文 献 综 述
可编程控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC。自上个世纪七十年代以来由于受到计算机、集成电路发展的影响，PLC就是在这种情况下产生的新型工业设备控制器。与传统的控制设备相比它的优点主要有功能强大、可靠性比较高、操作简单、占用空间小等，随着生产的发展它目前已经被广泛应用与各个生产领域，并得到好评。
针对包装码垛生产线，设计了一种通过采用PLC进行控制的全自动包装码垛生产线。它能够实现对整个生产线的全自动化控制。实际运行结果表明，该控制系统可靠、稳定，实时监控能力强，能满足实际生产需要。
包装机械在社会生产中的使用范围比较广泛，无论是在工业生产中还是在农业生产中这种机械都被广泛使用。近几十年来在科技进步的影响下，生产力发展水平也得到迅速提高，劳动力不断地从生产中被解放出来，自动化的生产设备受到了广泛欢迎。在这种情况下关于包装生产线上包装袋的搬运问题的研究受到了人类的重视。进入二十一世纪以来，随着我国加工制造业的不断发展，包装码垛机械在生产中发挥的作用日益强大，对国民经济的发展产生了重要影响。
由于历史和现实原因的影响我国的工业发展水平比较低，包装机械的发展和发达国家相比还存在一定的差距。解放后轻工业有了一定程度的发展，但并没有形成完整的产业链。改革开放以来随着国民经济的发展，我国对于包装设备的研究已经取得了一定的成果，技术水平不断提高产品的种类不断增加，产量也得到了大幅度提高。目前我国的包装机械工业得到迅速发展，在整个国民经济发展中占据重要地位。
III
基于PLC的包装码垛机控制系统设计
一、 系统整体设计
目前我国的包装设备生产企业在实际发展中还存在着许多不足之处，主要问题有专业化生产水平低，除沿海地区的企业进行专业生产其他的大多数都是兼业生产。长久以来包装生产线的自动化水平还比较低，只能实现包装还不能实现全自动的生产，对于劳动力数量的要求还比较高。 鉴于各国均有类似的情况下，将PLC可编程控制设计程序应用在工业机器人上，通过不断的实践摸索，逐渐形成了完善的包装设备运行体系，并在工业及生产运用中不断的完善。
一、 系统结构简介
包装码垛自动生产线是一个典型的机电一体化系统。全自动包装重袋码垛生产线的组成部分主要包括自动称量包装机、全自动上袋机、自动缝纫封口机、重量检测机和全自动码垛机等。 整条生产线可实现对散状物料的自动称量、包装、码垛作业。 应用范围广，适用于各种包装袋的堆垛需求。自动化程度高（全自动压平、全自动转袋、全自动分层编组）。所有包装袋的袋口朝里，垛形美观、牢固。较传统的人工码垛效率高，节省了人工投入。可适应多种材质和尺寸的托盘。结构合理，设备稳定性高.该包装码垛机自动控制系统集中了PLC 、传感器、电机驱动、气动等先进技术，系统运行稳定可靠，码垛速度快，垛型整齐、美观。系统结构如图1.1所示。
1、吸袋装置2、供袋装置3、取袋装置4、横进装置5、下料装置 6、吸袋7、折边机8、缝纫机9、金属检测及重量检测装置
IV
10、转位11、光电开关12、行程开关13、码垛机
图1.1 系统结构图
(一) 工艺流程
包装码垛机可自动将来自工厂的物料称重、封口，随后执行设定好的PLC程序将物料自堆码，使物料堆码后利用搬运和输送。其工艺流程图如图1.2所示。
来自主工厂的物料传感器称重料斗电子称重机组封口机码垛系统仓库 图1.2 工艺流程图
1. 称重单元
物料自储料斗将物料放入包装秤的给料装置，如果秤斗中的物料重量达到最初设定的标准时，称重端就会发出信号，这时给料装置就会自动停止加料，随后电子包装秤等待装袋机的投料信号。称重单元流程如图1.3所示。
