1、摘 要傳統的機械設備與產品，多是以機械為主，是電氣、液壓或氣動控制的機械設備。隨著工業水平的不斷發展，機械設備己逐步地由手動操作改為自動控制，設備本身也發展成為機電一體化的綜合體。可編程序控制器(PLC)是以微處理器為核心，綜合計算機技術、自動化技術和通信技術發展起來的一種新型工業自動控制裝置。經過30多年的發展，目前，可編程序控制器已成為工業自動化領域中最重要、應用最多的控制裝置，己躍居工業生產自動化四大支柱(可編程序控制器、數控機床、機器人、計算機輔助設計與制造)的首位。其應用的深度和廣度已成為衡量一個國家工業先進與自動化程度高低的標志。包裝碼垛自動生產線適用于石油化工、化肥、糧食、港口等

2、行業，可對PP、PE粒子、PVC、化肥、糧食等粉狀、顆粒狀物料進行全自動包裝碼垛作業，便于用戶儲存、運輸和銷售，全自動包裝碼垛生產線主要由自動定量包裝機、自動上袋機組、封口系統、倒袋機、金屬檢測機、重量檢驗機、檢選機、噴墨打印機、碼垛機等單元組成。通過可編程序控制器、對整個生產線的工作過程進行自動控制，對運行過程中出現的故障或供料不足，供袋不及時、出垛不及時等，進行聲光報警。該設備具有操作簡單，運行可靠，維修方便等優點。根據用戶要求，配上通訊接口和打印機、有打印日、月累計報表的功能。還可與上位計算機或觸摸屏連接，對包裝碼垛自動生產線實現實時監控、遠程診斷和網絡化管理。關鍵詞：PLC；控制系統；

3、包裝碼垛自動生產目 錄緒 論1一、PLC的背景2（一）PLC的產生2（二）PLC的應用現狀和發展趨勢2（三）包裝碼垛自動生產線的發展3二、包裝碼垛自動生產線機械系統設計4（一）包裝碼珠自動生產線系統組成4三、氣動及真空系統14（一）氣動系統的結構14（二）真空系統17四、PLC控制系統設計18（一）包裝碼垛自動生產線工藝流程18（二）程序控制邏輯19（三）PLC控制系統硬件設計27（四）PLC控制系統軟件程序設計33結 論34參考文獻35致 謝36附 頁37緒 論在制造業高度繁榮、工業自動化蓬勃發展的今天，市場的變化、技術的更替都無時無刻不在影響著工業自動化向前發展的方向。而依托用戶的使用需求

4、和使用習慣，邁向實用化無疑已經成為眾多工業自動化供應商的主流選擇。作為制造業的配套行業，上個世紀的大部分時間里工業自動化在我國的發展都沒有與主機行業同步進步，直到經濟繁榮、制造業水平大規模提升后才開始得到了迅猛的發展。尤其在制造業飛速發展的今天，工業自動化更加成為制造業發展不可或缺的重要力量。從產品的發展來看，自動化產品也在根據客戶的實際需要朝著多元化的方向發展。一方面，自動化供應商可以為用戶制定功能多樣的自動化產品，產品可以集成多種自動化功能，并在結構上滿足多種客戶的不同需求；另一方面，也會同時為客戶推出功能簡單的自動化產品，滿足用戶的單一需要；同時，針對成規模的某個行業的用戶，自動化供應商

5、也會深入行業，推出更符合行業特性的產品。隨著工業自動化技術的發展與變化，以及實用性的加速，企業的自動化系統功能也在逐步增加，作用也變得更加豐富。除了對生產過程進行控制以外，還要擔負起把生產過程信息送到企業的管理系統以至雙方雙向供應鏈上的任務，并進一步要和國際上“需”與“供”的動態信息結合。這就決定了原來傳統的封閉式的系統模式必須得到改進，實現以開放性、智能性和角色多元性為特征的“新”自動化系統。一、PLC的背景（一）PLC的產生1968年，美國最大的汽車制造商通用汽車公司(GM)為滿足市場需求，適應汽車生產工藝不斷更新的需要，提出了著名的十條技術指標公開向社會招標，要尋求一種比繼電器更可靠，響

6、應速度更快、功能更強大的通用工業控制器。1969年，美國數字設備公司(DEC)根據十條要求研制出世界上第一臺可編程控制器PDP-14，并在GM公司的汽車生產線上首次應用成功。可編程控制器是以微處理器為核心，把電氣傳動和邏輯控制、自動測量和調節、數據計算和處理有機地結合起來，具有豐富的軟件資源的現代化工業自動化控制。經過30多年的發展，現在可編程控制器己經成為最重要、最可靠、應用場合最廣泛的工業控制微型計算機。在可編程控制器中，充分應用了大規模集成電路技術、微電子技術及通信技術，迅速地從早期的邏輯控制發展到進入位置控制、過程控制等領域。用可編程控制器已經可以構成包括邏輯控制、過程控制、數據采集、

