由於以紙、塑料薄膜、複合材料為包裝材料的生產線得到越來越廣泛的應用,包材的準確傳送顯得尤為關鍵[1],特別是在多級傳動電機同步運行控製中,各傳動電機在升速或降速的過程中要求多級傳動電機能夠及時地同步運行。本文以全自動包裝機生產線控製係統的設計為背景,介紹PLC在同步控製係統中的應用。
1全自動包裝機工作原理
包裝機是一個多控製點、多傳動的複雜機械控製裝置[2],其工作原理如下:
1)啟動主電機時,主電機帶動設備上相關機械傳動裝置運行,印刷電機也開始運行,同時其他電器也處於運行狀態,例如:加熱器、空壓機、複合泵等都開始工作。
2)當包裝袋經過著墨、烘幹之後進入切刀部分,由主切刀切成要求的袋長,之後開始進入糊口部分,這樣就要求主電機與印刷電機之前的速度達到匹配,才不至於使包裝袋褶皺。
3)包裝袋進入糊口部分時,要經過塗膠、上膠、加熱部分之後進入底貼部分,從而與底貼色帶粘合之後進入下一環節。其中底貼色帶由底貼電機帶動,而其也與主電機在速度上有一個嚴格的匹配關係,這樣就達到了袋子底部粘貼的合格性。
經過底貼環節之後,由傳送帶送到出袋部分,再由電磁閥控製其數量之後以要求的數量送出。其工作原理見圖1。

2控製係統硬件設計
卷紙包裝機控製係統主要器件包括上位機、PLC、變頻器[3]等。它們的選擇都是以在保證功能的前提下盡可能地選擇可靠性高和使用方便的產品為依據,具體情況如下:
2.1上位機
上位機選用德國某公司的TP170B[4]。
S7-300PLC在全自動包裝機中的應用是一種觸摸屏操作麵板,其特點是:基於MicrosoftWindowsCE操作係統,可使用所有SIMATICS7CPU進行操作,滿足比較複雜的功能要求。該單元裝配有用於MPI和PROFIBUS-DP的接口,該接口既可用於與SIMATICS7/M7控製器相連,同時也可與基於PC係統的WinCC相連接。可采用包括中文在內的近10種不同國家的文字顯示。組態可直接移植到其他類似的SIMATIC人機界麵的產品中。
2.2下位PLC的選型及其模塊配置
在進行這項工作之前,需要對控製對象和控製任務進行統
計和分析[5]。然後確定係統的規模、機型和配置。據統計,該包裝機控製係統[6]需要配置如下的不同性質的I/O點:17個開關量輸入;54個開關量輸出;7個模擬量輸入;1個模擬量輸出。根據對上述控製任務的分析,本項目選擇了SIEMENS的模塊化中小型PLC係統S7-300,它能滿足中等性能要求的應用,應用領域相當廣泛。其模塊化、無排風扇結構、和易於實現分布,易於用戶掌握等特點,使得S7-300成為各種從小規模到中等性能要求控製任務的方便又經濟的方案。S7-300係列所具有的多種性能遞增的CPU和豐富且帶有許多方便功能的I/O擴展模塊,使用戶可以完全根據實際應用選擇合適的模塊。當任務規模擴大並且愈加複雜時,可隨時使用附加的模塊對PLC進行擴展。SIMATICS7-300所具備的高電磁兼容性和強抗振動、抗衝擊性,更使其具有最高的工業環境適應性。它具有很強的計算能力和完善的指令集,以及通過MPI接口,適用於高速的過程處理需要。本係統所用的主機模塊是CPU315-2DP,可以通過MPI轉接電纜或通訊模塊與計算機進行通訊,再加上其全麵的診斷功能和完善的自我保護技術,使其具有極高的可靠性,極其適合本係統的需求。除此之外,它自帶的STEP7編程軟件功能強大,使用方便,也使開發過程變得簡單快捷。
根據I/O點數的確定要按照實際點數再加20～30的備用量及其特性,配置了如下的模塊,其控製結構見圖2。

1)1個模擬量輸入模塊SM331(AI8＊12Bit):可提供具有12位分辨率的總數為8路的模數轉換通道。
2)1個模擬量輸出模塊SM332(AO4＊12Bit):可提供具有12位分辨率的總數為4路的模數轉換通道。
3)1個數字量輸入模塊SM321(DI32＊24VDC):可提供總數為32路的開關量輸入通道。
4)2個數字量輸出模塊SM322(D032＊24VDC/0.5A):可提供總數為64路的開關量輸出通道。
5)中央處理單元CPU315-2DP。
6)擴展模塊ET200。
3控製係統軟件設計
3.1人機界麵設計
為本係統設置了8個畫麵,其中1#屏是係統主要參數的顯示,包括主電機的速度、出袋個數和出袋累計量,見圖3,出袋個數是指當前出袋的個數,當數值到達出袋的設定值時,該數字自動複位,並重新開始計數。

出袋的設定值在參數設置的窗口中設置,會在後麵介紹如何設置參數中講到,按鈕出袋清零的功能是清除當前出袋個數,從0開始計數;出袋累計是指當日的累計出袋個數。按鈕的累計清零功能是清除當日的累計數量,重新開始計數。
2#屏幕是溫度及其控製的窗口,見圖4。

3.2係統程序設計
係統軟件采用SeimensS7-300編程,用結構化和模塊化的方法設計了項目測試、參數設置、數字量控製、模擬量控製、數據清零5個模塊。軟件功能結構見圖5。

4結論
本文在分析全自動包裝機的工作原理的基礎上,提出了係統軟硬件控製方案,闡述了其控製原理,根據控製點及各控製功能的特點設計了係統的硬件控製電路和軟件程序。該控製係統在包裝廠投入運行以來,整套係統一直運行正常,同步電機起動過程中跟隨性能和穩定性能[7]均有明顯的改善,提高了生產線的運行速度和生產效率,取得了良好的經濟效益,在塑編包裝機械行業具有較好的推廣價值。

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