随着我国经济的快速发展和生产制造企业自动化水平的逐步实现，企业对于降低劳动强度,提升生产效率越来越重视，化肥、粮食等颗粒物品对称重包装质量以及包装效率的要求日益提高，由此也促进了企业对于称重包装生产线的现代化改造UF。传统的人工包装以及搬运由于劳动强度大、生产效率低等缺点，已不能满足企业现代化自动生产的需要。目前国内全自动化称重包装码垛设备主要依赖进口，国产生产厂家较少,因此全自动化称重包装码垛设备的国产化，对于提升我国企业自动化水平,实现重要设备独立自主具有重要的现实意义。
全自动称重包装码垛生产线是集机、电、气于一体的高技术机械设备，它主要应用于食盐、粮食、化肥以及医药等行业中的粉、粒等物料的全自动包装，即对包装过程中的称重、供袋、取袋、送袋、折边、封袋、编码打印、产品检测、产品传送、码垛、托盘和垛盘的输送等工作过程全部实现自动化。可编程控制器(PLC)因其具有抗干扰能力强、可扩展性强、可靠性高、可编程能力强等优点,因此在环境相对恶劣的工业控制领域中得到了广泛应用。基于此本文提出了一种基于PLC的全自动包装称重生产线控制系统，采用欧姆龙CJ1M-CPU13PLC以及电源、I/O等模块相组合的方式实现对称重生产线全自动控制，上位机采用维纶MT6071IP触摸屏对整个称重包装生产线的运行状态进行监测与控制。
1自动称重包装生产线工艺流程
自动称重包装码垛生产线三维结构如图1所示。自动称重包装码垛生产线能够自动的完成称重、供袋、取袋、装袋、封口、输送、重量复检以及码垛等工作任务。称重包装生产线中主要机械系统包括自动称重秤系统、倒袋系统、输送系统、重量复检系统、剔除系统、码垛系统、托盘输送系统、控制系统等。

工艺流程可总结为:物料从自称重系统的料斗进入包装秤的给料装置中，通过粗料和细料供给系统完成粗料和细料的混合完成物料的混配。当自动称重系统中的压力传感器检测到物料重量与目标重量相同时，则传感器将信号传送到PLC中，PLC发出停止加料命令加料系统停止加料，整个加料称重循环完成，此时称重机等待下一次称重加料信号。当自动装袋机完成上袋后，传感器检测到信号后称重箱中的卸料翻门打开,物料落入包装袋中,卸料完成后翻门被关闭,包装袋经过折边机进行自动折边,之后进入缝口机，当缝口机中的传感器检测到有包装袋经过时，缝纫机开始进行缝合包装袋动作，且自动的将缝合线割断。包装袋之后经过输送机被送入到重量复检机进行产品重量检测，当产品被检测到不合格时，包装袋经过自动筛选机时就会被自动剔除，而符合标准的产品将以此通过喷墨打印机等设备，最后到达码垛机系统中，码垛机器人按照规定的排列方式进行自动摆放,在完成码垛任务后。称重包装码垛生产线整个流程如图2所示。

2控制系统硬件设计
根据包装工艺流程,本文釆用了“HMI+PLC"的控制模式，控制系统硬件结构如图3所示。PLC可编程控制器作为触摸屏与各信号传感器之间的桥梁，将触摸屏与各个信号紧密连接起来。因此触摸屏、PLC、I/O输入输出模块等组合在一起便构成了全自动包装码垛生产线控制系统。