7、圖形工作站等的綜合控制系統。（二）PLC的應用現狀和發展趨勢我國應用PLC還處于初級階段，而且局限于鋼鐵、化工、汽車、機床、煤炭、電站等領域，其他行業的應用尚未普及，中國尚有廣闊的應用領域等待開拓。我國90%的PLC市場由國外占領，中、大型PLC中，幾乎100%是國外產品，以美國MOD工CON公司、GE公司、西德SIEMENS，日本富士公司為主。我國的飲料包裝設備在許多方面采用了PLC，并取得了非常好的效果。隨著計算機科學的發展和工業自動化愈來愈高的需求，可編程控制技術得到了飛速的發展，其技術和產品日趨完善。僅僅將PLC理解為開關量控制的時代已經過去，PLC不僅以其良好的性能滿足了工業生產的廣

8、泛需要，而且將通信技術和信息處理技術融為一體，其功能也日趨完善。今后，PLC將主要朝著以下兩個方向發展:一個是向超小型專用化和低價格方向發展：另一個是向高速多功能和分布式自動化網絡方向發展。（三）包裝碼垛自動生產線的發展近幾年，傳統的機械系統和計算機控制相結合，能極大的提高工業生產效率和企業的經濟效益，因此，結合機電一體化技術，實現定量給料的計算機定量控制是必然的發展方向。包裝碼垛生產線以PLC為控制核心，以觸摸屏為輸入設備，PLC與變頻器通過Profibus總線進行通信，完成對各電機轉速、轉向及各個接觸器、中繼器等的控制包裝碼垛生產線簡單地講，它是由包裝機械和碼垛機械組成的，其中的主要部分還

9、是包裝機械，碼垛機械是從包裝生產線上分離出來而發展起來的。其流程圖如圖1-1所示：圖1-1包裝碼垛生產線流程二、包裝碼垛自動生產線機械系統設計（一）包裝碼珠自動生產線系統組成包裝碼垛自動生產線主要由以下各部機組成如圖2-l所示：圖2-l包裝碼垛自動生產線電子稱重機是包裝機起始部機，其作用是完成物料的定值稱重、投料等作業。本生產線采用凈重式電子稱重方式，這樣稱量結果不受容器皮重變化的影響，稱量精度高，同時采用雙秤交替的運行模式，可以保證生產線的包裝速度達到800-1000包/小時。整個稱重系統的動力源采用氣動元件。給料系統采用氣動控制的二級投料方式，即稱重過程開始時，首先粗流料門完全打開，當進料

10、量達到預先設定的粗進料值時(一般為總量的80%-85%左右)，粗進料氣缸復位，粗流料門關閉，快速投料過程停止:這時粗流料門前端有一方形孔即細流口還沒關閉，物料從該方形孔中繼續投料，即開始細投料過程，當充填物料達到預置重量時，細投料氣缸復位，細流料門關閉，給料結束。秤體采用雙傳感器的并聯組秤方式，秤體結構采用鋼絲懸拉等減振措施，可以提高稱重精度。排料系統采用氣動控制的雙斜式連桿結構，具有排料速度快，沖擊小的優點。其結構如圖2-2所示：1.卸料門2.稱重料斗3.稱重傳感器4.給料裝置5.落料箱6.分料箱7.儲料斗圖2-2電子稱重機自動供袋機是由供袋器、吸袋器、袋子傳送器、接袋器、取袋器等部件組成，

11、如圖2-3所示。全自動包裝供袋工作是由供袋機械自動完成，操作人員只要將空袋子按要求碼放到上袋機的備用倉中就可以了。當袋倉中沒有袋子時備用袋倉中的袋子會被送袋機構整擦地自動送到供袋器的袋倉中去。供袋器是兩工位板式結構，每一工位大約存儲300個包裝袋。帶有真空吸盤的吸袋器從供袋器上把包裝袋吸住，然后向上提升到位后，傳送給傳送器。傳送器將袋子輸送到供袋機的斜板上。在導向板、接袋器、吸盤和光電開關的作用下，確保包裝袋在斜板上保持正確的位置和形狀。取袋器撿起斜板上的包裝袋，在取袋器四連桿的作用下，包裝袋定位在包裝機的中心線上，等待裝袋機將包裝袋取走。自動供袋機供袋速度快，供袋質量穩定可靠，易于實現包裝工

12、作的自動化。但機械結構較復雜，且對袋子的材料、尺寸和質量以及往備用袋倉中碼放袋子時袋口的方位等都有一定的要求。1.供袋器2.吸袋器3.袋子傳送器4.接袋器5.取袋器圖2-3供袋機結構示意圖自動裝袋機是由過渡料斗、取袋開袋夾送裝置、翻門縮口裝置、機架等構成，如圖2-4所示。過渡料斗是裝袋機聯接電子稱重機的過渡裝置，它可以存儲一袋物料，提高電子稱重機的稱重速度，減小物料落差，降低粉塵產生量，利于除塵，同時保證物料順利地導入裝袋機并防止裝袋機產生的振動傳遞到電子稱重機上。取袋開袋夾送裝置將自動供袋機的取袋器取好的袋子夾住，開袋吸盤吸住袋子的兩面，在主氣缸推動下送到翻門縮口裝置的下面并將袋口拉開(此動