物料自储料斗粗级给料细级给料称重料斗 图1.3 称重单元
2.包装单元
包装单元的工作流程是一旦自动装袋机完成上袋之后，称重箱就会自动打开卸料翻门把称重箱内的物料投入到包装袋中之后装袋机就会张开夹袋器，最后包装袋经过整形设备与立袋输送设备的作用而进入到自动折边机，当缝口机旁边的光电开关检测到包装袋后，缝纫机开始工作，缝合包装袋，包装单元流程如图1.4所示。
自动上袋级完成上袋称重箱打开翻门投料自动折边机缝纫机 图1.4 包装单元
3. 输送检测单元
包装袋经过倒袋整形机进入金属检测机及重量复检机，合格的包装袋则顺利通过自动捡选机，再经喷墨打印及输送设备，将包装袋输送到码垛单元。输送检测单元流程如图1.5所示。
包装袋金属检测打印码垛单元 图1.5 输送检测单元
4.码垛单元
转位机根据码垛工艺要求将料袋依次按PLC内设定好的码放形状循环做转位处理，最后由码垛
V
机将包装袋堆码到托盘上，一垛的层数由事先设定的数值决定。当码垛盘码满时，输送系统将码垛盘输送至指定地点，等待下一步输送过程。码垛单元流程如图1.6所示。
料袋转位机编组机推袋、压袋和分层码垛和排垛 图1.6 码垛单元
（二) 总体方案设计
包装码垛自动生产线的组成部分主要包括动力系统、机械结构、计算机控制、传感器技术与执行元器件等。其中生产线是由包装与码垛构成的，这两部分所包含的机械设备主要有自动定量包装机、自动上袋机、封口机、倒袋机、金属检测机、重量检验机、拣选机、码垛机等。通过PLC可以实现对生产线的自动控制，如果生产线在生产过程中发生故障系统将会自动报警。PLC控制系统对整个生产线的运行发挥着至关重要的作用，所以整个控制系统必须具有可靠性高、能力强的特点，这样才能对生产线的平稳运行提供保障。 工作原理框图如图1.7所示。
变频器光电传感器升降电机变频器分层电机称重传感器传输电机PLC接近传感器转位电机编组电机触摸屏电磁阀气缸
图1.7 原理框图
VI
二、 控制系统软件设计
一 编程软件概述
S7-200可编程控制器使用STEP7-Micro/WIN32编程软件进行编程。STEP7-Micro/WIN32编程软件是基于Windows的应用软件，具有功能强大的特点，它的主要作用是用来开发程序同时也可以对程序的运行进行有效监督。 加上汉化后的程序，可在全汉化的界面下进行操作。
STEP7-Micro/WIN32的基本功能是协助用户完成开发应用软件的任务，例如创建用户程序、修改和编译原有的用户程序，在对程序进行编辑过程中编辑器能够自动检查程序的语法是否有误。另外，它的功能还包括对程序文档进行加密管理。对于PLC的工作方式、参数与运行监控，也可以通过这种软件来实现。
二 程序控制逻辑
包装码垛自动生产线控制系统可分为供袋、取袋、装袋、折边和封口、倒袋和输送、金属检测和重量检测部分、转位和编组控制部分、推袋和分层部分、升降机控制部分、托盘和垛盘输送机控制部分、托盘仓控制部分，之间通过联锁来进行整个系统的控制。 (一)自动供袋控制逻辑
自动供袋机是由供袋器、吸袋器、袋子传送器、接袋器、取袋器等部件组成。程序开始执行时，垂直气缸下降同时吸袋真空装置接通开始运行，系统开始检测吸袋真空装置的真空值是否达到设定的限度，如达到则吸盘开始吸住包装袋。吸住后吸袋气缸开始缓慢上升直到达到系统设定的上限，如果没到设定的值则继续吸起袋子。当吸袋气缸完成运动后。倾斜气缸开始运动准备将袋子送入供袋辊子，在这过程中倾斜气缸会检测袋子是否达到倾斜限位，如果未达到则继续运行吸袋动作。当上述运动都完成时各气缸复位吸盘断真空，所有动作将等待再次运行。自动供袋控制流程图如图2.1所示。
VII