随着自动化程度的提高，包装机的操作、维护和日常保养更加方便简单，降低了对操作人员的专业技能要求，提高了生产效率和产品质量，有效减轻了职工的劳动强度并降低能源和资源的消耗。传统的敞口包装机采用继电器控制线路，其主要缺点是接线复杂、触点误动作多、故障率高、自动化程度不高。PLC 作为一种基于工业电气控制特点设计的自动化控制产品，因其功能强、成本低、编程简单、体积小而逐步取代了继电器控制线路。液压设备以其“柔性”动力传动和单一的直线驱动力，使系统具有较长的生命周期和较高的工作效率。因此，自动化包装机控制系统首选液压传动与PLC 电气控制系统相结合的电液控制系统。
1 PLC 简介
1.1 PLC 的定义
PLC 的定义有许多种。国际电工委员会（IEC）对PLC 的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。
PLC 具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC 在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，是无法取代的。
1.2 PLC 的构成
从结构上分，PLC 分为固定式和组合式（模块式）2 种。固定式PLC 包括CPU 板、IO 板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC 包括CPU 模块、IO 模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。
1.3 PLC 故障处理
如果PLC 停止在某些输出的地方，一般是处于中间状态，则查找引起下一步操作发生的信号。编程器会显示那个信号的ONOFF 状态。
如果输入信号，将编程器显示的状态与输入模块的LED 指示作比较，结果不一致，则更换输入模块。若发现在扩展框架上有多个模块要更换，那么在您更换模块之前，应先检查IO 扩展电缆和它的连接情况。
如果输入状态与输入模块的LED 指示一致，就要比较一下发光二极管与输入装置（按钮、限位开关等）的状态。若两者不同，测量一下输入模块，如发现有问题，需要更换IO 装置，现场接线或电源；否则，要更换输入模块。
若信号没有输出或输出的状态不同，就得用编程器检查输出的驱动逻辑，并检查程序清单。检查应按从右到左进行，找出第一个不接通的触点，如没有通的那个是输入，就按第二步和第三步检查该输入点。要确认使主控继电器不影响逻辑操作。信号是定时器，而且停在小于999.9 的非零值上，则要更换CPU 模块。
如果该信号控制一个计数器，首先检查控制复位的逻辑，然后是计数器信号。
2 自动敞口包装机控制系统工作原理
整个系统由液压系统和电气控制系统组成。液压系统由4 种主要元件组成，即动力元件（气压泵）、执行元件（气压缸）、控制元件（电磁阀）、辅助元件（称重控制器、皮带机等）。其
自动敞口包装机执行结构比较简单，属于顺序控制结构，气压缸动作完成之后必须回到原来的位置上，否则就会启动报警系统。
各工序简述如下：（1）设备开始运行，动力元件（气压泵）开始运行。（2）执行元件（气压缸）打开。（3）当包装带套在下料口时，执行元件（气压缸）闭合，将包装袋闭合。（4）上部下料阀门打开，称重控制器工作，设定重量的物料进入包装机小料仓。（5）下部下料阀打开，物料进入包装袋，到设定重量的公差范围内闭合。（6）执行元件（气压缸）打开，将包装袋落入运输皮带上，就结束了一个自动控制过程。
3 自动敞口包装机电气控制系统的设计
3.1 电气控制系统硬件设计
PLC 是整个控制系统构成的核心，动作传输信号采用按钮、限位开关直接和PLC 输入端相连，简单易于实现。PLC 输出端直接和主要控制信号、指示信号、报警信号及控制器件相连。各种控制逻辑以及时间控制完全在PLC 内部通过编程实现。为保证系统的安全，该设备除了料门气压缸外，其余所有气压缸的回位都有行程开关作为位置指示。气压缸的伸出是按时间控制，其回缩是行程控制。当气压缸在规定时间内的回位动作信号没有返回，则控制系统立即报警以提醒工作者注意，但系统本身并不动作。
采用以PLC 为核心的控制装置在系统设计中，其选型与应用程序是其中的2 个关键所在。正确合理地选用PLC 尤为重要，它涉及整个PLC 控制系统的配置、程序设计和控制要求的实现。根据对工艺的分析及对各种特殊功能的设计，整个控制系统的实现需要20 个输入点和18 个输出点，考虑到生产工艺的改进及系统的可塑性，选用日本三菱公司的FX2N-48MR 可编程控制器。其IO 端子及内部继电器分配如下文所述。输入：X0—自动开关；X1—电动机启动；X2—包装袋打开；X3—气压缸闭合；X4—上部下料阀门打开；X5—称重控制判别；X6—料仓阀门打开；X7—下部下料阀门打开；X10—判别公差范围；X11—气压缸打开；X12—释放包装袋控制信号；X13—变频调速；X14—下料方式；X15—切口方式；X16—温度控制；X17—湿度控制；X20—定点停靠；X21—面板显示；X22—电压功率微调；X23—紧急停止。
输出：Y0—电动机运转；Y1—加压；Y2—气压缸闭合；Y3—上部下料阀门打开；Y4—称重控制判别；Y5—料仓阀门打开；Y6—下部下料阀门打开；Y7—判别公差范围；Y10—气压缸打开；Y11—释放包装袋控制信号；Y12—电动机异常信号；Y13—气压缸闭合异常信号；Y14—上部下料阀门异常信号；Y15—下部下料阀门异常信号；Y16—料仓阀门异常信号；Y17—气压缸打开异常信号；Y20—释放控制异常信号；Y21—报警器。
内部继电器：T0～T11，功能为定时器；M8002，功能为初始化。
3.2 电气控制系统软件设计
根据自动敞口包装机工艺流程可知，其工作过程是典型的顺序控制，故采用顺序设计法。控制程序分为手动控制和自动控制。其中手动控制主要用于设备的调试和检修，正常生产是运行在自动控制状态。为避免误操作，在编程时尤其要注意联锁保护。
顺序控制设计法是一种对那些按动作的先后顺序进行控制的系统，适宜使用顺序设计法编程，而且在顺序控制设计法编程时，顺序功能图能很清楚地表示各个工作点的功能、点与点之间的转换顺序及其转换条件。
4 结语
采用PLC 设计系统，可以缩短设计周期，安装调试十分方便。特别是程序部分，可事先在实验室调试好，现场只要把事先调试好的程序输入PLC，在工艺条件满足的情况下，设备即可投入运行。由于PLC 自动控制的灵活性，可在现场改变某些工艺参数，改变动作顺序，增加系统功能。该控制系统运行稳定、操作简单、维护方便，具有一定的推广价值。

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