13、作是和翻門縮口動作同時進行)為填裝物料做準備，同時將己裝好物料的料袋送到夾口整形機內。在主氣缸行程兩端安裝有緩沖器，使主氣缸在行程端點得以緩沖并使裝袋機振動減輕。翻門縮口裝置將送過來的料袋通過夾袋手爪夾住袋子的兩上邊，通過縮口動作收縮袋口(此動作與開袋動作同時進行)使翻門插入袋口，并在檢測系統檢測到料袋位置正確后向電子稱重機和過渡料斗發出卸料請求指令，投下物料，完成裝袋。每次裝填完物料后翻門關閉，夾袋手爪將袋口繃緊，松開，放到輸送機上，再由取袋夾送裝置在取袋的同時夾送到夾口整形機內。1.機身2.取袋開袋夾送裝置3.取袋開袋吸盤4.縮口機械手5.翻門縮口裝置6.過渡料斗7.夾緊氣缸8.大夾子轉位

14、輸送機圖2-4裝袋機結構示意圖轉位輸送機是由輸送機和料袋轉位機構組合而成。它是將緩停機送來的料袋按預定的編組程序對料袋進行輸送和轉位。料袋的轉位是通過光電信號控制轉位裝置，在料袋輸送過程中使料袋實現的轉位。轉位輸送機結構如圖2-5所示，轉位速度快、安裝調試方便。在后序部機的工作出現異常時，它可同緩停機一起停止運轉。機架是由兩根側梁通過定位橫梁用螺栓連接構成平面框架。并通過支承橫梁用螺栓固定在高架平臺的主機架和側機架上。機架上安裝著主、從動滾筒和輸送帶的張緊裝置。傳動系統是由減速機傳動鏈輪副和主、從動滾筒及輸送帶組成。輸送帶的張力是由張緊裝置來實現。轉位機構由機架、轉位電機、轉軸、轉體、夾緊氣缸

15、、夾板等組成。當料袋按工作程序要求實現轉位時，夾緊氣缸伸出，帶動夾板將料袋夾住，轉位電機帶動轉軸、轉體使料袋旋轉角度，當料袋不需轉位時，氣缸將夾板收回，夾板不擋料袋。1.機架2.轉位電機3.轉軸4.轉體5.夾緊氣缸6.夾板7.大夾子圖2-5轉位輸送機結構簡圖編組機是碼垛機組中的重要部機之一，對提高碼垛質量和速度起到關鍵的作用。編組機的結構如圖2-6所示，主要由輸送機、緩停板、前擋板及左右擋板組成。輸送機主要由側梁、定位橫梁、皮帶托板、主、從動滾筒、輸送皮帶、皮帶張緊裝置、減速電機、傳動鏈輪副和皮帶自動調偏機構組成，并通過兩根支承梁用螺栓固定在高架平臺上。編組機的工作原理是將轉位輸送機送來的料袋

16、按碼垛要求實現2-3編組和3-2編組，即垛型每層為二袋豎、三袋橫或三袋橫、二袋豎并交替進行。當位于輸送帶入口處的光電開關檢測到一個料袋到來時，立即啟動減速電機將料袋向前拖動到預定距離，而后停止運轉。在下一個料袋到來時，光電開關又重新啟動電機重復上述動作。當完成二袋豎放或三袋橫放時，推袋裝置便把這組料袋推到緩停板上暫存。如果計數達到一層(二袋豎加三袋橫或三袋橫加二袋豎)時，推袋裝置就將二部分料袋一起推到碼垛區。由于緩停板的設置減少一次來回推袋的時間，從而提高了碼垛效率。1，皮帶輸送機2.左、右擋板3.緩停板4.前擋板5.糾偏裝置6.光電開關圖2-6編組機結構簡圖推袋壓袋機是提高碼垛機速度的關鍵部

17、機之一。其結構如圖2-7所示，主要由傳動機構1、推袋小車2、導軌4、壓袋機支架5、壓袋框6等機構組成，其中3為接近開關、7為壓袋氣缸。傳動機構1由減速電機、鏈輪副、主傳動軸、鏈條、張緊鏈輪等組成。位于大框架上方的減速機通過鏈輪副帶動主傳動軸轉動，主傳動軸又通過鏈輪鏈條拖動推袋小車2沿導軌4前后運動。主傳動軸和張緊鏈輪分別安裝在大框兩端。在大框架上裝有一組接近開關，用于控制推袋小車2的停止位置和各段行成的運動速度。推袋小車2由小框架、車輪、推袋氣缸及推袋板組成。推袋時推袋氣缸使推袋板于鉛垂狀態，推袋小車在傳動鏈條拖動下向前運動時，推袋板將料袋推至預定位置：動作完畢后推袋板抬起，推袋小車退回原位，

