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引言

        全自動包裝碼垛生產線是機電一體化高技術設備。通過對上位LWinCCV7．0監(jiān)控軟件的組態(tài)，達到對包裝碼垛自動生產線的各個工序的實時過程監(jiān)控，有利于對包裝碼垛自動生產線運行過程所出現(xiàn)的故障，及時維修、解決。傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)由于線路復雜、故障率高，因此很難滿足自動化生產線的需要；相反，以PLC為控制方式的控制系統(tǒng)具有運行穩(wěn)定可靠、抗干擾能力強、功能強大、易于實現(xiàn)機電一體化等特點，所以被廣泛應用于工業(yè)生產領域的各種控制過程中。綜合各方面因素，本系統(tǒng)采用PLC實現(xiàn)對全自動包裝碼垛生產線的控制，極大提高了生產效率，減少勞動成本，提高了生產自動化水平。

 

1.簡述全自動包裝碼垛生產線系統(tǒng)組成

      全自動包裝碼垛生產線主要是對各4-m序：稱重、供袋、裝袋、折邊、封袋、倒袋整形、金屬檢測、重量復檢、批號打印、轉位編組、碼垛、托盤和垛盤的輸送等作業(yè)過程進行全程監(jiān)控，從而簡化了生產線工序結構，減少了』人工操作，提高了生產效率，提高了包裝質量。通過PLC程序控制對整個自動生產線工作過程進行全程控制，可實現(xiàn)連續(xù)工作，具有故障報警、顯示及自動連鎖停機功能。全自動包裝碼垛生產線系統(tǒng)主要有以下幾部分構成。

1. 包裝機械單元。電子稱重機、自動供袋機、自動裝袋機、轉位輸送機、編組機、推袋壓袋機。(2)碼垛機械單元。分層碼垛機、升降機，托盤倉。(3)控制系統(tǒng)單元。PLC控制人機界面、WinCCV7．0監(jiān)控軟件。

 

2．控制系統(tǒng)硬件組成

根據(jù)全自動包裝碼垛生產線整體設計指標及作業(yè)要求，其控制系統(tǒng)應滿足如下要求。

1. 實時協(xié)調控制各工序的執(zhí)行機構，實現(xiàn)自動化生產線的高速、穩(wěn)定、可靠運行。
2. 實時監(jiān)控能力高、動態(tài)響應性好。
3. 人機界面友好、編程簡便，操作簡單。

(4)硬件結構緊湊，具有一定的可擴展性，易于維護。全自動包裝碼垛生產線的控制系統(tǒng)主要由軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)組成，該控制系統(tǒng)硬件架構如圖1所示，下位機采用西門子S7—400PLC進行控制，上位機采用西門子WinCCV7．0監(jiān)控軟件進行實時監(jiān)控，各組成部分通訊連接采用工業(yè)以太網現(xiàn)場總線。$7-400PLC采用模塊化設計，可根據(jù)不同需要選取不同模塊，本控制系統(tǒng)選用了電源模塊、CPU模塊、數(shù)字量模塊、故障診斷模塊、通信模塊等。

(1)電源模塊(PS)：它為CPU模塊，數(shù)字量模塊等提供電源。

(2)故障診斷模塊：CPU在識別到故障或編程錯誤時，將立即調用對應的中斷組織塊(OB)，相應的中斷程序及時處理故障。

(3)通信模塊：為上位機(WinCeV7．0)對下位機(PLC、變頻器等智能設備)之間的信息流通提供通信渠道。

 

3，控制系統(tǒng)軟件組成

3.1全自動包裝碼垛生產線工藝流程

      全自動包裝碼垛生產線主要對粉、粒、塊狀物料實現(xiàn)稱重、供袋、裝袋、折邊、封袋、倒袋整形、金屬檢測、重量復檢、批號打印、轉位編組、碼垛、托盤和垛盤的輸送等自動化生產過程。

(1)自動供袋。當按下包裝碼垛生產線準備就緒按鈕時，系統(tǒng)各部分歸位為初始狀態(tài)，當吸袋垂直氣缸電磁閥接通時，氣缸下降并且吸袋真空裝置接通工作，當吸袋真空閥達到設定值時，吸袋垂直氣缸開始上升，吸盤吸住袋子上升，當上限位開關打開時，觸發(fā)傾斜氣缸電磁閥接通，使垂直氣缸傾斜，把袋送入供袋輥子。完成吸袋操作。

(2)自動取袋。當上—工序完成后，自動取袋裝置開始工作，袋子被送到斜托板上，同時橫進裝置到達生產線裝袋位置時，觸發(fā)磕頭裝置傾斜，由限位開關進行限位，同時觸發(fā)真空電磁閥，實現(xiàn)真空吸袋，延時后，吸住袋并磕頭裝置立起，斜托板上升回到原來位置，完成整個取袋動作。

(3)送袋、開袋、裝料。當上—工序完成后，送袋、開袋、裝料裝置開始工作，初始狀態(tài)時，開袋、抱板與大夾子處于張開位置，橫進裝置向包裝線取袋方向減速移動，檢測到位后，抱板與大夾子閉合。橫進裝置向包裝線裝袋位置減速移動，由限位開關控制到位，觸發(fā)抱板與大夾子把裝滿料的袋子送到輸送帶上，同時夾輥氣缸動作，完成夾送動作。之后卸料門打開，開始裝袋。

(4)折邊、封袋。當上—工序完成后，折邊、封袋裝置開始工作，包裝袋通過夾口整形機和立袋輸送機進入自動折邊機，經過折邊后，光電開關檢測到包裝袋后，觸發(fā)縫紉機工作，縫合包裝袋。

(5)倒袋、輸送、整形。當上—工序完成后，倒袋、輸送、整形裝置開始工作，此時，包裝袋由縫I=I機進入倒袋輸送機，檢測裝置檢測到料袋后，觸發(fā)倒袋氣缸伸出，將包裝袋推倒，進入整形工序。

(6)金屬檢測、重量復檢。當上—工序完成后，金屬檢測、重量復檢裝置開始工作，檢測裝置檢測到金屬物體并發(fā)出報警，觸發(fā)自動撿選機將含金屬的料袋進行剔除。重量檢測裝置檢測料袋重量不合格時，也將被自動撿選機剔除。

(7)轉位、編組。當上——工序完成后，轉位、編組裝置開始工作，編組傳輸光電開關對袋數(shù)進行計數(shù)，根據(jù)計數(shù)結果來確定轉位機的不同動作。料袋至編組傳輸位，編組傳輸電機開始運轉。

(8)推袋、分層。當上—工序完成后，推袋、分層裝置開始工作，編組機滿信號則激發(fā)一次推袋動作指令。之后，料袋進入分層機并側面整形擋板合上，壓袋機向下壓袋。當托盤處于分層碼垛位置時，分層機打開，升降機下降。當壓袋機壓壓到位后，光電開關觸發(fā)壓袋和側面的整形氣缸返回，升降機停止下降，當分層級空并且壓袋機返回到位時，分層機開始關閉。

 

4. 結語

      本文以全自動包裝碼垛生產線為研究主題，以西門子S7-400PLC為基礎設計了全自動包裝碼垛生產線的控制系統(tǒng)，并用WinVCC7.0為上位機監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了對生產全過程的實時監(jiān)控，本文所構建的全自動包裝碼垛生產線的控制系統(tǒng)充分發(fā)揮了PLC、WinCCV7.0的技術特點，具有高度自動化，實時監(jiān)控能力強，功能完善，運行穩(wěn)定等突出特點，具有廣闊的工業(yè)應用前景。

 

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