張慶軍++叢云霞++劉曉陽(yáng)

[摘 要]針對(duì)包裝碼垛生產(chǎn)線，設(shè)計(jì)了一種基于PLC的全自動(dòng)包裝碼垛生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)以WinCC V7.0監(jiān)控軟件為上位機(jī)，以西門子S7-400PLC為控制核心，實(shí)現(xiàn)了對(duì)全自動(dòng)包裝碼垛生產(chǎn)線的控制。實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，該控制系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定，實(shí)時(shí)監(jiān)控能力強(qiáng)，能滿足實(shí)際生產(chǎn)需要。

[關(guān)鍵詞]包裝碼垛生產(chǎn)線；PLC；控制系統(tǒng)；上位機(jī)

中圖分類號(hào)：TP 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）16-0374-01

全自動(dòng)包裝碼垛生產(chǎn)線是機(jī)電一體化高技術(shù)設(shè)備。通過(guò)對(duì)上位機(jī)WinCC V7.0監(jiān)控軟件的組態(tài)，達(dá)到對(duì)包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線的各個(gè)工序的實(shí)時(shí)過(guò)程監(jiān)控，有利于對(duì)包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線運(yùn)行過(guò)程所出現(xiàn)的故障，及時(shí)維修、解決。傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)由于線路復(fù)雜、故障率高，因此很難滿足自動(dòng)化生產(chǎn)線的需要；相反，以PLC為控制方式的控制系統(tǒng)具有運(yùn)行穩(wěn)定可靠、抗干擾能力強(qiáng)、功能強(qiáng)大、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化等特點(diǎn)，所以被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的各種控制過(guò)程中。綜合各方面因素，本系統(tǒng)采用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)全自動(dòng)包裝碼垛生產(chǎn)線的控制，極大提高了生產(chǎn)效率，減少勞動(dòng)成本，提高了生產(chǎn)自動(dòng)化水平。

一、簡(jiǎn)述全自動(dòng)包裝碼垛生產(chǎn)線系統(tǒng)組成

全自動(dòng)包裝碼垛生產(chǎn)線主要是對(duì)各個(gè)工序：稱重、供袋、裝袋、折邊、封袋、倒袋整形、金屬檢測(cè)、重量復(fù)檢、批號(hào)打印、轉(zhuǎn)位編組、碼垛、托盤和垛盤的輸送等作業(yè)過(guò)程進(jìn)行全程監(jiān)控，從而簡(jiǎn)化了生產(chǎn)線工序結(jié)構(gòu)，減少了人工操作，提高了生產(chǎn)效率，提高了包裝質(zhì)量。通過(guò)PLC程序控制對(duì)整個(gè)自動(dòng)生產(chǎn)線工作過(guò)程進(jìn)行全程控制，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)工作，具有故障報(bào)警、顯示及自動(dòng)連鎖停機(jī)功能。全自動(dòng)包裝碼垛生產(chǎn)線系統(tǒng)主要有以下幾部分構(gòu)成。包裝機(jī)械單元。電子稱重機(jī)、自動(dòng)供袋機(jī)、自動(dòng)裝袋機(jī)、轉(zhuǎn)位輸送機(jī)、編組機(jī)、推袋壓袋機(jī)。碼垛機(jī)械單元。分層碼垛機(jī)、升降機(jī)、托盤倉(cāng)?？刂葡到y(tǒng)單元。PLC控制、人機(jī)界面、WinCC V7.0監(jiān)控軟件。

二、控制系統(tǒng)硬件組成

根據(jù)全自動(dòng)包裝碼垛生產(chǎn)線整體設(shè)計(jì)指標(biāo)及作業(yè)要求，其控制系統(tǒng)應(yīng)滿足如下要求。實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)控制各工序的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)線的高速、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。實(shí)時(shí)監(jiān)控能力高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)性好。人機(jī)界面友好、編程簡(jiǎn)便，操作簡(jiǎn)單。硬件結(jié)構(gòu)緊湊，具有一定的可擴(kuò)展性，易于維護(hù)。

全自動(dòng)包裝碼垛生產(chǎn)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，下位機(jī)采用西門子S7-400 PLC進(jìn)行控制，上位機(jī)采用西門子WinCC V7.0監(jiān)控軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，各組成部分通訊連接采用工業(yè)以太網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線。S7-400 PLC采用模塊化設(shè)計(jì)，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。電源模塊（PS）。它為CPU模塊、數(shù)字量模塊等提供電源。故障診斷模塊。CPU在識(shí)別到故障或編程錯(cuò)誤時(shí)，將立即調(diào)用對(duì)應(yīng)的中斷組織塊（OB），相應(yīng)的中斷程序及時(shí)處理故障。通信模塊。為上位機(jī)（WinCC V7.0）對(duì)下位機(jī)（PLC、變頻器等智能設(shè)備）之間的信息流通提供通信渠道。