18、等待下一次推袋。壓袋機構由壓袋機支架5、壓袋框6及壓袋氣缸7組成。當推袋小車將料袋(一層料袋)推至分層碼垛機位置時，壓袋氣缸動作，并把料袋壓住，待料袋落到托盤上時，壓袋氣缸退回原位，使壓袋框升起。推袋機完成一個推袋的全過程是分兩次進行的，第一次是將編組機輸送帶上的半層料袋(二袋豎或三袋橫)推至緩停板上后，推料小車退回原位第二次將另一半層料袋連同緩停板上的半層料袋全部推到碼垛區。整個推袋過程都是在位置信號控制下進行的，即其各段行程的運行速度是不同的，從而保證了碼垛質量和工作效率。1.傳動裝置2.推袋小車3.接近開關4.導軌5.壓袋機支架6.壓袋框7.壓袋氣缸圖2-7推袋壓袋機結構簡圖分層碼垛機的

19、結構如圖2-8所示，它是由滑板機構、整形裝置和端擋板組成。滑板機構由傳動系統(包括減速電機、鏈輪副、傳動軸、傳動鏈輪、張緊鏈輪、大框架和導軌等)和左、右滑板組成。大框架由四個定位銷固定在高架平臺立柱的四根支撐角鋼上。軸裝式減速電機通過鏈傳動帶動左、右滑板沿導軌相向或相背運動，使左右滑板分開或合擾。傳動軸和張緊鏈輪分別裝在大框架的兩端，在大框架上還裝有一組接近開關3，用于控制左、右滑板的運動及停止位置。大框架對角線方向有一對光電開關1，用于檢測和控制升、降機的極限位置。整形裝置由支撐平板、整形氣缸、整形板、導向輥等組成。支撐平板通過支撐桿連接到大框架上，氣缸和整形板均安裝在支撐平板上，在左、右滑

20、板上有料袋時，氣缸在光電信號控制下帶動整形板伸出壓緊料袋(整形)，當料袋落到托盤上后，氣缸便帶動整形板退回到原始位置。端擋板由擋板和支架組成。用于限制料袋在分層機上的位置，從而保持良好的垛形。1.光電開關2.減速電機3.接近開關4.滑板機構5.整形裝置6.端擋板圖2-8分層碼垛機結構簡圖升降機是實現分層碼垛的關鍵部機之一，其結構如圖2-9所示。主要由升降平臺、傳動機構和配重體組成。升降平臺3主要由托盤支架，一對導向滾輪、一對限位滾輪等構件組成。托盤支架是由縱梁、橫梁組成的一個四方形的平面框架，導向滾輪、限位滾輪用滾輪支架裝在框架四角處。滾輪與高架平臺主機架的四根立柱上的導軌相配合，保證了升降平

21、臺運動的平穩與靈活。平臺通過四個調節螺桿與四根單排傳動鏈條相連，傳動鏈條通過主傳動軸上的鏈輪與配重體相連。傳動機構是升降平臺3實現升降運動的動力源。主要由軸裝式減速電機4、傳動軸5、鏈輪鏈條及托板組成。減速電機的正、反旋轉，使升降平臺上、下運動。配重體7由鋼板焊接而成，其重量是根據升降機承載的最大負荷確定的。這樣可以減少電機的驅動力和掣動力，并增加平臺運行的平穩性。1.調節螺桿2.傳動鏈3.升降平臺4.減速電機5.傳動軸6.壓袋框7. 配重體圖2-9 升降機結構簡圖托盤倉是存儲托盤和向托盤輸送機供給托盤的部機，其結構如圖2-10所示托盤主要有主要1、機架2、叉板3、主氣缸4、光電開關5、霍爾開

22、關6、光電開關。機架采用鋼板、槽鋼和角鋼焊接而成，能保證托盤倉有足夠的強度和剛度。叉板采用16llmm鋼板焊接而成。保證了叉板有足夠的強度、剛度支承托盤，叉板上裝有橡膠墊，起到一定的緩沖作用。主氣缸用以頂起托盤。側面還裝有兩個小氣缸，小氣缸控制叉板開合，保證托盤的提取光電開關采用對射式光電開關，檢測托盤倉內托盤的存儲量，以保證托盤的及時供給。霍爾開關與主氣缸同步運動，不同位置的霍爾開關都將發出信號，以控制主汽缸的運動，并保證主汽缸與托盤倉叉板動作的協調。1.機架2.叉板3.主氣缸4.光電開關5.霍爾開關6.光電開關圖2-10托盤倉結構簡圖三、氣動及真空系統（一）氣動系統的結構氣源處理裝置由排水

