0引言
本文所述的全自動液體灌裝機主要服務於食用油包裝、石油化工等液體灌裝行業，可以對食用油、油漆塗料、潤滑油、防凍液、蠟油等進行高速、高精度的灌裝，並將灌裝好的成品自動碼垛，實現了灌裝、碼垛的全自動化。
灌裝線采用氣壓—機械傳動方式，具有自動和手動兩種工作模式，在自動狀態下，灌裝主機可以自動進行大、小K8凯发登录入口的灌裝切換以及達到設定重量後自動關閉閥門，然後通過輸送帶將灌裝完成的桶輸送到壓蓋工位自動進行壓蓋操作。碼垛機可以自動將成品油碼成用戶設定好的行數X排數X層數的形式，並將碼好的垛盤輸送到存放區。整個控製係統采用PLC、觸摸屏以及智能稱重儀表聯網組成，充分發揮了PLC和觸摸屏可靠性高、抗幹擾能力強以及編程方便的優點，而稱重儀表的使用使得達到重量時的控製反應更為迅速，PLC與稱重儀表的通訊連接使得布線更為方便、控製輸入點數也得以減少[1,2]。
1灌裝機控製係統的設計
全自動液體灌裝線主要由灌裝主機和碼垛機兩大分係統構成。在整個係統的控製上采用獨立控製的體係結構，即用戶可以根據實際情況單獨使用其中一部分，若同時使用時係統提供了可靠的連鎖保護及協同工作能力。
1.1灌裝主機控製係統
灌裝過程采用兩級控製，即在開始階段將閥門全部打開，而在將要達到設定的灌裝值時，將大K8凯发登录入口的閥門關閉，采用小K8凯发登录入口進行最後的灌裝。灌裝主機控製係統主要由觸摸屏、PLC、稱重儀表以及各種開關構成。觸摸屏實現了友好的人機操作界麵，提供了狀態監控、重量顯示、參數設定、故障顯示等功能。PLC完成了輸送線的啟/停、閥門的開/關控製。稱重儀表將壓力傳感器的模擬信號轉換為數字信號，並將經過濾波等處理後的結果通過串口傳送到PLC，且其本身具有兩個數字輸出點，可以直接對閥門進行控製。

在灌裝主機的程序設計中，PLC與稱重儀表的數據交換是編程的難點。通過稱重儀表的控製麵板可以設置通訊的波特率、數據長度、停止位、校驗位、ID號。稱重儀表的通訊協議已經固化到儀表本身，通訊的數據需要轉換為ASCLL碼，在通訊的過程中可能會受到幹擾而發生錯誤，因而在稱重儀表的協議中規定數據傳輸采用BCC碼進行檢驗，BCC校驗碼的方法就是將要傳送的字符串的ASCLL碼以字節為單位作異或運算，並將所得結果作為指令的一部分速度大為提高，從而提高了整個係統的灌裝精度[3]。整個灌裝主機的控製係統流程圖如圖1所示。
1.2碼垛機控製係統
碼垛機控製係統主要由觸摸屏、PLC、旋轉編碼器及各種開關構成。PLC通過高速計數器讀取編碼器的數值，控製運送小車達到指定的層和列。通過觸摸屏可以根據用戶的需要設定碼垛的層數、行數以及列數。在整個灌裝係統工作時，碼垛機可以提供給主機多種信息，實現了係統的聯鎖控製[4]。碼垛機控製係統的結構圖如圖2所示。
2灌裝機控製軟件的實現
2.1灌裝主機的控製程序

傳送出去，接收方接到數據後再對相應的數據進行同樣的運算，並跟接收到的BCC碼進行比較，如果一致說明本次數據傳送成功，如果不同則將本次得到的數據拋棄，並告知發送方重新發送[5,6]。當PLC收到稱重儀表的數據後進行轉化得到壓力傳感器的實際重量值，並在觸摸屏上進行顯示。當用戶進行灌裝參數的修改時，PLC的程序中也須將所要傳送的數據轉換為ASCALL碼，並計算得到BCC校驗碼形成數據串一起傳送到稱重儀表[7]。
在PLC的程序編製中，由於灌裝重量需要進行實時更新，采用了定時中斷每隔100ms向稱重儀表發送一次命令，請求儀表將其采樣值傳送到PLC，同時打開了端口接收中斷將稱重儀表返回的數據進行處理。PLC程序除要完成數據的互相交換任務外，還需對大量電機、電磁閥進行控製。圖3是主機控製程序的邏輯結構圖。
2.2碼垛機的控製程序
在碼跺機控製係統中采用旋轉編碼器來判斷輸送小車的目的行與層，這與傳統碼跺機采用行程開關來判斷行與層相比，既節約了成本又提高了控製的準確性。旋轉編碼器采用普通的計數器其準確的數值無法獲取，西門子PLC提供了高速計數器指令，高速計數器累計CPU掃描速率不能控製的高速事件，可以配置最多12種不同的操作模式。西門子PLC提供的6路高速計數器對其所支持的時鍾、方向控製、複位和啟動都有專用的輸入點。根據碼跺機控製係統的實際需要，在控製程序的編製中使用了高速計數器2、4，采用的是模式10，模式10為A/B相帶複位的正交計數器模式，PLC接收來自編碼器的兩相脈衝信號，當A相超前於B相，順時針轉動，反之A相落後於B相，逆時針轉動，如果複位信號接通，計數器即清零[5,8]。
HSC2用來獲取輸送小車的層坐標，HSC4用來獲取輸送小車的行坐標。以小車行坐標的控製為例說明程序的實現方式，首先打開中斷29（HSC4當前值等於預置值時響應），當小車運動的位置與設定的第一行坐標相等時則響應中斷29，在中斷程序中將下一行的坐標裝載到HSC4的預置值中，以此循環就可以準確控製小車到達指定的行，實現小車的自動控製。在碼跺機的控製程序中，除需準確控製小車到達目的行、目的層，還需對跺盤倉跺盤的輸送，何時抓桶、放桶等動作進行控製[5,9]。圖4是碼跺機控製程序的邏輯結構圖。
3結論
本文介紹了全自動液體灌裝機控製係統的設計與實現方案，對液體灌裝機兩大分係統灌裝主機與碼跺機的控製結構進行了較為詳細的闡述，對PLC與稱重儀表通過串口進行通訊的實現以及PLC高速計數器的應用做了比較全麵的介紹。對於液體灌裝機來說，對其性能的考核主要包括灌裝速度、精度以及長期運行的可靠性，我們所研製的全自動液體灌裝機在這幾個方麵都得到了市場的認可，取得了較為滿意的性能指標。
 

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