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摘要:基于已設計的機械及氣動系統，選擇歐姆龍公司CP1H-X40DT-DPLC研制開箱裝箱封箱系統控制系統。并進行了I/O點分配、PLC外部接線圖及程序控制流程圖設計，實現了紙板供送、待裝箱產品輸送、紙箱裝箱開箱、噴膠封箱整形等工作過程的自動控制。具有很高的可靠性和性價比。
0 引言
開箱裝箱封箱系統是隨著包裝工業、相關科學技術及現代物流業發展而發展起來，集機、電、氣、光、聲、磁為一體，在生產過程中把經過內包裝的商品裝入箱子的機械，是產品包裝實現機械化、自動化的關鍵之一。目前在國內外產品生產中廣泛應用，不但可以提高生產效率，減輕勞動強度，改善工作條件，降低生產、運輸成本，同時對產品起到裝飾作用，增強產品的市場競爭力，而且能滿足清潔衛生的要求，適應大規模生產的需要。本課題組在消化吸收國內外先進技術的基礎上，結合我國國情，研制了一種廣泛適應于包裝行業、高效環保的全自動開箱裝箱封箱系統，該設備主要有機械、氣動及控制等部分組成。控制部分是保證該開箱裝箱封箱系統正常、可靠運行的關鍵，文章就控制部分做一介紹。
1 開箱裝箱封箱系統的結構及工作原理
1.1 開箱裝箱封箱系統的結構
該開箱裝箱封箱系統屬于下沉式開箱裝箱封箱系統，為實現全自動包裝過程，由以下幾部分組成:①紙板供送部分主要有紙板儲存區、紙板下吸機構、紙板輸送機構;②待裝箱產品輸送部分主要有待裝箱產品分排輸送傳送帶、分組機構;③紙箱裝箱開箱部分主要有待裝箱產品裝箱機構、產品紙箱下沉開箱機構;④噴膠封箱整形部分主要有主輸送鏈機構、前噴膠、左右噴膠及施壓裝置、整形輸出裝置。其結構示意圖如圖1所示。
1-紙板供送部分;2-待裝箱產品輸送部分;3-紙箱裝箱成型部分;4-噴膠封箱整型部分
圖1開箱裝箱封箱系統結構示意圖
1.2開箱裝箱封箱系統的工作原理
該機最大特點是由一頁根據包裝結構形式需求，經過壓痕的紙板在裝物品的同時自動折疊成紙箱進行裝載物品，其工作原理是:將已灌裝的容器經輸送帶輸送到分組輸送機構進行包裝分組，進入裝箱機構，同時單張紙板由紙板下吸機構將其從紙板儲存區吸下，放到紙板輸送機構上輸送到裝箱機構處，然后隨同容器一起由產品紙箱下沉開箱機構處下降到主輸送鏈機構，在這一過程中，紙板按照折痕進行了初步的開箱，隨著主輸送鏈機構間歇式的輸送過程完成噴膠及施壓粘合、整形輸出包裝機，完成整個包裝過程。其包裝工藝流程如圖2所示。
圖2包裝工藝流程圖
2 控制系統的設計
開箱裝箱封箱系統因其動作復雜、干擾信號多、包裝產品品種、規格多等特點，因此可編程控制器(PLC)被應用在其控制中，這是因為PLC具有工作可靠、抗干擾能力強、與工業現場信號直接輸入、輸出連接容易、編程簡單、安裝維修方便等優點。
2.1 控制系統組成
該開箱裝箱封箱系統控制系統的主要任務是根據待裝箱產品的工藝流程對各部分進行協調控制，控制動作主要包括:紙板供送、待裝箱產品輸送、紙箱裝箱開箱、噴膠封箱整形。為完成以上各動作要求，本設備控制系統主要由PLC、各種光電開關、接近開關、磁性開關、電磁閥、交流伺服電機及其控制系統等部分組成，其控制原理如圖3所示。
圖3控制原理圖
2.2 PLC選用
開箱裝箱封箱系統的工作方式分為手動和自動連續式2種方式，考慮到該設備輸入點數21個，輸出點數15個，可靠性、經濟性，該設備控制器選用歐姆龍公司生產的CP1H-X40DT-D型號的PLC，該型號的PLC是具有24個輸入點和16個輸出點，其中有4軸脈沖輸出，可用來通過伺服控制系統控制交流伺服電機，完全能滿足開箱裝箱封箱系統的控制任務。
2.3 I/O地址的分配
根據PLC的輸入、輸出點數及控制要求，該開箱裝箱封箱系統I/O地址的分配如表1所示。
2.4 PLC外部接線圖
根據開箱裝箱封箱系統輸入、輸出點數及控制要求的需要，本控制系統選用歐姆龍CP1H-X40DT-D型PLC，其外部接線如圖4所示。
2.5 程序流程圖
開箱裝箱封箱系統(http://www.yuzhuangsh.com/)控制復雜，動作協調性高，因此在控制中除應用了PLC作為主控單元外，還用到了光電開關、磁性開關、接近開關、交流伺服電機等元件，保證該設備的高可靠性。在該包裝設備編程過程中考慮到調試、維修的需要，其工作模式設置了手動和自動兩種控制方式，其控制流程圖如圖5所示。
表1 I/O地址分配值
圖4PLC外部接線示意圖
圖5控制流程圖
3 結論
在消化吸收國內外同類開箱裝箱封箱系統的基礎上，更多的使用氣動裝置代替機械裝置，簡化了機械傳動鏈，使該設備運動可靠性更高。本文在對開箱裝箱封箱系統的工作原理及已設計的機械、氣動系統研究的基礎上，對PLC控制器的I/O點數進行分配，并設計了PLC接線圖及程序控制流程圖。研制的開箱裝箱封箱系統價格低，可靠性高，必將大范圍的代替進口設備，改變目前食品、飲料等行業的裝箱現狀，為我國企業提高生產效率奠定了物質基礎。
參考文獻
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