23、過濾器、減壓閥、油霧器組成。排水過濾器將壓縮空氣中的贓物和水分濾出，由減壓閥把空氣壓力降到預定壓力，然后供給電磁閥和氣缸。油霧器中的潤滑油由壓縮空氣順空氣流動方向帶到需潤滑的電磁閥和氣缸。減壓閥帶有壓力表，調整空氣壓力可由壓力表直接讀出。氣源處理裝置簡圖如圖3-1所示：圖3-1氣源處理裝置簡圖氣路系統由基本回路構成，基本回路由電磁閥、氣缸、管路、調速器、消音器組成。電磁閥控制氣體通斷及執行機構換向。氣缸是執行機構的基本元件，承擔負載、輸出力及轉矩。調速器用來調節氣缸的運動速度，以滿足負載的不同速度要求。消音器用來排除排氣噪聲，保護環境。基本回路簡圖如圖3-2所示：圖3-2基本回路簡圖橫進裝置是

24、包裝機的重要組成部分，它的主要作用是在取袋裝置取來袋子后，從兩側夾住袋口，在用真空把持住袋子的同時，向投料口移動，該裝置在往返行程上裝有一個氣墊裝置。該氣缸在返回(或向前)運動時，以高速移動，在接近行程終點附近某一點關閉閥門，使壓縮空氣只能經過另一個狹窄的通道而限速，氣缸移動速度便慢下來，然后停住，其運動速度及減慢下來的速度均由調速器調節，只要不產生振動即可。前后兩閥門的開關控制由配置在橫進裝置上的霍爾開關控制。橫進裝置氣路簡圖如圖3-3所示：圖3-3橫進裝置氣路簡圖裝袋、夾袋、開袋口的氣路系統為基本氣動回路如圖3-4所示。橫進裝置上設置的開袋口吸盤，夾住袋子送到料斗下面，夾袋機構夾住袋口兩側

25、后，向內側縮口的同時，開袋口機構張開，打開袋口。開口吸袋器在行進時，啟動真空裝置，并通過真空檢測器檢測真空度。若真空度未達到設定值，則棄袋：若達到設定值，則發出投料信號。這時，伸縮料門伸入袋口中卸料。棄袋有兩種情況：一是真空未達到設定值；二是伸縮料門擊偏或擊倒了袋子。夾袋機構夾住袋口的同時，夾緊探測器便發出一個對袋子的探測信號，夾緊之后檢測到袋子正常時，便發出投料信號。只有真空檢測及夾緊檢測全部正常才能投料，缺一不可。棄袋或夾緊檢測未探測到袋子，要把各個功能部件返回到其原來位置。裝袋時，開口吸袋器不再吸著袋子，返回初始位置。夾緊檢測器的設定值為 :2kg/cm(相對)。真空檢測器的設定值為:3

26、00mmHg以上。圖3-4裝袋、夾袋、開袋口氣路簡圖碼垛機氣路系統中重要部分為托盤倉大氣缸升降系統。氣缸下降、中停由換向閥通斷實現，該系統為進氣節流調速系統，如圖3-5所示：圖3-5碼垛機氣路簡圖除了上述裝置的氣路系統，其它裝置均為基本回路。如電子稱重機、吸袋、取袋等。（二）真空系統真空系統由真空泵、真空電磁閥、真空檢測器、真空管路等組成。它是包裝機的主要部分之一，其主要功能是吸袋及開袋等。真空泵是真空系統的心臟，提供真空能源，真空電磁閥承擔真空線路的通斷，真空檢測器承擔檢測真空壓力，并發出卸料信號。四、PLC控制系統設計（一）包裝碼垛自動生產線工藝流程包裝碼垛自動生產線可自動完成稱重、供袋、

27、取袋、裝袋、縫口、輸送、金屬檢測、重量檢測及碼垛等功能。全自動包裝碼垛生產線的機械系統主要包括全自動稱重單元、包裝單元、輸送檢測單元、碼垛單元。其主要工藝流程如下：物料自儲料斗進入包裝秤的給料裝置，通過粗、細給料、實現粗、細兩級加料。當秤斗中的物料重量達到最終設定值時，稱重終端發出停止加料信號，待空中的飛料全部落入秤斗后此次稱重循環結束。此時電子包裝秤等待裝袋機的投料信號。當自動裝袋機完成上袋后，發出訊號，使稱重箱打開卸料翻門，向包裝袋內投料，卸料后稱重箱關閉翻門，裝袋機張開夾袋器，包裝袋通過夾口整形機和立袋輸送機進入自動折邊機，包裝袋經折邊后，進入縫口機，當設在縫口機旁邊的光電開關檢測到包裝

28、袋后，縫紉機開始工作，縫合包裝袋，當包裝袋離開縫紉機后，縫紉機停止，并自動切斷縫合線。包裝袋經過倒袋整形機進入金屬檢測機及重量復檢機，如果檢測不合格，在包裝袋通過自動撿選機時將被剔除，而合格的包裝袋則順利通過自動撿選機，再經噴墨打印機、過渡輸送機、緩停機等設備，將包裝袋輸送到碼垛單元，由轉位機根據碼垛工藝要求將料袋依次按“2袋豎-3袋橫”和“3袋橫-2袋豎”循環做轉位處理。這樣包裝袋便以2袋直或3袋橫的形式進入編組機，最后由碼垛機將包裝袋堆碼到托盤上，一般以碼8層為一垛。碼垛完成后，垛盤輸送機將其輸送出碼垛區，停放在叉車區域垛盤輸送機上。碼垛機所使用的托盤由托盤倉和托盤輸送機根據程序自動提供。

