0引言

中國作為世界煙花爆竹的生產大國，其煙花生產企業大部分散落在鄉鎮，存在生產設備落後、勞動人員密集、勞動生產率低、安全隱患嚴重等問題。彩珠筒為一種手持燃放煙花產品，品種規格多種多樣, 其生產工藝過程主要有卷筒、裝藥、外裝潢紙的裹包及打捆等。目前，彩珠筒的生產機械自動化水平較低。彩珠筒的包裝主要是人工方式，其工作效率較低，勞動強度較大，且工作人員在惡劣的環境下作業，存在較大的安全隱患。因此，如何實現彩珠筒生產機械化和自動化成為研究熱點。

氣動技術即氣壓傳動與控製技術，是當前機械設備中發展速度最快的技術之一。它具有結構簡單、成本低、維護簡便等優點，被廣泛應用於汽車、 機床、包裝機械、食品機械、印刷機械中⑵。

針對目前市場上彩珠筒的包裝工藝不能實現全自動流水線生產，且其生產過程中安全性低等問題，本文設計了一種全自動的彩珠筒包裝機控製係統,米用氣動係統與PLC ( programmable logic controller )相結合的控製技術對包裝機的工作過程進行控製⑴。該控製係統通過彩珠筒的全自動送料、壓 緊、供紙、輸紙、包裝、卸料等一體化動作，準確定位彩珠筒，實現了彩珠筒包裝的自動化，並保證了包裝過程的安全性，大大減少了人工服務，提高了生產效率，降低了生產成本。

1控製係統設計

I. 1包裝機工藝流程

該包裝機是從傳統工藝轉為機械化、自動化的生產，其工藝流程⑴為：送料一壓緊-供紙-輸紙T 包裝T卸料，如圖1所示。輸紙包括輸送包裝紙和刷 膠，由輸紙電機帶動傳送帶與刷膠輻來完成。為實 現上述工藝流程，本文設計了包裝機控製係統，控 製包裝機完成送料、壓緊、供紙、輸紙、包裝、卸 料工作。控製係統配置了4個裝有磁感式傳感器的有 杆氣缸，並且每個氣缸的出氣口、入氣口均裝有單 向節流閥，用來調節氣體K8凯发登录入口控製速度。

圖2中，卸料、送料、壓緊分別由有杆氣缸A, B, C,以及2個單向節流閥和一個二位五通電磁閥進行 控製；供紙由有杆氣缸D和2個單向節流閥，以及 一個二位五通電磁閥與一個二位二通電磁閥進行控 製:氣動係統各部分的工作流程如下。

1 )送料即將工件送至包裝部位。送料氣缸B活 塞上的永久磁環檢測氣缸活塞位置，控製電磁閥通

圖1包裝機工藝流程圖

圖2氣動係統原理圖

1.2氣動係統工作原理

自動包裝機氣動係統由4個部分組成，即送料、 壓緊、供紙、卸料。氣動係統原理圖如圖2所示。

電，從而來改變氣缸的運動方向。二位五通電磁閥 換向改變送料氣缸B的移動方向。節流閥控製送料 氣缸B的移動速度。二位五通電磁閥YA2接電，送 料氣缸B向右移動，節流閥控製氣缸速度，使其運 動至磁感應式傳感器2B2位置，傳感器2B2發出信號- 電磁閥YA2失電，送料氣缸向左運動，運動至磁感 應式傳感器2B1位置，傳感器

2. 2B1發出供紙信號。供紙即將包裝紙供送到輸送部位。二位二通 電磁閥YA5接電，真空吸盤運作吸紙，二位五通電 磁閥YA4接電，供紙氣缸D向左運動，節流閥控製 氣缸的移動速度，當供紙氣缸D運動至磁感應式傳 感器4B1位置，傳感器4B1發出信號。二位二通電磁 閥YA5和二位五通電磁閥YA4失電，吸盤停止運作， 供紙氣缸D向右運動，運動至磁感應式傳感器4B2位 置，傳感器4B2發出壓緊信號。
3. 壓緊即將包裝紙盒工件壓緊。二位五通電磁 閥YA3得電，壓緊氣缸C向下運動，運動至磁感應 式傳感器3B2位置，傳感器3B2發出信號。控製包裝 電機開始運動並對工件進行包裝，同時，控製器控 製一定時間，以保證包裝完成後，二位五通電磁閥 YA3失電，壓緊氣缸C向上運動，運動至磁感應式 傳感器3B1位置，發岀卸料信號。
4. 卸料即將包裝好的工件脫離包裝部位。二位 五通電磁閥YA1得電，卸料氣缸A向左運動，運動 至磁感應式傳感器1B1位置，傳感器1B1發出信號。 二位五通電磁閥YA1失電，卸料氣缸A迅速回到磁 感應式傳感器1B2位置，發出送料信號。
5. 更換工件，進入下一個循環。
6. 當按下停止按鈕時，係統需等到每個工序都 完成後，才能複位，並停止工作。當按下急停按鈕 時，係統會立刻停止工作。

2包裝機PLC控製係統設計

2.1硬件配置和I/O表分配

根據包裝機的實際輸入/輸岀，考慮包裝機的性 能要求和實際需要，結合三菱FX2N係列PLC的特 點四，本文選用FX2N係列FX3U-32MR的PLC,其可 以為工廠自動化生產提供很大的靈活性和較強控製 能力。按照工藝流程和氣動係統控製要求，對PLC的 I/O地址進行分配，如表1所示。

由表1可以看出，本文將啟動、停止、氣動回路 的各磁性開關作為輸入信號，將氣動係統的各電磁 閥、包裝電機作為輸出信號。PLC控製係統按照包裝 機的工序流程進行相關動作。

2.2控製係統順序功能圖

順序功能圖又叫做狀態轉移圖，它是描述控製 係統的控製過程、功能和特性的一種圖形，其思想 是將控製設備的一個周期劃分為若幹個工作步，並 且明確表示每一步要執行的輸出以及步與步之間的 轉換。根據自動包裝機的工作動作要求⑴，該自動包 裝機的順序功能圖如圖3所示。

2.3係統控製流程圖

PLC具有豐富的編程指令、良好的軟件設計環 可釆用梯形圖(ladder diagram, LD )、順序功能

，

圖(sequeential function chart, SFC )和指令表 (intermediate language, IL)等基本的編程語言'時。本 文釆用順序功能圖編程，編程軟件為FXGP。先利用 計算機進行編程和調試，調試成功後，通過接口電 纜將控製程序下載到PLC中。

根據控製係統的順序功能圖，設計了包裝機的 控製流程圖，如圖4所示。由圖4可以看出，該工作 過程和包裝工序表達清楚，轉移條件明確。

圖4 PLC程序控製流程圖

3結語

本文根據彩珠筒煙花外包裝機各個工藝先後動 作的順序，設計與研製了 “PLC-傳感器-氣動元件” 組成的典型氣-電一體化控製係統向，即彩珠筒包裝 機控製係統。自動裝配機的控製器的 PLC該係統從根本上解決了人與煙花包裝的分離， 並且為實現煙花爆竹產品流水作業生產提供了依據 和保障，把勞動力從密集型產業中釋放出來，提高 了安全性，為今後煙花爆竹生產過程中其他工藝流 程的機械化提供了一定的基礎。

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