孙永亚 刘亚飞 丁文亮

摘要：在20世纪70年代，控制系统在运行过程中，所需要的的最核心的零件，就是可编程控制器。可编程控制器它的优点是能够完成多种用途的功能，性能稳定，与其他设备相比可靠性较高。也是基于自身的优点，可编程控制器在工业快速发展的今天，应用已经越来越广泛。当然，随着科学技术的进步以及人们对设备自动化程度要求的提高，可编程控制器在现实的使用过程中，也可以完成更多的功能和操作。因此，与该技术相对应的成品种类越来越多样复杂化。根据全自动包装机的特点，结合PLC技术和生产工艺，本文分析了高速纸包装自动包装机的控制系统。以期调查结果可以为相关工程项目提供参考。

关键词：PLC控制;卷纸包装机;生产工艺;系统设计

1卷纸包装机工作原理

顾名思义，卷纸包装机就是将来自纸仓库的纸卷以普通纸卷的速率包装。

卷纸包装机的具体流程主要分四步完成，第一步为卸料，在原料架放置卷纸。第二步为发送指令，在进行这一步骤的时候，需要放入卷电机以及卷棒，用固定的颜色表示相对应的长度。当卷棒上的长度显示为L时，放卷电机就会直接发出指令，可以说向切纸装置进行指令操作发布是根据色标值而进行的。此装置是使用变频的方式进行调整速度的，在工作时，凸轮会产生旋转，从而带动刀的转动，然后经过凸轮上的设备可以判断凸轮所在的方向，最后进行切断的指令操作，在此过程中，切刀是向上操作的，目的就是将卷纸切断，形成一个一个单独的单元。在此步骤进行到一定的程度时候，色标上会再次出现相对应的信号，此时，切刀的运作方向由上变下。并且色标颜色的变化，可以调整电机的运作频率，调整切刀的工作频率也可以使切刀的操作更加便捷。第三步是整理，将切割好的纸片进行整理，然后放入纸片库，借助相对应的机器将整理好的纸片送到操作台，最后，经过托盘的运动，可以将整齐的卷纸推动起来，变成卷纸球。

只有在工艺盘和辅助机构结合的情况下，才可以顺利的完成此项操该结构中的V形雕刻数量为8个，有三个处理站单元，将纸张放入槽中，包裹普通纸，旋转并整理要包装的纸卷，将其放置在处理托盘上，然后依次发送至待加工位置处理。通过皮带转动发动机驱动处理盘旋转。接下来，进行具体操作。操作过程如下：1号站的目标是工作台的装载。2号站可在夹紧机构单元的帮助下完成一系列的操作，例如前进、抓紧、旋转等;接着，将纸球由托盘送出，纸片由空心台送出。最后，在3号工位，根据重力特性，将包装好的产品放在成品仓库中。

目前，最简单便捷的顺序控制当时就是采用移位寄存器，其主要的工作程序为：设定一寄存器，移位的时间设置为120ms，并且每个移位寄存器对应一个相对应的V型槽，然后进行操作控制。

上料信息是从2号工位发送，其操作是通过推动空心台将纸张向上移动。一般需要490ms～640ms的时间，纸盘将纸球推送上去的时间不的超过640ms。同时，处理盘槽V的移动速度相同，假设处理盘的位置在第一站时，处理盘的当前状态应该是停止前进，然后延迟150ms的时间，当空心台的的状态为无纸张时，可以缓慢移动并按下行程开关，此时生成停止的动作命令。同时，托盘会停止工作，相对的，上料的工作也会停止。当延迟时间到达一定的时间，此时就会出现与上述相同的操作步骤，那就是托盘和放纸的空心台动作。也可以说他们的动作步调都是一致的。但是相反的是插纸板。

当位置到达工位2时，此时，处理盘处于停止的状态，即延迟回到250ms，同时也会发出上料信号的动作。250ms后，工艺板和卡片的动作顺序依次停止，考虑到自然状态下存在惯性，此时会产生一个小角度，即纸球与插入板之间的夹角。此时，包装纸完全包裹在纸球上。假设插入板再次缩回时会接触边界开关，此时夹钳开始进行运动，利用三根夹杆抓住包装的两边，此时另一个动作开始，即嵌套边缘的指令，也就是窝边。当嵌套边缘到达必要位置时，机构部件捷爱士向后缓慢移动。此时整个初级包装过程就完成，样品落下，完成这一步骤所需时间综合为880ms。由于此包装程序中的PLC数字化周期为120ms，因此一分钟内只能包装60个包装。

2可编程控制系统控制方案的设计

与其他工业控制系统相比，西门子S7-300系列PLC具有最佳的扫描速度。也是最基本的组件，从指令开始，1000个指令的时间大约需要0.3ms。考虑到材料、机械和电力等综合因素，该角色项目执行要完成的预定义功能，还需要在实验室进行成功调试。

可编程逻辑控制器具有多种分类，也可以服务多个对象。例如，张力控制可以根据拆开和切割的过程来执行，包装和进料可以由双向控制来完成。同时，他们具备一个相同的特点，那就是对象相对密集。

集中控制系统中的组件可以连接，它们依赖于1/0。在该角色的设计过程中还采用了一种方法，即在连接来自受控对象的数据和状态转换的过程中，不增加额外的特殊信号线。这种控制方法的特点之一是它們之间的距离不远，并且可以同时接触不同场合，独特的主机控制模式也有更高的要求。因此，与其他模式相比，缺点是风险相对较高。1/0远程控制与集中控制的相似之处在于控制结构单元的独特性。另一个特点是，可以分散控制系统。其大多应用在中型、分散对象和低工程成本场合。

3系统的运行方式

在该文中，考虑到纸包装机的有效运行，采用自动和手动相结合的方法。鉴于运行模式的设计特点，本项目采用了一种特殊的方法，即停止运行。PLC控制器采用正常、临时和紧急三种停机模式。根据运行期间控制系统的要求和包装机运行的周期性工作模式，在以下两种情况下可以停止运行，分别是第一个是工作的结束;第二个是停机操作命令出现失误或设备出现故障时的异常情况，因此系统采用硬件切断电源的方式，可使系统立即停机。

4结论

本文主要介绍了卷纸机的工作过程，详细论述了卷纸机的工艺流程，包括运行过程，详细讨论了影响因素及有效改进的具体操作方法，最后给出了包装机控制系统的设计方案，介绍了控制系统的选择、工作模式、硬件和配置，此研究结果将会对相关工程项目具有参考价值。

参考文献

[1]冯硕.基于PLC的全自动粮食包装机电气控制系统的设计[J].农机化研究，2019，41（12）：205-209.

[2]于佳，孙荣国，宋金楷.基于PLC的智能全自动包装机的创新设计[J].农业科技与装备，2019，No.291（03）：38-39.