开始 缝纫机 立袋输送 层计数 升降机 供袋 夹口折边 推倒压平 分层 垛盘输送 托盘输送 取袋 充填托起 金属检测 整形 排垛 托盘气缸 送袋 放料门 复检称 推袋 叉装架 开合托叉 斜板 开袋 剔除 编组 结束吗? 抓袋 缩袋口 爬坡过渡 转位 Y 停止 横进取袋 夹袋口 爬坡 转位输送 N 横进送袋 报夹 缓停 缓停压平 开始
图3-2 全自动包装码垛生产线工艺流程图
3.4.2 PLC控制系统硬件设计
PLC控制系统是全自动包装生产线的核心部位，而在包装过程中，动作多，运动复杂，这就要求控制系统具有很高的可靠性、良好的节能措施、很强的故障诊断能力，确保生产的稳定运行。由于包装生产线的各种控制为开关量，动作关系复杂，I/O点数较多，选择日本三菱公司的FX2N系列PLC。
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(1)硬件配置
硬件配置包括FX2N基本单元、FX2N扩展单元、检测组件(光电开关、接近开关、真空开关等)、人机操作接口(按钮、指示灯等)、控制组件(交流接触器、变频器、电磁阀等)以及执行组件(电机和气缸等)。
(2)具体的输入输出扩展
根据对于本生产线的分析，系统需要约130个输入点、160个输出点，总的点数约在290个左右，加上一定的点数裕量，系统总的输入输出点数应该配置在320点左右，而FX2N系统最大的点数是256点，所以决定采取分段控制，将整个系统分成2段，前一段从电子称重机到喷墨打印机，使用一个PLC系统控制，具体的扩展方法是FX2N-128MR+FX2N-48ER各一台，共有点数176个，输入点88个，编号范围是X000～X127，输出点88个，编号范围是Y000～Y127；剩下的后面作为一个控制系统，使用FX2N-128MR+FX2N-16EYR，总点数144个，输入点数64个，编号范围是X000～X077，输出点S0个，编号范围是Y000～Y117。这样系统的总点数为320点，其中输入点152个，输出点168个，可以满足系统的要求。图3-3是I/O扩展连接示意图。
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FX2N-128MR FX2N-128MR FX2N-48ER FX2N-16EYR 前段
后段
图3-3 I/O扩展连接示意图
(3)分配输入/输出点
一般输入点与输入信号、输出点与输出控制是一一对应的。分配好后，按系统配置的信道与接点号，分配给每一个输入信号和输出信号，即进行编号。输入输出继电器可自由选择，与输入点对应的即为输入继电器，与输出点对应的即为输出继电器。全自动包装码垛生产线控制系统包装部分及码垛部分输入输出接口如表3-1、3-2所示。
表3-1 包装部分I、O接口分配
输入 名称 吸袋垂直气缸 吸袋真空装置 吸袋真空阀 上限位开关 倾斜气缸电磁阀 斜限位开关 X001 X002 X003 X004 X005 X006 名称 垂直气缸下降 垂直气缸上升 吸盘 垂直气缸倾斜 斜托板下降 防滑吸盘吸袋 输出 Y001 Y002 Y003 Y004 Y010 Y011
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表3-1 包装部分I、O接口分配
斜托板光电开关 光电开关 真空电磁阀接通 横进装置装袋点限位 倾斜限位 磕头装置到位信号 横进装置取袋点限位 夹抱限位 横进装置移动限位开关 开袋真空检测 夹袋压力检测 打开袋口 横进装置限位 横进装置到位 输送带 倒袋 整形 金属检测 金属信号 重量检测 X010 X011 X012 X013 X014 X015 X020 X021 X022 X023 X024 X040 X041 X050 X051 X053 X054 X055 X056 X057 续表3-1
磕头装置倾斜 真空吸袋 磕头装置立起 斜托板上升 抱板闭合 大夹子闭合 料斗下缩口夹子张开 取袋真空装置打开 缩口夹子向里收 夹辊气缸动作 开袋 抱袋 张开 缩口夹子张开 放料门插入 拍打板上升 敦实 折边 缝口 倒袋气缸伸出 整形气缸动作 检测器声光报警 检选机剔除 横进装置 Y013 Y014 Y015 Y020 Y021 Y022 Y024 Y025 Y026 Y027 Y030 Y031 Y033 Y037 Y040 Y042 Y043 Y044 Y045 Y050 Y051 Y060 Y061 Y100 表3-2 码垛部分I、O接口分配 输入 名称 编组传输光电开关 料袋传输限位开关 推袋挡板关闭 满半层信号 滑台限位开关 推袋前端限位 侧面整形挡板 码垛位限位 压袋限位 压袋返回 分层机满信号 满一层信号 前端推袋挡板 托盘至码垛位 X001 X002 X003 X004 X005 X006 X007 X010 X011 X012 X013 X015 X016 X020 16
名称 转位机转位 编组传输电机 转位传输电机 缓停机运转 推袋 滑台推袋挡板打开 推袋机返回 分层机分层 升降机下降 前端推袋挡板打开 侧面整形 压袋机压袋 托盘输送机 升降机上升 输出 Y071 Y004 Y005 Y006 Y000 Y001 Y002 Y003 Y007 Y074 Y075 Y076 Y020 Y010 表3-2 码垛部分I、O接口分配
升降机上限位 升降机上临界 升降机下限位 分层机开 分层机关 缓停机占位 编组机满 垛盘位空 空托盘到位 托盘叉位置空 垛盘缓冲位置空 缓冲位置限位 托盘上升信号 待传位信号 托盘仓上位 托盘仓中位 实垛盘到位 托盘仓底部位 托盘仓下降 转位机停止 X021 X022 X023 X024 X025 X026 X027 X030 X033 X034 X035 X037 X050 X051 X052 X053 X054 X055 X057 X060 续表3-2
声光报警 排垛输送 托盘仓动作 垛盘输送机 托盘仓声光报警 托盘仓上升 托盘仓下降 托盘叉打开 托盘叉合上 Y030 Y031 Y035 Y036 Y040 Y050 Y051 Y052 Y053 3.4.3 PLC控制系统软件程序设计
包装码垛自动生产线控制系统是基于PLC集成控制的系统，根据本节叙述的程控逻辑的系统整体控制流程图和分布流程图及系统的输入和输出信号，来编制PLC的梯形图。PLC采用循环扫描方式，按梯形图从上而下，从左而右的先后顺序予以执行。下面给出的是程序的梯形图，使用三菱公司全系列编程软件GX-Developer编辑，编程方式是梯形图。
(1)自动供袋控制逻辑和梯形图
当吸袋垂直气缸电磁阀接通时，气缸开始下降，同时吸袋真空装置接通，当吸袋真空阀达到设定值时，吸袋垂直气缸开始上升，吸盘吸住袋子上升，上限位开关打开后，倾斜气缸电磁阀接通，使垂直气缸倾斜，把袋送入供袋辊子，斜限位开关闭合后，倾斜气缸停止运动，吸袋真空吸盘断真空，袋子开始进入供袋辊子。同时，倾斜气缸开始返回，完成吸袋操作，这个过程不断重复进行。自动供袋流程图如图3-4所示。自动供袋梯形图如图3-5所示。
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