PLC在自立袋罐裝機控制系統(tǒng)中的應用
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傳統(tǒng)的自立袋罐裝機多采用繼電器控制，隨著執(zhí)行機構的增多，功能的增強，使得機器越來越復雜，給制造、調整、使用和維修均帶來不便CONTROL ENGINEERING China版權所有，并且會使故障率增加。
由于目前罐裝機行業(yè)競爭激烈，企業(yè)要在競爭中站穩(wěn)腳跟控制工程網版權所有，需要不斷的改進產品質量，向自動化、高效化發(fā)展。PLC由于其抗干擾能力強，可靠性高，編程簡單，性價比高等優(yōu)點被廣泛應用于各種工業(yè)控制領域。利用PLC實現(xiàn)對自立袋罐裝機的控制，結構簡化，維護方便，可以節(jié)約調整時間，增加設備的柔性，同時運行穩(wěn)定可靠。本系統(tǒng)采用西門子S7-200PLC，文本顯示器和OMRON增量型旋轉編碼器對原系統(tǒng)進行改造，取得了可喜的成果。
2 生產流程圖
本系統(tǒng)是集灌裝、旋蓋、清洗于一體的生產線，適用于有嘴軟包裝袋的自動定量灌裝、旋蓋，可以灌裝液體、醬料等流體產品。本機采用特殊灌裝頭，可分二次灌裝，當灌裝位置沒有包裝袋時，灌裝頭不會流出灌裝液體，保證了包裝袋產品外觀的干凈整潔。具體流程圖如圖1所示。
圖1 生產流程圖
3 控制系統(tǒng)
原系統(tǒng)采用凸輪系觸發(fā)控制信號，利用五個調整好的凸輪，來實行工作循環(huán)及節(jié)拍，控制各執(zhí)行機構的動作。在執(zhí)行灌裝過程的五個步驟，即：電器聯(lián)鎖，泵工作，閥工作，旋蓋和清洗，要求凸輪在達到一定角度時五個凸輪配合工作。此方法雖然也能滿足控制的要求，但是凸輪位置要求較高，調整麻煩，設備的裝配、調整帶來困難，而且，當生產過程中的工藝參數(shù)發(fā)生變化時，調整起來相當困難。原系統(tǒng)凸輪系結構如圖2所示。
圖2 凸輪系結構圖
新設計采用PLC和旋轉編碼器實現(xiàn)對各執(zhí)行機構的精確控制，使控制系統(tǒng)模塊化，設備的零部件數(shù)量、結構大為簡化。同時通過與文本顯示器相結合，還能根據(jù)包裝產品的不同，方便快捷地修改工藝參數(shù)，省去了原始控制面板的設計與生產，具體結構如圖3所示。
增量式旋轉編碼器的特點是每產生一個輸出脈沖信號就對應一個增量位移角，利用S7-200的高速計數(shù)器指令(HSC)來實現(xiàn)精確讀取旋轉編碼器的轉角，從而實現(xiàn)對空間凸輪所轉過的角度進行檢測。當脈沖數(shù)表明空間凸輪轉過所要求的角度時，PLC就發(fā)出指令，要求各執(zhí)行機構執(zhí)行相應的動作，即實現(xiàn)灌裝、旋蓋和清洗。高速計數(shù)器的最高計數(shù)頻率取決于CPU的型號，CPU224有6個高速計數(shù)器，6個單相計數(shù)器，均為20kHz的時鐘速率。
1.電機2.旋轉編碼器3.減速器4.凸輪分度器5.出袋口6.清洗裝置7.旋蓋裝置8. 文本顯示器9.灌料裝置10.壓注裝置11.料箱 12.加熱水箱
圖3灌裝機主要結構圖
4 控制系統(tǒng)時序圖及程序流程圖
控制系統(tǒng)的時序是非常重要的控制工程網版權所有，既要緊湊，又要滿足各個工序要求，只有安排得好，各執(zhí)行機構才能合理執(zhí)行各自的動作。原系統(tǒng)采用凸輪系對設備各執(zhí)行機構進行控制，改造后采用PLC、位置傳感器及旋轉編碼器等來完成控制。
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