９０ 基于ＰＬＣ的包装盒自动上胶控制系统的设计 基于ＰＬＣ的包装盒自动上胶控制系统的设计 Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇｌｕｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｐａｃｋａｇｅ Ｂｏｘ Ｂａｓｅｄ ＯＮ ＰＬＣ 耿守本 韩国华 （中国电子科技集团公司第４１研究所，安徽蚌埠２３３００６） 姚 猛 （安徽中烟工业公司蚌埠烟厂，安徽蚌埠２３３０００） 摘 要 针对包装盒机械式涂胶的缺点，设计了一种基于ＫＶ一１０００系列ＰＬＣ的包装盒自动上胶控制系统，阐述了ＰＬＣ控制系 统的软硬件设计。给出了ＰＬＣ的外围Ｉ／Ｏ分配表及主控制程序流程图。 关键词：包装盒，ＫＶ一１０００，自动上胶 Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅ ｏｆ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｒｏｌｌｅｒ ｃｏａｔｉｎｇ ｆｏｒ ｐａｃｋａｇｅ ｂｏｘ，ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｇｌｕｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓ。 ｔｅｒｎ ｆｏｒ ｐａｃｋａｇｅ ｂｏｘ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ＰＬＣ ｏｆ ＫＶ一１ ０００ ｓｅｒｉｅｓ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｔｏ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｓ．Ｓｅｔｓ ｆｏｒｔｈ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｈａｒｄ— ｗａｒｅ ａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ＰＬＣ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｇｉｖｅｓ ｔｈｅ Ｉ／Ｏ ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ ｔａｂｌｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｌｏｗ ｃｈａｒｔ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｐｒｏｇｒａｍ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐａｃｋａｇｅ ｂｏｘ，ＫＶ－１０００．ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｇｌｕｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ １ 自动上胶控制系统概述 堵塞喷嘴。 包装盒自动上胶控制系统可实现工业高速流水线上包装盒 的自动上胶控制，可广泛应用于食品、医药、烟草、化工等行业。 其工作原理是通过安装在机器传动轴上的光电编码器，将传动 轴的机械转动信息转换成脉冲计数信号输送给ＰＬＣ，ＰＬＣ经过 运算后将其转换成位移值，再将该值与系统设定的位置（位移 值）进行比较，根据比较结果控制ＰＬＣ的输出。