29、包裝碼垛自動生產線工藝流程如圖4-1所示：圖4-1全自動包裝碼垛機生產線工藝流程圖（二）程序控制邏輯1自動供袋控制邏輯當吸袋垂直氣缸電磁閥接通時，氣缸開始下降，同時吸袋真空裝置接通，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，上限位開關打開后，傾斜氣缸電磁閥接通，使垂直氣缸傾斜，把袋送入供袋輥子，斜限位開關閉合后，傾斜氣缸停止運動，吸袋真空吸盤斷真空，袋子開始進入供袋輥子。同時，傾斜氣缸開始返回，完成吸袋操作，這個過程不斷重復進行。自動供袋流程圖如圖4-2所示：圖4-2自動供袋流程圖2自動取袋控制邏輯袋子通過供袋輥子送到斜托板上，當斜托板上的光電開關檢測到袋底時，支持袋底

30、的斜托盤開始下降，當光電開關檢測到袋口時，斜托板上的防滑吸盤吸住袋子。這時橫進裝置應在生產線取袋位置，如果不在，應向該方向移動，移動過程中，由減速開關控制減速運動，由到位限位開關控制到位。到位后，磕頭裝置傾斜，由限位開關限位，同時起動真空電磁閥，實現真空吸袋，經過延時，吸住袋，磕頭裝置立起，斜托板上升回到原來位置，完成取袋操作，這個過程重復進行。自動取袋流程圖如圖4-3所示：圖4-3自動取袋流程圖3自動裝袋控制邏輯這時開袋、抱板與大夾子應處于張開位置，橫進裝置向包裝線取袋方向移動，同時移動過程中有減速過程，到位后，限位開關閉合，抱板與大夾子閉合。當夾抱限位開關閉合后，料斗下縮口夾子應張開，同時

31、取袋裝置真空打開，橫進裝置向包裝線裝袋位置移動，同樣經過減速過程，然后由限位開關控制到位，抱板與大夾子把裝滿料的帶子送到輸送袋上，夾輥氣缸動作，完成夾送動作。同時空袋子袋口被大夾子夾緊，這時縮口夾袋壓力接通，縮口夾子向里收，同時，開袋、抱袋、張開，開袋真空檢測和夾袋壓力檢測工作，如果沒有夾住袋子或沒有把袋口打開，縮口夾子則松開，開袋真空和夾袋壓力斷開，然后進行吹袋操作。如果通過加緊壓力檢測袋子被夾住，真空開袋把袋口確實打開，則關閉真空和壓力裝置，卸料門打開，進行裝袋操作。從放料門插入，打開袋口，然后秤卸料總定時器開始起動，總定時器的時間設定為裝袋、拍打、墩實的時間，當定時到裝料總時間的三分之二

32、時，拍打板上升，進行墩實。總的定時時間到后，放料門關閉，裝料操作完畢。自動裝袋流程圖如圖4-4所示：圖4-4自動裝袋流程圖4折邊、縫口控制邏輯橫進裝置向包裝線裝料方向移動，經過減速過程，橫進裝置到位，抱板與大夾子夾緊，縮口夾子張開，為送袋操作做好準備。當橫進裝置向包裝線裝料方向移動時，同時把裝滿料的袋子送到輸送帶上，進行折邊、縫袋口操作。這樣完成送袋操作，此后重復上述各種操作。折邊縫口流程圖如圖4-5所示：圖4-5折邊縫口流程圖5轉位/編組控制邏輯由編組傳輸光電開關PHI.3對袋數進行計數，然后根據計數結果來確定轉位機的動作，當計數值為0-2和7-10時，轉位機動作使袋轉位90“。當計數值為3

33、-6時，轉位機不動作，使袋直接通過轉位機。當計數值為3、5、7和10時，激發編組機滿有效。當計數值為5和10時，激發層滿有效。料袋至編組傳輸位，編組傳輸電機運轉。轉位傳輸電機的運轉由編組機是否忙有關，若編組機占位，袋至轉位機后，停止傳輸，處于等待狀態。緩停機的運轉由轉位機和緩停機是否占位有關，其中兩者都占位時，緩停機暫停傳輸。轉位、編組流程圖如圖4-6所示：圖4-6轉位、編組流程圖6推袋/分層控制邏輯編組機滿信號激發一次推袋動作，推袋前進之前，推袋擋板關閉。若滿半層時，推袋到滑臺位置，推袋擋板打開，然后推袋機返回：當滿一層而且分層機空時，推袋機推倒前端位置，推袋擋板打開，然后推袋機返回。料袋進

