基于PLC高速全自動包裝機的控制系統(tǒng)應用

姜鑫旭 隋英杰 鄭亮

【摘? 要】新時期內，我國經濟的發(fā)展日新月異，隨著通信計算機技術與傳統(tǒng)行業(yè)的結合，醫(yī)療、物流、電子商務、食品等行業(yè)的興起，大力推動了包裝制造業(yè)發(fā)展。聚低功耗、高集成、已推廣使用、功能強等優(yōu)點于一體的可編程控制器PLC得到了越來越多的應用，PLC高速全自動包裝機的研發(fā)已成為了工業(yè)控制以及智能化實現(xiàn)的重要研究課題。本文對PLC高速全自動包裝機的控制系統(tǒng)進行介紹，在對PLC概念進行闡述的基礎上，重點分析PLC技術的功能和特點，總結了基于PLC高速全自動包裝機發(fā)展和應用現(xiàn)狀，并給出了基于PLC高速全自動包裝機未來進一步應用發(fā)展的方向和趨勢。

【關鍵詞】PLC;全自動;包裝機;應用現(xiàn)狀

1 緒論

物聯(lián)網、大數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)結構分析、人工控制與人工智能、3D和彩繪打印、新材料等技術的不斷創(chuàng)新與突破，信息化技術與傳統(tǒng)制造業(yè)的高度融合，在帶動科學創(chuàng)新發(fā)展、加快了我國經濟發(fā)展的步伐的同時改善了我國居民的生活質量，推動國民經濟大力發(fā)展。包裝機械行業(yè)作為我國主要的經濟支柱之一，是一個行業(yè)之間關聯(lián)型高、規(guī)模與效益客觀、就業(yè)需求拉動性大的密集產業(yè)。面對市場經濟新形勢與各行各業(yè)對于包裝箱需求量大以及個性化定制要求高等背景，現(xiàn)有的包裝機械系統(tǒng)已經不能很好的滿足人們的要求，且隨著傳感器、控制技術以及通信計算機技術的不斷發(fā)展和應用，同時電子設備安全可靠性能的提高，使得包裝行業(yè)中的包裝機的自動化、智能化發(fā)展成為了可能。PLC憑借其可靠、穩(wěn)定、抗干擾能力強、靈活、易于推廣使用等優(yōu)勢，在智能化泛在的今天被廣泛應用到了工業(yè)機械化制造領域，發(fā)展成為了實現(xiàn)工業(yè)系統(tǒng)智能化控制的重要組成部分，活躍于人們生活、工作中的各個領域。

2 PLC概念簡介

二十世紀六十年代由取代傳統(tǒng)繼電器而誕生于美國的可編程邏輯控制器Programmable Logic Controller（以下簡稱，PLC），是一種可以進行存儲的編程化的數(shù)字電子裝置，通過在系統(tǒng)內部嵌入程序從而實現(xiàn)用戶需求指令控制，并應用在機械等生產部門進行各類生產過程的模擬，由于其操作性能穩(wěn)定，安全可靠等優(yōu)勢已發(fā)展成為工業(yè)控制的核心控制部分。PLC在硬件上與微型計算機結構相似，由電源、中央處理器、存儲單元、輸出及輸出回路、程式輸入裝置等組成。PLC控制器在投入生產中，一般由輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新等三個過程構成，進行一次這樣的工作過程即為進行了一個掃描周期，需要注意的是PLC控制器通過在中央處理器中設定掃描速度來實現(xiàn)工作過程的重復。

3 PLC技術發(fā)展歷程

通過對近年來關于PLC[1]研究成果進行研究分析，總結PLC技術的發(fā)展主要包括PLC概念形成階段、PLC性能完善階段以及PLC微控制器進化等三個階段，作為離散控制產品的首選，PLC控制器在工業(yè)生產領域得到了廣泛的應用。

（1）PLC概念形成階段：追溯PLC的發(fā)展歷程，發(fā)現(xiàn)PLC誕生于20世紀60年代，標志性的事件是美國數(shù)字公司研發(fā)用于美國通用公司汽車制造的控制器，該階段的PLC技術主要應用在大型機械設備生產制造控制，多用于軋鋼設備制造和升降機生產制造中。

（2）PLC性能完善階段：70年代美國和西德公司首先將PLC技術和計算機技術進行了融合，運用了計算機技術的PLC實現(xiàn)了計算機PLC技術一體化，使得PLC性能更為完善，實現(xiàn)了PLC在生產控制中低水平操作、高性能控制的生產目標。

