路均采用了光耦合電路，對(duì)外界接口具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。并且2個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。由于要處理傳感器的模擬量輸入信號(hào)，所以擴(kuò)展了一個(gè)EM235模擬量處理模塊，該模塊具有4路模擬量輸入。GD17-BST對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行過(guò)程監(jiān)控顯示以及參數(shù)設(shè)定等功能，可以通過(guò)PPI協(xié)議和s7-200系列PLC的編程口或擴(kuò)展通訊口直接通訊。計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，為工業(yè)自動(dòng)化開(kāi)辟了廣闊的發(fā)展空間，本控制系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)緊湊，采用柜內(nèi)集中安裝，各功能模塊之間通過(guò)并行背板總線相連，將控制系統(tǒng)分成獨(dú)立而又相互聯(lián)系的子系統(tǒng)，以適合I/O分散安裝的控制程序。

系統(tǒng)采用的CPU具有很快的I/O處理速度，強(qiáng)大的I/O擴(kuò)展能力，并且便于安裝。PLC自動(dòng)循環(huán)掃描各個(gè)輸入輸出點(diǎn)的當(dāng)前狀態(tài)，并根據(jù)程序所確定的邏輯關(guān)系刷新輸出點(diǎn)的狀態(tài)，通過(guò)變頻器、交流接觸器和電磁閥來(lái)控制相應(yīng)的電機(jī)的啟停和氣缸的動(dòng)作，從而完成工藝流程的自動(dòng)控制；操作界面上配有觸摸屏，觸摸屏內(nèi)置通用端口，可通過(guò)串行通訊電纜直接與計(jì)算機(jī)及其它含有RS485通訊/編程口的設(shè)備實(shí)現(xiàn)互連。PLC提供了豐富的指令系統(tǒng)，給設(shè)計(jì)和維護(hù)帶來(lái)很大方便。

四、軟件設(shè)計(jì)

1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

定量秤和PLC系統(tǒng)的組成框圖如下圖所示。PLC是整個(gè)電控系統(tǒng)的核心，通過(guò)其CPU內(nèi)置高速計(jì)數(shù)器及數(shù)字量I/O通道連接檢測(cè)元件、操作元件以及控制元件、稱重終端，自動(dòng)循環(huán)掃描各個(gè)輸入輸出點(diǎn)的當(dāng)前狀態(tài)，并根據(jù)程序所確定的邏輯關(guān)系刷新輸出點(diǎn)的狀態(tài)，向稱重終端發(fā)出開(kāi)始稱重及結(jié)束稱重命令，接收稱重終端的信號(hào)，控制報(bào)警器報(bào)警及變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)行。

PLC終端軟件采用梯形圖語(yǔ)言編寫，為提高終端的抗干擾能力，軟件設(shè)計(jì)中采用了數(shù)字濾波、故障自檢、控制口令等措施，保證控制操作的正確性和可靠性。程序設(shè)計(jì)采用模塊化、功能化結(jié)構(gòu)，便于維護(hù)、擴(kuò)展。

2數(shù)據(jù)傳輸

s7—200系列UPLC的最大特點(diǎn)就是它的自由口通信模式。自由口通信是通過(guò)用戶程序控制s7—200CPU通信口的操作模式，利用自由口模式可以實(shí)現(xiàn)用戶定義的通信協(xié)議，連接多種智能設(shè)備，在此系統(tǒng)中，將s7—200設(shè)為主站，儀表和GD17-BST設(shè)為從站，從而構(gòu)成一個(gè)主從模式的系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)與其他設(shè)備的數(shù)字通訊和連鎖條件，操作界面包括系統(tǒng)標(biāo)定，稱重參數(shù)、統(tǒng)計(jì)信息、系統(tǒng)測(cè)試、屏參數(shù)設(shè)定，自動(dòng)運(yùn)行等菜單。為工藝參數(shù)的修改和維護(hù)過(guò)程中的故障查詢提供了方便。

五、結(jié)束語(yǔ)

在該控制系統(tǒng)中充分的發(fā)揮了PLC優(yōu)異的性能，大大的提高了工作效率。由于整個(gè)物料傳送工藝均在一個(gè)完整的控制系統(tǒng)控制下，各個(gè)分工藝之間的協(xié)調(diào)及互鎖設(shè)計(jì)嚴(yán)密。另外，在PLC控制程序和上位人機(jī)界面中對(duì)每一個(gè)參控變量均設(shè)置了報(bào)警信息提示，使操作員可以快速的查找故障點(diǎn)，及時(shí)處理故障。并且對(duì)于每一個(gè)關(guān)鍵操作命令都設(shè)有相應(yīng)確認(rèn)提示，消除誤操作的可能性。該控制方法提高了現(xiàn)有系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

PLC以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)贏得了廣大工程技術(shù)人員的青睞?，F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FieldBusContorlSyestem）的出現(xiàn)宣告工業(yè)自動(dòng)化一個(gè)新時(shí)代的到來(lái)，PLC將向更專業(yè)化的使用角度發(fā)展，迎合發(fā)展的需要，具備現(xiàn)場(chǎng)總線的通訊能力將給PLC贏得一個(gè)廣闊的發(fā)展空間。