2.1触摸屏
触摸屏(touchscreen)又称为“触控面板”、“触控屏”，可以取代机械式按钮面板，并通过液晶显示画面生成生动的影音效果。触摸屏一般接收触头等输入信号，当接触液晶屏幕上的图像按钮时，屏幕上的触觉反馈系统可依据设定好的程式驱动各种连接装置，其作为一种全新的输入输出硬件，已成为目前最简单、方便的人机交互设备。本系统所要求的触摸屏性能并不是很高，但应用场合可能是化肥厂、面粉厂等较恶劣的工作场合，所以要求所选择的触摸屏性能可靠，使用寿命长,为此本系统触摸屏选择台湾威纶型号，通过该触摸屏可实现生产线参数的输入，并实时对生产线目前的生产状态等信息进行显示。MT6071IP系列触摸屏具有多个串口(RS-232/RS-485)可同时与下位机实现通讯，拥有400MHz的32位RISC处理速度、输入电源为24VDC,能够实现一分钟的500VAC超高耐压。
2.2PLC
根据称重包装码垛生产线工作流程，选择模块式的PLC,主要组成单元有CPU模块、电源模块、基本I/O模块和通信模块。对机器人系统进行扩展时，只需要在原系统上增加相应的功能模块，就可以完成功能的添加，设计成本低、效率高。为尽可能提高包装生产线生产效率,要求所选择的CPU处理速度较高，又能支持多种功能模块的添加，经过对欧姆龙PLC各系列CPU模块的比较,选用的CPU模块为CJ1M-CPU13。
该PLC系统功能模块较多，考虑到今后功能模块的扩展，选择输出容量较大的电源模块，型号为CJ1W-PA205R。该模块电源电压为AC100-240V,DC5V输出容量5A,DC24V输岀容量0.8A,总消耗功率为25W。数字量输出信号主要有流水线的控制信号、抓手气缸的控制信号等，选择的输出模块型号为CJ1W-OD211,该模块为16点晶体管输出，开关能力为DC12-24V0.5A,外部连接形式为可卸端子块。由于PLC采用模块式，输入输出信号增多时,只需添加相应的模块即可。
根据称重包装生产线控制系统的要求,控制器需要和触摸屏进行数据传输通信。CJ1M-CPU13含有一个USB接口连接PC机,主要用于程序的下载与调试，另一个RS-232C口与触摸屏连接,完成上位机界面的传输。系统需要选择一个串行通信模块与示教器等设备通信，具体的型号为:CJ1W-SCU21-VI,该模块含2个RS-232C口，每个端口都可以选择协议宏、上位链接、NT链、串行网关等功能。RS-232C采用全双工传输方式，传输速度：4800,9600,19200、38400、57600、115200bps,8位数据位格式，奇偶错误校验方式，传输距离15m以内。
3控制系统软件设计
触摸屏MT6071IP与CJ1M通过串口RS-232CS实现通信，触摸屏首先通过参数设置画面向PLC寄存器中输入参数，主画面向PLC发出命令,并由触摸屏显示PLC中开关量的状态以及寄存器中数字变量的值,PLC在将动作指令按照程序逻辑分配到各执行机构中，同时采集生产线现场数据，对信号进行处理，并将数据上传到触摸屏中，由触摸屏进行动态显。
该触摸屏软件程序中主要包括主控界面、参数设置界面以及监控三大部分。主控界面中主要包括启动、停止、自动模式以及手动模式,控制画面如图4所示，参数设置界面如图5所示。报警画面中主要显示生产线中的报警信息,主要包括仓物料报警、加料不足、加料过重、秤门未关、放料失败、总重量超重、手加料不足、手加料过多等等。结合报警画面中的信息，生产线的工作人员可以及时发现故障并排除故障，保证生产线的生产正常进行。报警界面如图6所示。

全自动包装码垛生产线中的逻辑控制程序主要包括以下几个模块:自动供袋子程序、自动取袋子程序、自动装袋子程序、拆边缝口子程序、倒袋输送子程序、重量检测剔除子程序以及码垛分层子程序。在此处给出了称重包装码垛生产线控制系统软件采用模块化设计，主要分为电子称重模块、自动供袋模块、自动取袋模块、自动装袋模块、拆边缝口模块、倒袋输送模块和重量检测剔除模块，上述模块主要通过联锁进行协调控制，此处给出电子称重模块软件流程图，如图7所示。
4结语
本文以称重包装码垛生产线为研究对象，以欧姆龙CJ1M-CPU13PLC以及电源、I/O等模块相组合的方式实现称重生产线全自动控制，并用威纶触摸屏MT6071IP实现了上位机对称重包装生产线生产全过程的实时监控。本文所设计的PLC和触摸屏相结合的全自动称重包装码垛生产线控制系统充分发挥了PLC和触摸屏的技术优点，该控制系统自动化程度高，实时监控能力强,程序结构简单易于扩展，有效提高了企业生产效率，并大大降低了工人劳动强度。

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