基于PLC的熱封機的數(shù)控設(shè)計
引言
熱封制袋普遍應(yīng)用在產(chǎn)品包裝、食品藥品包裝等領(lǐng)域。因其快速不污染被包物且節(jié)省成本而得到快速發(fā)展。本文針對熱封中出現(xiàn)的不足,采用松下Fp0-32 位可編程邏輯控制器的數(shù)控技術(shù)對熱封機生產(chǎn)工序進行精確設(shè)計,在不同外界環(huán)境下,制定出合理的熱封溫度、壓力和時間的上下限。最終開發(fā)出更高效、更合理的熱封方法。
1.數(shù)控?zé)岱鈾C平臺的技術(shù)簡介
1.1 熱封技術(shù)簡介
所謂熱封,就是利用外界的各種條件(如電加熱、高頻電壓及超聲波等)使塑料薄膜封口部位受熱變?yōu)檎沉鳡顟B(tài),并借助一定壓力,使兩層薄膜熔合為一體,冷卻后保持一定強度和密封性能,保證商品在包裝、運輸、貯存和消費過程中能承受一定的外力,保證商品不開裂、泄漏、達到保護商品的目的。
1.1.1 影響熱封的因素
(1)熱封溫度:其作用是使粘合膜層加熱到一個比較理想的粘流狀態(tài)。高聚物的粘流溫度及分解溫度是熱封的下限和上限,這兩個溫度的差值大小是衡量材料熱封難易的重要因素。
(2)熱封壓力:其作用是使已處于粘流狀態(tài)的薄膜在封口界面間產(chǎn)生有效的高分子鏈段相互滲透、擴散現(xiàn)象,也使高分子間距離接近到可以產(chǎn)生分子間作用力的結(jié)果。熱封壓力過低,可能造成熱封不牢;壓力過高,可能使粘流態(tài)的部分有效鏈段被擠出,造成熱封部位半切斷狀態(tài),導(dǎo)致拉絲。
(3)熱封時間:是指薄膜停留在封刀下的時間,熱封時間決定了熱封溫度、壓力以及設(shè)備的生產(chǎn)效率。
1.2PLC 技術(shù)簡介
可編程控制器,簡稱PLC(Programmable logic Controller),是指以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。
1.2.1PLC 特點
PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù),采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造,內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術(shù),具有很高的可靠性。
1.2.2PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域
目前,PLC 在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè),使用情況大致可歸納為如下幾類:開關(guān)量的邏輯控制、模擬量控制、運動控制 、過程控制、數(shù)據(jù)處理、通信及聯(lián)網(wǎng)等。[1]
2.數(shù)控?zé)岱鈾C平臺的系統(tǒng)設(shè)計
該儀器外部主要有水密封性極好,耐壓強度高的殼體組成,電控部分由兩臺電動機和一臺帶有剎車功能的電動機,一個溫度傳感器、穩(wěn)壓電源和具有數(shù)據(jù)采集/存儲功能的單片機,其主程序控制流程圖如下圖1所示,PLC的I/O分配圖如圖2所示。
圖1 主程序控制流程圖
圖 2PLC 的I/O 分配圖
PLC 編程過程中所有可利用的元器件中無非包括這樣三類設(shè)備:輸入器件、輸出器件以及一些內(nèi)部器件,每一類器件每一位上的狀態(tài)只有兩種: 1 或 0。本系統(tǒng)中采用接近開關(guān)控制熱封機夾袋到位和松開到位,當(dāng)接近開關(guān)xx=1 時,程序中對應(yīng)的邏輯開關(guān)接通,代表熱封機夾袋到位,反之或松開到位。通過定時器控制熱封時間或熱切時間,當(dāng)定時器TX=1時,代表X 定時器計時啟動,熱封或熱切開始,計時結(jié)束時TX=0。
3 數(shù)控?zé)岱鈾C平臺實現(xiàn)的技術(shù)
3.1 內(nèi)部輔助繼電器標(biāo)識法
