1 前言

包装机械是集机、电、光、磁等为一体的综合性较 强的机械产品，目前正朝着速度更快、性能更强、自动 化程度更高的方向发展。枕式包装机也不例外,它是一 种高效连续包装机，能完成多种物品的包装，要求定位 精度准确，包装速度高。基于PLC和触摸屏技术的枕 式包装机控制系统,可以更好地满足包装生产的要求， 提高生产效率。PLC具有功能强、可编程、智能化等特 点，可根据生产工艺要求编制程序，直接对设备进行控 制。触摸屏简称PT,是专为PLC应用而设计的一种高 科技人机界面产品，具有强大显示和操作功能，对生产 现场进行监控。目前,PLC和触摸屏控制技术已成为 工控领域中一种重要的控制方式。

2系统方案设计

枕式包装机要自动完成制袋、封口、切断、成品输 出等功能。为使包装产品整齐、封口质量好，要求对包 装材料进行准确定位，有效控制热封温度，因此对包装 机的控制要求较高。图1为PLC和触摸屏控制的传动 结构框图。主电机为三相异步电机，经中间机构传入输 送辐和纵封,根据产品生产率要求，其速度由PLC控 制的变频器来调节。包装机横封的运动相对较复杂，封 口时横封速度要慢，使包装材料被可靠封住，空走时速 度要快，以确保横封速度与包装材料的供送速度相匹 配。由于包装材料在输送过程中受张力变化等因素的 影响，使包装材料的供送速度与封切速度不同步而产 生偏差，因此，需随时校正，使封切点位置与色标对正。 鉴于此，横封机构直接由步进电机来驱动，当包装速度 确定后，纵封速度保持不变，再根据袋长(色标间距)要 求，由PLC确定步进电机的转速和转角。另外,检测并 比较色标信号和封切点位置信号，判定封切点位置是 正常、滞后还是超前,从而修正步进电机的转速。不同 包装材料其热封温度也不同，当包装速度高时,热封温 度也高，当包装速度低时,热封温度也低，由PLC完成 对热封温度的检测与控制。

3系统硬件组成

系统PLC选择某公司的FXi"4MR基本型，有14个输入点，10 个继电器输岀点。增加扩展模块FX2N-4AD,它为四通 道输入A/D转换模块，可通过用户配线设定输入，模 拟量范围是4 mA到20 mA或一10 V到10 V DC,最 大分辨率为12位,增加通信模块FXin-232-BD和 FXin-485-BD,用于与其它设备进行串行通讯。

纵横封温度的测量选用热电阻(P.100)和温度变 送模块(WB),WB的输出为4〜20 mA,这2路温度信 号与A/D模块中的二通道相连，加热信号由固态继电 器(SSR)控制；PLC通过A/D模块读取温度信号，与 设定值比较，利用三菱PLC具有的PID指令，进行PID 运算，控制Y2、Y3的输出，实现温控。

封切刀的位置信号由电感式传感器CPS检测，色 标信号的捕捉由光电传感器GD来检测，步进电机选二相混合式步进电机110BYG,该电机最大扭矩可 达10 Nm,步矩角为0. 971. 8。,工作电流最大为6A(可 调)，具有较高的工作频率。步进电机的驱动模块选用 SJ-260型驱动器，该驱动器具有很强的抗干扰性，高 频性能好，起动频率高，运行平稳,CP为SJ-260的脉 冲信号输入端,DIR为电机的正反方向控制端。系统 工作时,PLC检测并比较2个传感器信号，通过PLC 的输出点Y4发出不同频率的脉冲信号来控制 U0BYG的转速，通过输出点Y5来控制110BYG的转 动方向，实现步进电机的正常运行、纠快运行或纠慢运 行。选用三菱变频器,型号为FR-S540-1.5K,用该变频 器的 RS-485 口与 FXjn-485-BD 相连，PLC 通过 RS485 口发出通讯指令，对电机进行调速。PLC通过RS- 485 口最多可与32台变频器实行通讯。