（3）PLC微控制器化發(fā)展階段：信息和計算機技術的大力發(fā)展，促使了工業(yè)生產智能化和電子化發(fā)展，進一步推動了PLC微控制器的發(fā)展，該發(fā)展階段的PLC品種繁多，不同的生產制造行業(yè)根據(jù)公司實際生產需求，重點考慮市場導向，注重公司未來進一步發(fā)展需求，對PLC微控制器功能進行了進一步的完善與補充，該階段的PLC產品被廣泛應用到機械制造、汽車生產、冶金業(yè)、電子設備制造、造紙業(yè)和石油化工等領域。

4 基于PLC高速全自動包裝機控制系統(tǒng)應用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

信息、通信和計算機技術與傳統(tǒng)制作業(yè)的深度融合，促進了機械生產的智能化發(fā)展，進一步推動了PLC技術數(shù)字化、微型化、智能化的發(fā)展。現(xiàn)階段基于PLC高速全自動包裝控制系統(tǒng)在動作復雜、操作繁瑣的包裝制造業(yè)中得到了很好的應用，典型的應用是在卷紙包裝機中的應用，PLC多用于包裝機的中間繼電器環(huán)節(jié)，通過更改軟件的邏輯控制部分可以實現(xiàn)程序的復制和功能擴展操作，故而當包裝機電動機開啟工作時，通過PLC信號向切紙機發(fā)出操作指令，繼而通過貼紙機構帶動電動機轉輪轉動，完成一定頻率的全自動包裝操作。需要注意的是，基于PLC的高速全自動包裝控制系統(tǒng)容易受到包裝材料硬度、伸縮性和靜電性等性能的影響。

為了更好的迎合市場發(fā)展的趨勢，PLC控制系統(tǒng)在全自動包裝機性能上的未來發(fā)展趨勢，主要有一是要求PLC微控制器制作工藝CMOS化，運行能耗越發(fā)偏低;二是成本低廉化，迎合生產制造廠商和市場發(fā)展方向，采用扁平結構的低成本的PLC產品將是未來PLC產品制造的一個研發(fā)方向;三是易拓展、大容量和高性能發(fā)展，具有小體積、大容量、高性能和易拓展的集成將是PLC產品下一步發(fā)展的趨勢要求。

5 結論

在5G、互聯(lián)網+、物聯(lián)網等技術快速發(fā)展的當下，傳統(tǒng)的生產制造業(yè)對于信息化、數(shù)字化和智能化生產制造需求逐步變大，包裝行業(yè)作為新時代經濟組成的重要構成部分，對于推動國民經濟的發(fā)展、改善就業(yè)需求等起著關鍵的作用，然而外賣、網上購物、二手閑置物品買賣等新行業(yè)的蓬勃發(fā)展、包裝量以及包裝生產機器運營維護成本的日益增加，使得包裝行業(yè)面臨著巨大的壓力和挑戰(zhàn)。本課題在對PLC現(xiàn)有文獻進行梳理、總結的基礎上，介紹了PLC的概念、發(fā)展歷程和在包裝制造業(yè)中的應用現(xiàn)狀并對其今后的發(fā)展趨勢進行了相關分析，為更好的分析基于PLC高速全自動包裝機控制系統(tǒng)起到了積極的作用。

參考文獻：

[1] 樓然苗 51系列PLC設計實例·航空航天大學出版·2004·89～152

[2] Ievgenii Tsokalo.Influence of the channel instability on the PLC QoS[J].AEUE - International Journal of Electronics and Communications，2014，6～7

[3] J.G.Webster.PLCγ Participates in Insulin Stimulation of Glucose Uptake through Activation of PKCζ in Brown [J].CellResearch，2002，2（11）：253～264.

[4] 趙丹丹，鄒志云，韓大偉，薛克賢，馮文強，王濤.基于可編程控制器和工業(yè)以太網的電加熱溫控系統(tǒng)設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006

[5] 楊昆.可編程控制器的應用技術[J].價值工程，2014，34：209-210

作者簡介：

姜鑫旭，出生年月：1999年6月13日，男，漢族，遼寧省沈陽市，職稱：本科生，研究方向：機械電子工程。

隋英杰，出生年月：1999年8月11日，男，漢族，遼寧省遼陽市，職稱：本科生，研究方向：交通運輸。

鄭亮，出生年月：1998年12月8日，男，漢族，河北省張家口市，職稱：本科生，研究方向：機械設計制造及其自動化。

（作者單位：佳木斯大學）