自动装箱机系统PLC控制系统设计

引言

    在自动包装流水线中，装箱机是整线系统运行的核心，包装机械虽不是产品直接生产机械，但它却是实现生产自动化所必需的。主要生产的装箱机整机运行平稳可靠，包装效果牢固美观配置高，主要元器件选用国际著名品牌设备操作简单，易于保养维护。

    目前在国内外产品生产中广泛应用，不但可以提高生产效率，减轻劳动强度，改善工作条件，降低生产、运输成本，同时对产品起到装饰作用，增强产品的市场竞争力，而且能满足清洁卫生的要求，适应大规模生产的需要。自动装箱该设备主要有机械、气动及控制等部分组成。

1.装箱系统的结构及工作原理

1.1自动装箱系统的结构

    该自动装箱系统属于上升型装箱系统，为实现全自动包装过程，由以下几部分组成:①纸箱供送部分主要有纸箱储存区、纸箱等待机构、纸箱输送机构;②待装箱产品输送部分主要有待装箱产品定位输送传送带、分箱机构;③纸箱装箱部分主要有上升机构、产品自动下沉机构，还有装完箱后自动输送机构等。其结构示意图如图1所示。

1-   纸箱供送部分;2-待装箱产品输送部分;3-纸箱装箱部分;4-装箱后自动输送部分                   图1 装箱系统结构示意图

1.2开箱装箱封箱系统的工作原理

    自动装箱机能自动将包装物整形排列，装入打开的纸箱中，并完成不干胶封口等动作的装箱设备，所有动作都是全自动完成的。大多数自动装箱机采用新型为组合结构，包括成箱装置、整列装置、充填装置和封箱装置等功能单元，分别完成相应的功能动作，各装置都安装在同一主机架上。成箱装置的箱坯架在上方，充填装置在成箱装置正下方，整列装置在充填装置的前方，封箱装置在充填装置的后方。采用P.L.C+ 触摸显示屏控制。设有缺瓶报警停机，无瓶不装箱安全装置。大大方便操作、管理、减少生产人员和劳动强度，是自动化规模生产必不可少的设备。

2.控制系统的设计

    装箱系统因其动作复杂、干扰信号多、包装产品品种、规格多等特点，因此可编程控制器(PLC)被应用在其控制中，这是因为PLC具有工作可靠、抗干扰能力强、与工业现场信号直接输入、输出连接容易、编程简单、安装维修方便等优点。

2.1控制系统组成

    该开箱装箱封箱系统控制系统的主要任务是根据待装箱产品的工艺流程对各部分进行协调控制，控制动作主要包括:纸板供送、待装箱产品输送、纸箱装箱开箱、喷胶封箱整形。为完成以上各动作要求，本设备控制系统主要由PLC、各种光电开关、接近开关、磁性开关、电磁阀、交流伺服电机及其控制系统等部分组成，其控制原理如图2所示。

图2控制系统图

图3伺服驱动器图

图4系统通讯图

图5主要电机供电控制图

2.2PLC选用

    CPU 226 CN DC/DC/DC，24 输入/16 输出6ES7 216-2AD23-0XB8，与原300系统通讯方便。

2.3I/O地址的分配

    根据PLC的输入、输出点数及控制要求，该开箱装箱封箱系统I/O地址的分配如表1所示。

2.4PLC外部接线图

    根据装箱系统输入、输出点数及控制要求的需要，本控制系统选用西门子226PLC，其外部接线如图6所示。

2.5程序和外部元器件图

    开箱装箱封箱系统控制复杂，动作协调性高，因此在控制中除应用了PLC作为主控单元外，还用到了光电开关、接近开关、交流伺服电机等元件，保证该设备的高可靠性。在该包装设备编程过程中考虑到调试、维修的需要，其工作模式设置了手动和自动两种控制方式。

表1 I/O地址分配值

图7外部光电、气动元件流程图

图8  PLC程序

3.结论

    自动装箱系统在客户现场应用属于免维护，达到客户要求，得到用户好评！

参考文献

•     啤酒装箱机控制系统PLC设计

•     西门子200用户手册

•     火腿肠装箱机包装线的设计