基于ＰＬＣ的智能全自動包裝機的創(chuàng)新設(shè)計

于佳 孫榮國 宋金楷

摘要：利用PLC技術(shù)、變頻器技術(shù)等開發(fā)一種智能全自動包裝機。介紹該設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)設(shè)計方案。該設(shè)備具有較高的可靠性、可操作性和可維護性，能夠提高包裝質(zhì)量、精度及效率，降低次品率，滿足生產(chǎn)要求，適宜推廣使用。

關(guān)鍵詞：智能包裝機;全自動;PLC;結(jié)構(gòu);控制系統(tǒng)

中圖分類號：TP273 ? ?文獻標識碼：A ? ?文章編號：1674-1161（2019）03-0032-02

在我國，包裝機械行業(yè)是一個新興行業(yè)，雖然發(fā)展較快，但仍有很多不足，如傳統(tǒng)包裝機存在費事、費力、效率低等問題。隨著機電一體化、自動控制等技術(shù)的不斷進步，對包裝機的生產(chǎn)效率、穩(wěn)定性及可靠性提出了更高要求。因此，如何實現(xiàn)包裝機的智能化、自動化及多功能化已成為國內(nèi)外包裝機研究的重點。

沈陽航科公司與沈陽工程學(xué)院合作開發(fā)出一種基于PLC的電子元器件智能全自動包裝機。根據(jù)市場對電子元器件包裝的需要，利用PLC技術(shù)、變頻器技術(shù)等設(shè)計智能包裝機整體結(jié)構(gòu)及運動控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)可以滿足包裝機的運動控制要求，提高包裝質(zhì)量、精度及效率，降低次品率。該設(shè)備具有較高的可靠性、可操作性和可維護性，能夠滿足客戶的實際要求，適宜推廣使用。

1 智能全自動包裝機的結(jié)構(gòu)設(shè)計

該設(shè)備主要由送料傳送帶入料組件、送料傳送帶出料組件、進料口組件、旋轉(zhuǎn)用伸縮氣缸轉(zhuǎn)動取包裝袋組件、包裝袋料槽、升降絲杠滑臺組件、支架平臺組件等組成（如圖1所示）。

該設(shè)備可實現(xiàn)電子元器件的自動包裝功能，操作人員只需將電子元器件放入送料傳送帶組件的傳送帶指定區(qū)域內(nèi)，該設(shè)備即可完成電子元器件的送料、包裝袋的取袋、送袋、開袋、電子元器件通過入料口入袋、包裝成品的落袋、包裝成品的出料傳送到指定位置的一次工作循環(huán)。一人可以同時操作多臺設(shè)備，效率相比人工包裝提高5倍以上，達到工廠提質(zhì)增效的目標。該設(shè)備的動力為電源、氣源。其控制系統(tǒng)利用可編程控制器、人機界面、滾珠絲杠電機實現(xiàn)包裝機全自動穩(wěn)定可靠運行，達到準確控制、提高產(chǎn)量和降低成本的目的。

2 智能全自動包裝機的控制系統(tǒng)設(shè)計

根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)要求，控制系統(tǒng)主要由兩部分組成：1） 控制部分。采用三菱FX1N-24MT-001可編程控制器（PLC）。2） 執(zhí)行部分。包括傳送帶、滾珠絲杠、旋轉(zhuǎn)用伸縮氣缸、氣動吸嘴組件等?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

2.1 控制部分

控制器PLC采用三菱FX1N-24MT-001，它是三菱電機推出的功能強大的普及型PLC，具有擴展輸入輸出、模擬量控制和通訊、鏈接功能等擴展性，廣泛應(yīng)用于一般的順序控制。其結(jié)構(gòu)緊湊小巧、執(zhí)行速度快、功能強大及價格低廉等特點符合該設(shè)備控制系統(tǒng)各方面要求。在控制系統(tǒng)中，表格式的伺服控制編程方式簡易實現(xiàn)了伺服控制，其高速脈沖直接驅(qū)動伺服電機。I/O點分配如圖3所示。

2.2 執(zhí)行部分

2.2.1 傳送帶組件 傳送帶組件主要由入料傳送帶和出料傳送帶組成。入料傳送帶按照設(shè)定轉(zhuǎn)速決定其生產(chǎn)袋數(shù)，由變頻器編程控制設(shè)定的頻率值決定其轉(zhuǎn)速。

2.2.2 滾珠絲杠平臺組件 絲杠平臺組件主要提供包裝袋的進給，根據(jù)入料傳送帶的入料包裝速度，持續(xù)提供包裝袋。包裝袋需由人工填裝到平臺上（一次約

2 000袋），包裝袋耗盡則系統(tǒng)自動報警停機，待人工重新裝填，再開機繼續(xù)運行。

2.2.3 旋轉(zhuǎn)用伸縮氣缸組件 旋轉(zhuǎn)用伸縮氣缸組件主要用于固定氣動吸嘴組件。初始狀態(tài)為氣缸推出，使氣動吸嘴組件鉛錘向下，即吸取包裝袋的待機位置;工作時，氣缸收縮拉緊，帶動氣動吸嘴組件旋轉(zhuǎn)至水平，使包裝袋開口向上，即與進料口對接位置。重復(fù)此運動，即完成吸取包裝袋、運送包裝袋的過程。

2.2.4 氣動吸嘴組件 氣動吸嘴組件由固定氣動吸嘴、轉(zhuǎn)動氣動吸嘴、轉(zhuǎn)動平臺等組成。工作流程為：由旋轉(zhuǎn)用伸縮氣缸帶動轉(zhuǎn)動平臺轉(zhuǎn)至滾珠絲杠平臺處加氣吸取包裝袋，轉(zhuǎn)動90 °至進料口處，固定氣動吸嘴加氣吸取包裝袋另一側(cè)使包裝袋口打開，待產(chǎn)品落入袋中，斷開氣源使包裝袋自然下落至出料傳輸帶上，完成一個工作循環(huán)。

3 結(jié)語

采用PLC技術(shù)、變頻器技術(shù)、電感式接近開關(guān)等開發(fā)的智能全自動包裝機具有結(jié)構(gòu)簡單、易于操作、加工產(chǎn)品范圍廣等優(yōu)點，其產(chǎn)量與同類設(shè)備相比有很大程度的提高。該設(shè)備故障率低、穩(wěn)定性高、產(chǎn)品次品率低、耗電量大大降低，是一種環(huán)保節(jié)能型裝置。

參考文獻

[1] 蔣繼紅.PLC在包裝碼垛自動生產(chǎn)線中的應(yīng)用[D].南京：東南大學(xué)，2008.

[2] 石辰三.我國食品包裝設(shè)計研究[D].長沙：湖南師范大學(xué)，2010.

[3] 郭宗仁.可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計及通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[M].北京：人民郵電出版社，2000.

[4] 康瑞芳，劉鑫.基于DSP全自動食品包裝機控制系統(tǒng)設(shè)計[J].控制工程，2017（2）：336-340.

[5] 田常青.基于GLM-E吹氣式自動貼標機自動掃碼貼標機設(shè)計[D].沈陽：遼寧工業(yè)大學(xué)，2016.