西门子黔东南州PLC模块总代理商

1前言

近年来，随着经济的迅速增长和人民生活水平的不断提高，作为传统行业之一的包装工业，呈快速发展态势，是人们普遍看好的“朝阳产业”，随之而来的就是包装机应用需求的大幅增长。机电一体化技术已越来越受到各方面的关注，它在改善人民生活、提高工作效率、节约能源、降低材料消耗、增强企业竞争力等方面起着极大的作用。

在机电一体化技术迅速发展的，随着自动化技术的发展，包装机已全部实现了自动化。自动包装机一般分为半自动包装机和全自动包机两种，由人工供给包装材料（容器）和内装物，但能自动完成其它包装工序的机器称为半自动包装机，自动完成主要包装工序和其它辅助包装工序的机器称为全自动包装机。

本文介绍了和利时公司新一代小型一体化PLC在DXD系列包装机上的应用，该应用在提高包装机自动化方面取得了很好效果，具有很好的推广前景。

2系统概述

DXD系列包装机广泛应用于食品、医药、化妆品、化工、茶叶、种子等颗粒状、片状、粉状及半流体状物料包装。北京某包装机械制造有限公司是生产DXD系列自动包装机及灌装机的厂家，其生产的DXD系列自动包装机及灌装机行销海内外，得到用户的普遍好评。

和利时公司PLC事业部技术人员对该类型包装机运行环境进行了现场考察和反复研究，充分考虑到了现场环境的不同地域特性（俄罗斯、广州等），在可靠性、稳定性等方面做了大量工作，提出了基于HOLLiAS-LECG3小型一体化PLC的控制系统。实际运行效果表明，基于G3系列PLC的控制系统达到了预期效果，大大提高了设备的自动化水平。DXD全自动包装机要求加料、制袋、充填、封口、剪切、撕口等工序全自动完成，包装速度、制袋长度可以调整。采用HOLLiAS－LECG3PLC控制的DXD全自动包装机是集机电一体化、光电检测、步进电机自动跟踪纠偏等功能于一体的多用途自动包装机，该包装机具有电眼跟踪、PLC控制、无级变速纠偏等功能，计量jingque，符合行业标准，并且具有性能稳定、操作维护方便、效率高等特点，保证了包装袋的长度稳定，图形美观。

根据工艺要求，DXD全自动包装机采用PLC进行自动控制，包含两个关键的步进电机的协调运行。选用1块24点CPU模块LM3106做为整个控制系统的核心部分，LM3106不仅可以处理普通的DI、DO、AI、AO点，还包含三路高速脉冲计数输入和两路高速脉冲输出，其输出频率大可达20KHz。选用深圳人机电子有限公司的5.7"蓝色STN液晶触摸屏MT506L作为人机界面。

3系统设计

采用PLC控制的DXD全自动包装机可以实现自动制袋、自动上料、自动计量、自动封装等多项功能，并可对生产过程进行实时监控，完成自动诊断、自动报警和数据上传等功能。根据工艺要求，DXD全自动包装机的控制系统由人机界面操作及显示系统、制袋控制系统、送料计量控制系统、封装及剪切控制系统组成。

DXD全自动包装机的输入、输出信号参见表1。

人机界面操作及显示系统如图1和图2所示。根据用户要求，设定并显示包装容量、制袋长度、每分钟的包装速度，系统可jingque显示出实际产量（袋数）和准确计量数（填充量），能够对计量数手动清零，具有正常的启动、停止及点动按钮。设置画面带有权限保护，能够方便调用光电眼控制及其它辅助控制系统选择开关和多料混装选择开关。

下面对DXD全自动包装机的各控制部分做一简单说明。

制袋控制系统：制袋过程的启停有两种控制方式，即机侧按钮和人机界面操作。无论采用哪种方式，当操作者按下启动按钮时，拉袋电机根据触摸屏设定的各种参数工作，步进电机进给，PLC实时检测步进电机的进给量。当达到设定范围时，开始判断拉袋到位传感器，传感器信号为ON时，拉袋到位，步进电机进给停止，计数加1。在整个制袋过程中，触摸屏实时跟踪、显示各个数据变化，一旦有故障（如电机堵转等）或是不合理的数据出现，整个机器就会停止，并强行在触摸屏上显示并报警，同时向上位机传送故障内容。参数设定参见表2。

