0前言
隨著自動化技術的發展，包裝機已全部實現了自動化。自動包裝機一般分為半自動包裝機和全自動包裝機兩種，由人工供給包裝材料（容器）和內裝物，但能自動完成其它包裝工序的機器稱為半自動包裝機，自動完成主要包裝工序和其它輔助包裝工序的機器稱為全自動包裝機。
采用HOLLiASLECG3係列小型PLC控製的全自動包裝機是集機電一體化、光電檢測、步進電機自動跟蹤糾偏等功能於一體的多用途自動包裝機，該包裝機具有電眼跟蹤、PLC控製、無級變速糾偏等功能，計量精確，符合行業標準，並且具有性能穩定、操作維護方便、效率高等特點[1]。
包裝機控製係統的作用是保證工作機械的所有機構能夠嚴格按照預定的順序，協調、有節奏地實現動作的運動和停止，使工作循環周而複始地進行。控製係統對生產效率和工作可靠性的影響很大，因此要求控製係統準確、靈敏、可靠、耐用、調整方便。
PLC是計算機技術與繼電器常規控製技術相結合的產物，是近年來發展最迅速、應用最廣泛的工業自動化控製裝置之一[2]。PLC具有體積小、可靠性高、編程方便等優點，非常適合用於包裝機控製係統[1]。
1包裝機的工作過程
DXD係列包裝機廣泛應用於食品、醫藥、化妝品、化工、茶葉、種子等顆粒狀、片狀、粉狀及半流體狀物料包裝，其包裝工藝流程包括製袋、送料、充填、封口、切袋等工序，如圖1所示。下麵分別說明製袋係統、送料計量係統和封口切袋係統的工作過程。

（1）製袋係統
啟動拉袋電機，則拉袋電機帶動卷筒狀塑料薄膜包裝材料轉動，塑料薄膜包裝材料通過牽引輥輪和製袋器製成包裝袋。每個包裝袋上都有特定的商標和圖案。在自動包裝作業中，保持商品的商標和圖案位置正確是包裝的基本要求。為了保證包裝袋圖案的準確性和包裝袋長度的一致性，在包裝生產線上安裝有色標傳感器，用於檢測和判斷包裝袋是否拉伸到位。當包裝袋拉伸到位時，色標傳感器就發出信號，拉袋電機停止，開始送料計量。
（2）根據送料計量係統
啟動送料電機後，送料開始。在端口處安裝有計數傳感器用於對物料進行計數。計數傳感器用來測定每一規定批次的物料數量，當計數傳感器的計數值達到設定值後，送料電機停止，充填過程結束，開始包裝袋的封口和切袋過程。
（3）封口切袋係統
物料被填到包裝袋後，需要對包裝袋進行封口。包裝袋的封口由封口器完成。每次送料結束後，封口器開始封口。封口結束後，需要對包裝袋進行切袋。包裝袋的切袋由切袋器完成。一般情況下，包裝袋達到一定數量以後再進行切袋，而不是每次充填後，就立即切袋。所以每次充填完成後，需要判斷是否達到切袋的數量。如果達到切袋的數量，則完成切袋過程。否則不完成切袋過程，開始下一個包裝循環。
2包裝過程對控製係統的要求
包裝機的控製要求比較複雜。拉袋電機和送料電機都是步進電機，控製係統的主要作用就是協調這兩個步進電機的運動。在圖1中，色標傳感器和計數器傳感器都是光電傳感器。色標傳感器是用於判斷包裝袋是否拉伸到位。計數傳感器是用於對充填的物料進行計數，以確定充填的數量。這兩個光電傳感器所采集的信號用於控製步進電機的啟停。包裝機需要手動和自動兩種控製方式，在一般情況下用自動控製方式，在調試或者有故障時用手動控製方式。
（1）自動控製方式
按下啟動按鈕，拉袋電機根據預先設定的各種參數啟動。在包裝過程中，必須保證每個包裝袋上都有商標圖案，因此在一定範圍內拉袋電機不能停止。PLC實時檢測步進電機的進給量。如果包裝袋拉伸到位，則色標傳感器的信號為TRUE，拉袋電機停止，送料電機啟動。
送料電機根據預先設定的參數啟動，計數傳感器開始工作，送料開始。每次充填的物料數量都是一定的。在送料過程中，計數傳感器對包裝物料進行計數，測量物料的數量，並把測量值實時送入PLC。當包裝物料的測量值達到預先的設定值時，PLC發出信號，送料電機停止，送料過程結束，封口切袋過程開始。
采用PLC的內部計數器對包裝袋進行計數。送料電機每停止一次，包裝袋計數器加1，實現包裝袋的計數。同時，根據包裝袋的數量，判斷是否切袋。應當確保包裝機的封口切袋過程不在製袋過程中進行，封口切袋過程與製袋過程必須加以互鎖。
（2）手動控製方式
在調試或者緊急情況下，可以使用手動控製方式。在這種方式下，拉袋過程和送料過程可以分別啟動和停止，封口過程和切袋也可以分別啟動和停止。
3包裝機PLC控製係統硬件設計
（1）PLC的選型
根據上述工藝流程和控製要求，PLC控製係統的I/O點共有14個，其中開關量輸入點10個，開關量輸出點4個。根據輸入和輸出的要求，用1個24點HOLLiASCPU模塊LM3106（圖2）作為整個控製係統的核心部分，其I/O點分配如表1所示[3]。