当光电传感器检 测到包装盒纸张的前沿且其上胶区域到达各喷嘴位置时，ＰＬＣ 输出相应的信号，控制高速电磁驱动器驱动胶阀快速动作，高压 胶液喷射到包装盒纸张的设定上胶位置，从而实现对包装盒纸 图１控制系统结构框图 ２．３ ｌ／０点分配 包装盒自动上胶控制系统的输入信号有：启动信号、停止信 号、光电传感器信号、编码器信号、液位传感器信号、安全门检测 信号：各喷嘴的手动控制信号（４个）以及驱动器状态信号等；输 出信号有：各喷嘴对应的胶阀控制信号（４个）、关断片电磁阀控 制信号和蜂鸣报警器信号等。ＫＶ一１０００系列ＰＬＣ具有多功能 ｌ／Ｏ Ｅｌ，可用于中断输入、高速脉冲输入和脉冲输出，我们在端 口分配时需将编码器信号接入高速脉冲输入专用端口Ｒ０１０或 Ｒ０１１。具体Ｉ／Ｏ点分配如表１所示。 表１ Ｉ／Ｏ分配表 ＰＬｃ输入 说明 Ｐ ｃ输出 Ｉ Ｏ１ 说明 张各上胶位置的精确控制。 在包装盒的粘接过程中，上胶量的多少直接影响着产品的 包装质量。胶液过多，则多余的胶液会污染包装盒的表面，影响 外观；胶液过少，则包装盒粘接不牢。因此，本系统采用固定的脉 冲激励信号来快速开启胶阀，对包装盒纸张实施瞬时的点状上 胶方式，做到不论机器速度高低，保证每个胶点的胶量都基本相 等。胶点胶量的调节可通过调节胶压和（或）胶阀的开度来实现。 ２ ＰＬＣ控制系统的硬件设计 ２．１ ＰＬＣ选型 ＲＯ【ｘ】 启动信号 Ｒ５００ 喷嘴１对应胶阀控制信号 Ｒ００１ 停止信号 Ｒ（ｘ】２ 光电传感器信号 Ｒ０（Ｂ 液位传感器信号 Ｒ００４ 安全门检测信号 Ｒ０ｏ５ 喷嘴１手动控制信号 ＲＯ０６ 喷嘴２手动控制信号 Ｒ００７ 喷嘴坪动控制信号 Ｒ００８ 喷嘴４手动控制信号 喷嘴２对应胶阀控制信号 日本基恩士公司生产的ＫＶ一１０００系列可编程控制器 Ｉ ０２ 喷嘴３对应胶阀控制信号 Ｒ５０３ 喷嘴４对应胶阀控制信号 Ｒ５０４ 关断片电磁阀控制信号 Ｒ５０５ 蜂鸣报警器信号 （ＰＬＣ）的ＣＰＵ单元有１６点ＤＣ２４Ｖ输入、８点晶体管输出；内 部采用３２ｂｉｔ处理方式，数据处理指令十分丰富；基本指令执行 每步只需２５ｎｓ，运算速度极快；程序容量最大１６０Ｋ步；内含高 速计数器等多种内部元件资源；抗干扰能力强，是一款高性能、 执行速度快、功能强大的小型整体式ＰＬＣ，完全满足本系统各方 面的要求。 ２．２硬件配置 Ｒ０ｏ９ 驱动器状态信号 Ｒ０ｌ０ 编码器信号 ３控制系统软件设计 ＫＶ一１０００通过ＫＶ ＳＴＵＤＩＯ编程软件进行程序设计。该编 程软件具有以下特点：第一，可采用模块化结构编程即根据各功 能实现的条件和原则编写各个功能模块的梯形图程序，使用户 系统硬件配置结构框图如图１所示。其中检测元件包括光 电传感器、编码器及液位传感器等。光电传感器用于检测包装盒 纸张的有无及其前后沿；编码器用于检测包装盒纸张的位移信 息；液位传感器用于检测胶液的位置；触摸屏作为设备控制的人 机操作界面，接收来自操作员的操作指令，显示设备的运行状态 可以对梯形图进行分割设计；第二，可使用局部软元件，使用户 能够更加灵活地进行程序设计，有利于梯形图的再利用；第三， 和报警信息，实现系统功能切换及参数设置与修改等功能；控制 元件主要是胶阀驱动器和电磁阀等；执行元件有喷嘴、关断片和 蜂鸣报警器等。关断片用于清除胶液喷嘴上的残留胶液，以避免 带有宏功能，可以自由地创建独自的指令，可将程序块作为一个 指令来执行；第四，用户可使用梯形图和ＫＶ脚本双语言编程， 从而简化了复杂数学算式，的编程书写，提高了用户的编程效率。 《工业控制计算机｝２００８年２１卷第１１期 根据包装盒自动上胶控制系统所要实现的功能，该控制系统的 ＰＬＣ软件程序主要包括自动模块、手动模块、报警模块、喷嘴清 ４控制系统的抗干扰措施 ９１ 基于ＰＬＣ的包装盒自动上胶控制系统所处的工业现场环 境非常恶劣，因此在控制系统设计过程中抗干扰是一个关键问 题，其关系到整个系统运行的可靠性。