送料计量控制系统：送料计量启动信号为ON时，送料开始，送料用伺服电机根据触摸屏设定的参数工作。PLC实时检测填充量，伺服电机根据计量值的不同完成加速填充、均速填充、微量填充，填充结束进给到位。在全部的送料过程中，触摸屏实时跟踪、显示各个数据变化，一旦有故障（如电机堵转等）或是不合理的数据出现，整个机器就会停止，并强行在触摸屏上显示并报警，同时向上位机传送故障内容。参数设定参见表2。

封装及剪切控制系统：为了保证机器及人员的安全，首先判断封装及剪切数据的合理性。若数据不正确，包装机处于保护状态，并在触摸屏上显示警告内容。若数据正确，PLC根据实时采集到的数据进行计算，每袋在进料结束后输出封装。根据触摸屏设定的剪切值进行对比，条件满足输出Q0.0完成剪切。包装机封装及剪切过程保证不在制袋过程中进行，必须加以互锁。

4结束语

经过长时间的调试和生产实验，LM3106已在DXD全自动包装机上得到实际应用。系统在包装机上的成功运行表明，HOLLiAS-LECG3系列小型一体化PLC功能完善、性能可靠，是小型PLC的代表，具有先进、经济、实用、可靠、灵活的显著特点，不仅提高了系统的安全性和经济性，而且大大提高了系统的灵活性，为不同客户的不同需求提供了灵活的解决方案。

2.3 切换连接的脚本逻辑解释
        以变量trigger_PLC2触发过程Connection_PLC2为例解释切换脚本的逻辑：
(A) 变量trigger_PLC2表示PLC2的Clock Menory Byte的第4位，即每0.8秒0/1变化一次，其数值更新触发过程Connection_PLC2。
(B) 首先执行初始化，即确认连接PLC_2正常，而连接PLC_Changer_12默认指向连接PLC_1。
(C) 然后执行连接PLC_1的状态检测，变量con_state_PLC1累加1；如果连接PLC_1正常，则变量trigger_PLC1同样触发过程 Connection_PLC1，这样变量con_state_PLC1即被复位为1，连接PLC_Changer_12依然指向连接PLC_1。
(D) 如果连接PLC_1中断，trigger_PLC1不会触发过程Connection_PLC1，这样变量con_state_PLC1一直累加，不会复 位，直至大于10；此时执行连接切换，将连接PLC_Changer_12指向连接PLC_2，并标识连接PLC_1无效。
(E) 如果连接PLC_1和PLC_2都无效，则尝试切换连接将PLC_Changer_12指向连结PLC_2。
        以变量trigger_PLC1触发过程Connection_PLC1切换连接的逻辑同上。
        在Schedule tasks中触发过程Connection_lost的逻辑解释如下：
(A) 每隔一分钟判断变量con_state_PLC1/2的值：连接PLC_1/2正常时，将变量con_state_PLC1/2设置为5；
(B) 而当变量con_state_PLC1/2大于等于5时，标识连接PLC_1/2无效。
        根据上述过程的脚本逻辑，变量con_state_PLC1/2的值和连接PLC1/2的状态对应关系如表1所示。

表1
 

2.4 下载调试项目
        将项目编译后下载到Comfort Panel后，做以下调试：
(A) 初始时，Comfort Panel和S7-400H PN的连接正常，变量trigger_PLC1/2在0/1变化，变量con_state_PLC1/2基本上在1/2变化，连接默认指向连结PLC_1，如图13所示。

图13

(B) 拔掉连接PLC_1的网线，连结PLC_1中断，变量trigger_PLC1无效，变量con_state_PLC1为100，连接PLC_Changer_12切换到连接PLC_2，如图14所示。

图14

(C) 重新连接PLC_1的网线，连结PLC_1恢复，变量trigger_PLC1在0/1变化，连接PLC_Changer_12依然保持到连接PLC_2，如图15所示。

图15

(D) 手动停止PLC2，变量trigger_PLC2不再变化，不再执行过程Connection_PLC2中对变量con_state_PLC2的复位操 作，变量con_state_PLC2为100，连接PLC_Changer_12切换到连接PLC_1，如图16所示。