34、入分層機后，側面整形擋板合上，然后壓袋機向下壓袋。若托盤處于分層碼垛位置時，分層機打開，升降機開始下降，壓袋機壓到位后，壓袋和側面整形氣缸返回，升降機停止下降。若分層機空(分層滿光電開關PH2.2為OFF)和壓袋機返回到位，分層機開始關閉。推袋、分層流程圖如圖4-7所示：圖4-7推袋、分層流程圖7升降機控制邏輯分層機動作和分層機滿光電開關PH2.2觸發一次層計數，升降機根據層計數結果確定是否排垛。若層數小于8時，進行分層碼垛動作：當層數為8時，觸發一次排垛動作。空托盤到達待碼垛位置時，升降機開始上升，到達上限位或升降機上臨界光電開關PH2.3為0時，停止上升，等待分層碼垛。升降機根據所碼層數確

35、定是否排垛，當碼完8層后，升降機下降到達下限位置后，停止下降，并觸發托盤輸送機排垛。當排垛未完成時，升降機上升或下降動作均無效。升降機控制流程圖如圖4-8所示：圖4-8升降機控制流程圖托盤和垛盤輸送機控制邏輯當升降機排垛時，托盤和垛盤輸送機是否起動排垛，取決于垛盤位是否有空。若無空，則聲光報警，輸送機處于等待狀態，一旦有空，則啟動排垛輸送。當實垛盤未到達垛盤輸送機時，托盤輸送機繼續運轉。若空托盤到位和排垛完畢后，托盤輸送機停止運轉。然后，啟動托盤倉動作，自動放一個空托盤到待傳托盤位置上。當垛盤叉裝位置或垛盤緩沖位置有空而托盤輸送機占位時，垛盤輸送機將自動啟動運行，將實垛盤送到垛盤緩沖位置上。托

36、盤、垛盤輸送流程圖如圖4-9所示：圖4-9托盤、垛盤輸送流程圖（三）PLC控制系統硬件設計PLC控制系統是全自動包裝生產線的核心部位，而在包裝過程中，動作多，運動復雜，這就是要求控制系統具有很高的可靠性、良好的節能措施、很強的故障診斷能力，確保生產的穩定運行。由于包裝生產線的各種控制為開關量，動作關系復雜，I/O點數較多，選擇日本三菱公司的FXZN系列PLC。該系列PLC為模塊式結構，可以根據控制系統的需要靈活地組合成最佳的配置。1硬件配置硬件配置包括FXZN基本單元、FXZN擴展單元、檢測元件(光電開關、接近開關、真空開關等)、人機操作界面(按鈕、指示燈等)、控制元件(交流接觸器、變頻器、電

37、磁閥等)以及執行元件(電機和氣缸等)。2FXZN系列PLC輸入輸出擴展方法FXZN系列PLC是由電源、CPU、輸入輸出和程序存儲器組成的單元型可編程控制器。其主機稱為基本單元，為主機備有可擴充輸入輸出點數的“擴展單元(電源+I/0)和擴展模塊(I/0)”，此外，還可以連接特殊擴展設備，用于特殊控制。其中，基本單元型號名稱形式為FXZN-型，-為輸入輸出總點數，可以為16、32、48、64、80、128，在總點數中輸入輸出點數按照l：1分配。輸出形式可以是R、S和T，R:繼電器輸出，S：三端雙向可控硅輸出，T：晶體管輸出。該單元使用ACIOO/ZOOV電源、DC24V輸入，通常不需要設置。如FX

38、ZN-48MR-001，表示該PLC的輸入輸出點數均為24，輸出形式是繼電器輸出，使用AC電源DC輸入，為基本單元。擴展單元型號名稱形式為FXZN-，待定參數參看基本單元型號的解釋，不再贅述。擴展模塊型號名稱形式為FXZN-，其中-為輸入輸出總點數，圖為輸出形式，可以是EX或EYR或EYT或EYS，表示擴展模塊是僅擴展輸入點或者僅擴展輸出點，如FXZN-16EYR，表明該模塊可以擴展16個繼電器輸出點。在組織FXZN系列時，須考慮下述各點:輸入輸出總點數控制在256點以內，其中輸入點數和輸出點數均不能超過184點DC24V電源和DCSV電源的容量，基本單元和擴展單元內部裝有電源，可以對擴展模塊

39、供給DC24V電源，對特殊模塊供給DCSV電源，因此擴展模塊和特殊模塊的耗電量應該控制在基本單元及擴展單元的電源范圍以內。對于FXZN基本單元，外接特殊單元和特殊模塊的數量，最多不超過8臺。關于輸入輸出序號的編號問題，FXZN系列PLC使用如下的編號方法：（1）輸入繼電器(X)輸出繼電器(Y)的序號是由基本單元開始，按連接順序分配八進制數碼；（2）特殊擴展設備和PLC使用PLC的FROM和T0指令進行數據信息交換，但是輸入輸出繼電器不占序號；（3）功能擴展板，FXZN-CNV-IF型轉換電纜，和輸出輸入點數無關。3具體的輸入輸出擴展根據對于本生產線的分析，系統需要約130個輸入點、160個輸出