三、控制系統(tǒng)軟件組成

3.1 全自動(dòng)包裝碼垛生產(chǎn)線工藝流程

全自動(dòng)包裝碼垛生產(chǎn)線主要對(duì)粉、粒、塊狀物料實(shí)現(xiàn)稱重、供袋、裝袋、折邊、封袋、倒袋整形、金屬檢測(cè)、重量復(fù)檢、批號(hào)打印、轉(zhuǎn)位編組、碼垛、托盤和垛盤的輸送等自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程。其生產(chǎn)工藝流程主要有以下：自動(dòng)供袋。當(dāng)按下包裝碼垛生產(chǎn)線準(zhǔn)備就緒按鈕時(shí)，系統(tǒng)各部分歸位為初始狀態(tài)，當(dāng)吸袋垂直氣缸電磁閥接通時(shí)，氣缸下降并且吸袋真空裝置接通工作，當(dāng)吸袋真空閥達(dá)到設(shè)定值時(shí)，吸袋垂直氣缸開始上升，吸盤吸住袋子上升，當(dāng)上限位開關(guān)打開時(shí)，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?zhàn)?。完成吸袋操作。自?dòng)取袋。當(dāng)上一工序完成后，自動(dòng)取袋裝置開始工作，袋子被送到斜托板上，同時(shí)橫進(jìn)裝置到達(dá)生產(chǎn)線裝袋位置時(shí)，觸發(fā)磕頭裝置傾斜，由限位開關(guān)進(jìn)行限位，同時(shí)觸發(fā)真空電磁閥，實(shí)現(xiàn)真空吸袋，延時(shí)后，吸住袋并磕頭裝置立起，斜托板上升回到原來(lái)位置，完成整個(gè)取袋動(dòng)作。送袋、開袋、裝料。當(dāng)上一工序完成后，送袋、開袋、裝料裝置開始工作，初始狀態(tài)時(shí)，開袋、抱板與大夾子處于張開位置，橫進(jìn)裝置向包裝線取袋方向減速移動(dòng)，檢測(cè)到位后，抱板與大夾子閉合。橫進(jìn)裝置向包裝線裝袋位置減速移動(dòng)，由限位開關(guān)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(shí)夾輥氣缸動(dòng)作，完成夾送動(dòng)作。之后卸料門打開，開始裝袋。折邊、封袋。當(dāng)上一工序完成后，折邊、封袋裝置開始工作，包裝袋通過(guò)夾口整形機(jī)和立袋輸送機(jī)進(jìn)入自動(dòng)折邊機(jī)，經(jīng)過(guò)折邊后，光電開關(guān)檢測(cè)到包裝袋后，觸發(fā)縫紉機(jī)工作，縫合包裝袋。

3.2 上位機(jī)的組態(tài)

上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用西門子WinCC V7.0自帶的組態(tài)軟件進(jìn)行組態(tài)。WinCC V7.0軟件具有模塊化結(jié)構(gòu)，支持現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，具有自己的網(wǎng)絡(luò)體系和通信功能，能方便快捷的與下位機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，組態(tài)監(jiān)控技術(shù)為快捷的數(shù)據(jù)采集、過(guò)程監(jiān)控、生產(chǎn)控制提供了基礎(chǔ)平臺(tái)。WinCC V7.0監(jiān)控軟件畫面的工作流程主要包括以下上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)碼垛機(jī)械單元畫面。當(dāng)點(diǎn)擊監(jiān)控畫面碼垛機(jī)械系統(tǒng)按鈕時(shí)，可以查看分層碼垛機(jī)、升降機(jī)、托盤倉(cāng)等板塊的監(jiān)控信息，并且可以對(duì)這些板塊根據(jù)需要進(jìn)行操作。上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)包裝機(jī)械單元畫面。當(dāng)點(diǎn)擊監(jiān)控畫面包裝機(jī)械系統(tǒng)按鈕時(shí)，可以查看電子稱重機(jī)、自動(dòng)供袋機(jī)、自動(dòng)裝袋機(jī)、轉(zhuǎn)位輸送機(jī)、編組機(jī)、推袋壓袋機(jī)等板塊的監(jiān)控信息，并且可以對(duì)這些板塊根據(jù)需要進(jìn)行操作。上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警畫面。當(dāng)全自動(dòng)包裝碼垛生產(chǎn)線出現(xiàn)故障或錯(cuò)誤報(bào)警時(shí)，報(bào)警指示信號(hào)自動(dòng)彈出，可以點(diǎn)擊主畫面報(bào)警記錄按鈕查看，并根據(jù)相應(yīng)提示信息進(jìn)行操作。上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置畫面。當(dāng)全自動(dòng)包裝碼垛生產(chǎn)線要進(jìn)行某個(gè)動(dòng)作時(shí)，要通過(guò)參數(shù)設(shè)置畫面進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，點(diǎn)擊主畫面的參數(shù)設(shè)置按鈕，進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置畫面。參數(shù)設(shè)置主要涉及控制參數(shù)、工藝參數(shù)。

結(jié)語(yǔ)：

本文以全自動(dòng)包裝碼垛生產(chǎn)線為研究對(duì)象，以西門子S7-400 PLC為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了全自動(dòng)包裝碼垛生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)，并用WinCC V7.0軟件作為上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)生產(chǎn)全過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控。本文所構(gòu)建的全自動(dòng)包裝碼垛生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)能充分發(fā)揮了PLC、WinCC V7.0的技術(shù)特點(diǎn)，具有高度自動(dòng)化、實(shí)時(shí)監(jiān)控能力強(qiáng)、功能完善、運(yùn)行穩(wěn)定等突出特點(diǎn)，具有廣闊的工業(yè)應(yīng)用前景。

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