基于PLC的自動紙箱包裝機的控制系統(tǒng)設計

□何捃愷 閆 娟 鄭鉑金 賈茜偉

一、自動紙箱包裝機的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著商品經濟及市場經濟的逐步繁榮，物品需求量越來越大，產品包裝得到快速發(fā)展，這就需要一種能夠具有高效率的包裝技術，所以自動紙箱包裝技術應運而生。自動紙箱包裝機械指的是能夠進行自動化的開箱工作、紙箱成形工作以及紙箱下底的折葉折曲工作的機械。它能夠進行箱板的打開工作，并且還能實現(xiàn)膠帶的粘貼工作，實現(xiàn)箱板的密封，它是紙箱生產自動化作業(yè)流水線上不可或缺的一部分。而紙箱包裝在包裝行業(yè)中占據著重要位置，在當代社會已得到廣泛的應用和發(fā)展?；诖耍疚难芯苛嘶赑LC的紙箱自動包裝機，提出了一整套基于PLC技術完成箱胚分揀、紙箱成型、噴膠、商品包裝等完整的自動化生產方案。

二、自動紙箱包裝機的硬件設計

(一)鏈式輸送裝置。如圖1所示是多種包裝機構較為通用的傳送裝置，由于自動紙箱包裝中物品的傳輸就不能使用帶式傳送，雖然帶式傳送帶的價格更加的便宜且應用也非常廣泛，但其有傳送的不穩(wěn)定性，且不能進行遠距離傳送，所以采用鏈式傳送。其傳送流程大致如下：驅動鏈輪2，牽引鏈條3及滾輪5構成鏈輪進行轉動，使運動的傳遞可以進行遠距離傳送，并且運動的精確性也得到了保障，而待包裝物品的運送由鏈條3上的推板4推動，并且可以沿著輸送滑臺8前進。

1-導板；2-驅動鏈輪；3牽引鏈條；4-推板；5-滾輪；6-導軌；7-從動鏈輪；8-輸送滑臺圖1 包裝物品鏈式輸送給料裝置

(二)封箱機構。如圖2所示，是一種膠帶封箱裝置，其特點在于膠帶在10℃左右不會體現(xiàn)粘性，所以適合工業(yè)現(xiàn)場的使用，如圖2所示為分條敷貼機構的運動原理：待包裝的紙箱由右側進入，上側與下側放置膠帶卷1，用來進行紙箱的封箱，通過導軌，分別放置在紙箱的上下兩側，在沒有進入熱水槽3前，膠帶4不具備粘性，所以膠帶卷可以遠距離放置，而經過熱水槽3后由于溫度的升高，激活了膠帶的粘性，使膠帶可以進行封箱工作，壓輪5在膠帶上側可以將膠帶4粘貼在紙箱上，最后在切斷刀6處可以將膠帶切斷，同時由側封刷將切斷的膠帶粘在紙箱兩側，這樣封箱結構得以完成。

1-膠帶；2-導輥；3-熱水槽；4-膠帶；5-壓輪(或封刷)；6-切斷刀；7-側封刷圖2 封條敷貼機構

三、自動紙箱包裝機的軟件設計

(一)控制器的選擇。自動紙箱包裝機的工藝流程是紙箱到位、傳送、分揀、噴膠及封箱等。為了針對紙箱包裝技術的復雜動作，選用PLC(可編程控制器)實現(xiàn)對整個自動包裝過程的控制，經過計算機控制系統(tǒng)與繼電器控制的結合，在硬件部分PLC接線簡單，可靠性高，且PLC不但可以進行定時、計數等控制功能，還可以使用數模轉換，對于許多使用模擬量控制的系統(tǒng)，也可以方便使用。紙箱包裝機應用于工業(yè)現(xiàn)場，對控制器抗干擾的要求很高，基于以上要求選擇s7-200系列的224xp作為控制器，加載I/O擴展模塊，EM233的16進/16處，可以完成紙箱包裝機的控制功能。

(二)PLC程序設計。

1.I/O地址的分配。根據紙箱包裝機的工藝流程，確定I/O地址的分配，為T形圖的編制做好準備。如表1所示，為控制單元的部分I/O地址分配表。

2.PLC的外部接線圖。本次實驗中，主要針對控制系統(tǒng)的完成，也就是PLC的軟件設計，其包裝過程的結構設計較為復雜，所以外部電路有小燈的亮、滅判別是否達到實驗要求，而物品的到位有按鈕的信號表達，這樣可以清楚地完成實驗的控制系統(tǒng)的判別，避免大量事物所需要的復雜設計，接入PLC時需要注意電路的接入的電源類型，必要時需要加入變壓器。

表1 部分I/O地址分配表

3.PLC的軟件編寫。PLC的軟件編寫中，要注意每一個動作的執(zhí)行情況，并且在一個動作完成后下一個動作與這個動作的聯(lián)系，是否需要互鎖，延時，或是需要計數來完成編寫要求，編寫程序后，要進行程序的調試，進行調試時可以先使用模擬器進行初步調試，將程序修改直到滿足所需的要求后，下載到PLC中進行實物的模擬，還會遇到連接及程序功能無法實現(xiàn)，進行最后的現(xiàn)場調試。

四、結語

由于PLC自身編程簡單、操作方便、抗干擾能力強等特點使用于工業(yè)現(xiàn)場，而本設計中紙箱的包裝可以很好的基于PLC技術進行自動化控制，可以減少復雜的勞動，節(jié)約成本和時間，紙箱包裝機也可以從手工包裝過渡到只依靠機器自動化包裝，隨著PLC技術不斷的發(fā)展，紙箱包裝機技術也會更加的方便，更加適用于工廠的實際生產，提高生產效率，并能大幅度提高制造技術的自動化進程。