本控制系统主要采取以下 四个方面的抗干扰措施： 洁模块和胶点处理模块等。系统的主程序流程图如图２所示。系 统上电后，ＰＬＣ自动循环扫描各输入点的当前状态，并根据梯形 图程序所确定的逻辑关系迅速更新各输出点的状态，从而完成 对包装盒上胶的自动控制。系统在待机及运行状态下都具有实 时自检功能．一旦出现故障．系统将停止工作并报警。 １）电源输入端加装超隔离变压器以抑制电源干扰； ２）采用屏蔽电缆线传输信号并远离动力线； ３）采用单点接地方式接地，且不与动力电系统共地； ４）在软件中采用平均值等算法对测量信号进行处理，以滤 除干扰信号。 ５结束语 经实验证明该包装盒自动上胶控制系统操作简单直观、维 护保养方便，运行效果良好。与传统机械式涂胶装置相比该系统 具有以下特点： １）上胶全过程采用ＰＬＣ程序控制，增强了系统的稳定性和 可靠性； ２）采用快速胶阀、点状上胶方式，保证了上胶的均匀性和一 致性； ３）可根据包装盒纸张的样式及成型方式任意调整上胶位置， 可适应多种包装盒的上胶要求； ４）胶液在该系统中处于密闭状态，不与空气直接接触，无需 频繁对供胶装置进行清洗，降低了劳动强度，提高了工作效率， 减少了胶液的损耗，节约了成本。 参考文献 ［１］ＫＶ一１０００系列ＰＬＣ用户手册［Ｋ］．ＫＥＹＥＮＣＥ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ． ２００５ ［２］ＫＶ ＳＴＵＤｌＯ Ｖｅｒ ２用户手册［Ｋ］ＫＥＹＥＮＣＥ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ ２００５ ［３］胡学林．可编程控制器教程［Ｍ］北京：电子工业出版社，２００５ ［收稿Ｅｌ期：２００８．７．１４］ 图２主程序流程图 ¨－．＿．－．－◆－◆…＋－◆…¨－．－．－．－◆ ◆－◆ ◆＿－ｏ－＿．－ （上接第８９页） Ｔ５＝（ｃｐｌｚ［１卜ｃｐｌｚ［０］）； 其中Ｎ为要捕捉的被测转速脉冲个数，ｎ为捕捉计数，当整 ｉｆ（Ｔ５＞Ｏ） 个捕捉过程结束时，则通过计算可得当时的瞬态转速为： ｛ ｆｘ＝Ｎ／（Ｍｎ—ＭＤｊ｝ＴＯ ＲＥ５＝（（ｄａｔａ－１） １Ｏ０００００）／Ｔ５； ｝ 其中Ｔ０为该单片机系统时钟的周期。 ｅｌｓｅ ＲＥ５＝０； 相应的程序代码如下： Ｓｐｅｅｄ＝ＲＥ５； ／／得到转速 ｖｏｉｄ ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ ＨＩ｝ —ＩＳＲ（） ｛ ｝ ｉｎｔ Ｔ５； ｝ ｄｏｕｂｌｅ ＲＥ５； ５结束语 ｉｆ（ＣＣＰ１ＩＦ＝＝１） 本文所介绍的基于ＰｌＣｌ８Ｆ４５８０单片机测量瞬态转速的测 ｛ 量方法，简单易行，实时性好，已成功运用在ＣＭＵ３Ａ发动机试 ＣＣＰ１ ＩＦ＝Ｏ： ｉｆ（ｄａｔａ＝＝０） 验电控的仪表中。实验表明改方法对瞬态转速测量的实时性和 ｃｐ１ｚ［Ｏ】＝ＣＣＰＲ１ Ｈ ２５６＋ＣＣＰＲ１ Ｌ： 准确度较好，该法可以应用于各种电机、发动机的转速测量。具 ｉｆ（ＣＯＵＮＴ＝＝１） 有较高的推广价值。 ｃｐｌｚ［１］＝ＣＣＰＲ１Ｈ ２５６＋ＣＣＰＲ１Ｌ： ｄａｔａ＋＋： 、ＣＯＵＮＴ一一： 参考文献 ｉｆ（ＣＯＵＮＴ＝＝Ｏ） ［１］刘和平，等．ＰＩＣ１８ＦＸＸＸ单片机程序设计及应用［Ｍ］北京：北京航空 ｛ 航天大学出版社，２００５ ＴＭＲ３ＯＮ＝Ｏ： ［２］刘和平，等．ＰＩＣ１８ＦＸＸＸ单片机原理及接口程序设计［Ｍ］．北京：北京 ＣＣＰ１ ＣＯＮ＝０ｘ００； 航空航天大学出版社，２００５ ＴＭＲ３Ｈ＝０； ［收稿日期：２００８．７．１５］ ＴＭＲ３Ｌ＝０：