40、點，總的點數約在290個左右，加上一定的點數裕量，系統總的輸入輸出點數應該配置在320點左右，而FXZN系統最大的點數是256點，所以決定采取分段控制，將整個系統分成2段，前一段從電子稱重機到噴墨打印機，使用一個PLC系統控制，具體的擴展方法是FXZN-128MR+FXZN-48E各-臺，共有點數176個，輸入點88個，編號范圍是X000-X127，輸出點88個，編號范圍是YOOO-Y127：剩下的后面作為一個控制系統，使用FXZN-128MR+FXZN-16EYR，總點數144個，輸入點數64個，編號范圍是XO00-x077，輸出點S0個，編號范圍是 Y000-YI17。這樣系統的總點數為3

41、20點，其中輸入點152個，輸出點168個，可以滿足系統的要求。圖4-10是I/0擴展連接示意圖：圖4-10 I/O擴展連接示意圖4分配輸入/輸出點一般輸入點與輸入信號、輸出點與輸出控制是一一對應的。分配好后，按系統配置的通道與接點號，分配給每一個輸入信號和輸出信號即進行編號。FXZN型PLC的輸入/輸出通道號采用自由配置、固定通道方式。輸入輸出繼電器可自由選擇，與輸入點對應的即為輸入繼電器，與輸出點對應的即為輸出繼電器。全自動包裝碼垛生產線控制系統包裝部分及碼垛部分輸入輸出接口如表4-11所示：表4-11包裝部分及碼垛部分輸入輸出接口輸入輸出名稱接口名稱接口吸袋垂直氣缸X001垂直氣缸下降Y

42、001吸袋真空裝置X002垂直氣缸上升Y002吸袋真空閥X003吸盤Y003上限位開關X004垂直氣缸傾斜Y004傾斜氣缸電磁閥X005斜托板下降Y010斜限位開關X006防滑吸盤吸袋Y011斜托板光電開關X010磕頭裝置傾斜Y013光電開關X011真空吸袋Y014橫進裝置減速開關X012磕頭裝置立起Y015橫進裝置裝袋點限位X013斜托板上升Y020傾斜限位X014抱板閉合Y021磕頭裝置到位信號X015大夾子閉合Y022橫進裝置取袋點限位X020料斗下縮口夾子張開Y024夾包限位X021取袋真空裝置打開Y025橫進裝置移動限位開關X022縮口夾子向里收Y026開袋真空監測X023夾輥氣缸動

43、作Y027夾袋壓力檢測X024開袋Y030打開口袋X040抱袋Y031橫進裝置限位X041張開Y033橫進裝置限位X050縮口夾子張開Y037輸送帶X051放料門插入Y040倒帶X053拍打板上升Y042整形X054敦實Y043金屬檢測X055折邊Y044金屬信號X056縫口Y045重量檢測X057倒袋氣缸伸出Y050編組傳輸光電開關X001整形氣缸動作Y051料袋傳輸限位開關X002檢測器聲光報警Y060推袋擋板關閉X003檢選機剔除Y061滿半層信號X004橫進裝置Y100滑臺限位開關X005轉位機轉位Y071推袋前端限位X006編組傳輸電機Y004側面整形擋板X007轉位傳輸電機Y005

44、碼垛位限位X010緩停機運轉Y006壓袋限位X011推袋Y000壓袋返回X012滑臺推袋擋板打開Y001分層機滿信號X013推袋機返回Y002滿一層信號X015分層機分層Y003前端推袋擋板 X016升降機下降Y007托盤至碼垛位X020前端推袋擋板打開Y074升降機上限位X021側面整形Y075升降機上臨界X022壓袋機壓袋Y076升降機下限位X023托盤輸送機Y020分層機開X024升降機上升Y010分層機關X025聲光報警Y030換停機占位X026排垛輸送Y031編組機滿X027托盤倉動作Y035垛盤位空X030垛盤輸送機Y036空托盤到位X033托盤倉聲光報警Y040托盤叉位置空X034托盤倉上升Y050垛盤緩沖位置空X035托盤倉下降Y051緩沖位置限位X037托盤叉打開Y052托盤上升信號X050托盤叉合上Y053待傳位信號X051托盤倉上位X052托盤倉中位X053實托盤到位X054托盤倉底部位X055托盤倉下降X057轉位機停止X0605控制系統供電原理圖本系統供電電源采用三相四線制上機供電。供電電源等級為AC380士5%，50Hz。上機電源經總的低壓斷路器“QFO”為整機供電。其中QFI給包裝部分電機Ml.1-M10.1提供電源，QFZ給碼垛部分電機 Ml1.1-MZO.1提供電源，QF3給變頻器和電機M21.1-淞