本系統(tǒng)采用狀態(tài)編程的思想進行順序控制的程序設(shè)計,借助于可編程控制器內(nèi)部的輔助繼電器作為“過渡性”元件來實現(xiàn)的狀態(tài)標(biāo)識,設(shè)計整個熱封機的數(shù)控工序,這就是我們采用的內(nèi)部輔助繼電器標(biāo)識法,同時我們采用松下GVWIN2.1 觸摸屏開發(fā)軟件,將內(nèi)部輔助繼電器的狀態(tài)在屏幕進行顯示,并可以進行合理修改,代替過去常常采用的二極管或三極管的硬件標(biāo)識方法,使系統(tǒng)更加直觀方便,提高了系統(tǒng)的健壯性。
在PLC 運行過程中,程序監(jiān)視觸點的通斷,只取決于其內(nèi)部輔助繼電器線圈的狀態(tài),并不直接識別外部設(shè)備,每個輔助繼電器不僅可以存儲一個輸入設(shè)備的狀態(tài),同時還標(biāo)識了一個輸出設(shè)備的狀態(tài),并將其狀態(tài)顯示在GVWIN2.1 觸摸屏上,以精確跟蹤程序的運行,并將各繼電器的數(shù)據(jù)存儲于指定的存儲器中,為將來的維護提供最有利的數(shù)據(jù)。熱封機的數(shù)控設(shè)計內(nèi)部輔助繼電器標(biāo)識法的部分狀態(tài)表如表1 所示。[3]
表 1 內(nèi)部輔助繼電器標(biāo)識法的狀態(tài)表
3.2 數(shù)據(jù)采集技術(shù)
在熱封機的數(shù)控設(shè)計中,我們采用最常用的熱壓封合法。對于生產(chǎn)過程中較容易出現(xiàn)的問題,最多的原因是熱封前對熱封參數(shù)設(shè)置的不合理。針對熱封工藝的三大因素:熱封溫度、壓力、時間,其中主要的是溫度,而熱封溫度又取決于熱封的時間,對電阻絲加熱時間的參數(shù)就相當(dāng)重要,同時考慮到外界環(huán)境的不同,選取合理的電阻絲加熱時間,并合理得根據(jù)電阻絲余熱進行合理的調(diào)整,我們開發(fā)了以微處理器為中心的數(shù)據(jù)采集程序。
3.2.1 硬件設(shè)計
我們采用溫度傳感器、穩(wěn)壓電源和具有數(shù)據(jù)采集/存儲功能的89C51 單片機,系統(tǒng)由擴展一片程序存儲器2764,74LS373 作鎖存,一片數(shù)據(jù)存儲器6264,A/D 轉(zhuǎn)換,擴展I/O 口等組成。數(shù)據(jù)采集硬件結(jié)構(gòu)圖如圖3 所示。
圖3 數(shù)據(jù)采集硬件結(jié)構(gòu)圖
3.2.2 軟件設(shè)計
我們開發(fā)的以微處理器為中心的數(shù)據(jù)采集程序,在不同的環(huán)境下,嚴(yán)格控制熱封刀加熱時間,以達到合理的熱封效果。同時針對電阻絲連續(xù)工作的余熱,以及將來數(shù)控系統(tǒng)的維修,監(jiān)控等因素,我們采用松下GVWIN2.1 觸摸屏開發(fā)軟件,將數(shù)熱封溫度、壓力、時間、內(nèi)部輔助繼電器狀態(tài)在屏幕進行顯示,并做適當(dāng)修改。使系統(tǒng)更加直觀方便。下面附上從溫度傳感器讀出溫度值的子程序。[4]
4.結(jié)語
本文提出了基于內(nèi)部輔助繼電器狀態(tài)標(biāo)識法的熱封機數(shù)控設(shè)計,并開發(fā)出一套以微處理器為中心,在不同環(huán)境下,制定出合理的熱封溫度、壓力和時間的上下限的數(shù)據(jù)采集程序,并將其狀態(tài)顯示在GVWIN2.1觸摸屏上,做適當(dāng)修改,具有可靠性高、適應(yīng)性強、熱封牢固等優(yōu)點。目前該系統(tǒng)已投入實驗并且運行情況良好,在使用過程中大大提高了熱封的工作效率和強度,大大避免了熱封中漏封、虛封、封漏、粘封刀、拉絲、封口破裂、熱封強度差等情況。
本文作者創(chuàng)新點:
1.提出了基于內(nèi)部輔助繼電器狀態(tài)標(biāo)識法的熱封機數(shù)控設(shè)計
2.開發(fā)出一套以微處理器為中心,在不同環(huán)境下,制定出合理的熱封溫度、壓力和時間的上下限的數(shù)據(jù)采集程序
3.基于PLC技術(shù)控制熱封機,有效的避免了熱封過程中的漏封、虛封、封漏、粘封刀、拉絲、封口破裂、熱封強度差等情況。
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