（2）步進電機的選型
本係統的步進電機選用某公司的28BYG250C-SASSMQ-0071型步進電機（圖3），
步進電機驅動器選用某公司的SH-20403型步進電機驅動器（圖4）。PLC的CPU模塊LM3106有兩個高速脈衝輸出端口QX0.3和QX1.1，最高頻率可以達到20kHz，每個端口可以分別與一個步進電機驅動器相連，控製步進電機驅動器的動作，進而控製拉袋步進電機和送料步進電機的運行[3]。

（3）傳感器的選型
在包裝機的控製係統中，使用了色標傳感器和計數傳感器。色標傳感器用來檢測和判斷包裝袋是否拉伸到位，計數傳感器用來測定每一規定批次的物料數量。
色標傳感器選用GDK-111R色標傳感器。GDK-111R色標傳感器具有靈敏度高、響應速度快、抗背景光幹擾能力強、結構緊湊、使用方便等特點，因此能夠可靠地檢測微小色差。GDK-111R色標傳感器上集成了NPN型放大器，PLC需要源型輸入，公共端需要接24V電壓，其響應時間為100μs，測量距離為10mm[3]。
計數器傳感器的選用Keyence的LV-H37係列小光點、長距離、定向反射型激光傳感器，其激光的光點直徑約50μm，檢測距離最長可達100mm，在定位和檢測小物體方麵有著極其突出的表現。與LV-H37係列激光傳感器配套使用的放大器選用Keyence的LV-21A型放大器，其反應時間僅為80μs，每秒可以檢測多達6250個標的物。LV-21A型放大器是NPN型放大器，負載需要接正端，將其接入PLC時，PLC需要源型輸入
（4）包裝機控製係統接線圖
包裝機控製係統的接線圖如圖5所示

4包裝機PLC控製係統軟件設計
（1）根據包裝機的工藝流程和控製要求，PLC程序采用編程軟件PowerPro完成，程序設計流程如圖6所示。

（2）梯形圖
包裝機的PLC控製程序采用梯形圖語言編寫，部分程序功能說明如下。
1）送料電機的運動控製（如圖7所示）

第0008節表示，當送料電機啟動後，輸出Ton2_Out產生一個周期性脈衝信號，用於控製第0009節的PTO/PWM1_RUN加減速脈衝輸出功能塊的工作[4-5]。第0009節表示，當送料電機啟動後，PTO/PWM1_RUN加減速脈衝輸出功能塊PTO1開始工作，用於控製送料電機的運動[4-5]。
2）送料計量（如圖8所示）
第0010節表示，送料電機啟動後，采用外部普通脈衝輸入計數器HD_CTUD_T4進行送料計數，輸入通道為%IX0.4。當前計數值Coun⁃ter1_CV等於設定計數值Counter1_PV時，計數器Counter1的輸出值Counter1_OUT=1，重新開始下一次送料計數[4-5]。

第0011節表示，按動複位按鈕或點擊在顯示屏上設置的複位按鈕，即可將計數器的當前計數值複位清零[4-5]。
（3）人機界麵
在係統運行過程中，需要實時監控PLC的運行狀況，向PLC發出各種指令和修改運行參數。可以使用人機界麵來完成這些功能。包裝機控製係統選用WeinView的觸摸屏MT506L作為人機界麵。根據用戶要求，係統可設定並顯示拉袋電機、送料電機、封口器、切袋器的參數，可顯示各運動部件的運行狀態及實際產量（袋數）和包裝速度，並具有正常的啟動、停止按鈕，能夠對計量數手動清零。
10～圖13分別為拉袋電機、送料電機、封口器和切袋器的參數設定畫麵。
5結束語
經過長時間的調試和生產實踐，HOLLiASLECG3係列已在DXD全自動包裝機上得到實際應用。控製係統在包裝機上的成功運行表明，HOLLiASLECG3係列小型PLC功能完善、性能可靠，具有先進、經濟、實用、可靠、靈活的顯著特點，不僅提高了係統的安全性和經濟性，而且大大提高了係統的靈活性[3]。
 

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