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基于S7-200 PLC的满箱检验机控制系统的开发 [作者: 梁敏敏 马思乐 国新毅]
梁敏敏,马思乐,国新毅

(山东大学控制科学与工程学院 山东 济南 250061)

摘 要:针对我国满箱检测设备大部分依赖进口、自主设备较少的弊端,设计开发了一套满箱检测系统,本文阐述了该满箱检测设备控制系统的设计思想和原则,系统结构、软硬件设计方法及其功能。

关键词:PLC;传感器;监控;

中图分类号:TP273 文献标识码:A

The development of the full case check based on S7-200 PLC

LIANG Min-min, MA Si-le,GUO Xin-yi,ZHENG Mao-tang

(School of Control Science and Engineering,Shandong University,Jinan ,250061,China)

Abstract: In order to overcome the defects of the full case check almost depended on importing, this paper studied the design concepts and principles of the control system of the full case check. It also studied the system structure , the design method of hardware and software and their function.

Keywords: PLC(Programmable Logic Controller);sensors;Supervision&Control


0. 引言

随着近几年啤酒行业的发展,我国的啤酒产量目前已经居全球第一。这几年国产的干包装设备像装箱机、纸箱包装机、塑料热缩膜包装机已经在啤酒生产线上广泛的使用。随着这些设备的使用现场也出现了一些相关的问题,例如包装后的产品数量不足的问题。为了解决这一问题,笔者消化吸收目前国际上的检测模式,结合我国啤酒行业的特点,给厂家设计了一套经济实用的满箱检测控制系统。

1. 满箱检测技术的应用现状

目前国内啤酒生产厂家主要是应用国外公司的满箱检测设备如德国HEUFT公司的LOGIC系列满箱检验机等。由于国外产品的价格及维护费用较高,因此就限制了其在中小企业的应用,中小企业一般安排专职人员进行检查,费时费力;而国内做这种检测设备的厂家很少,因此开发一套经济适用的满箱检测系统在国内有比较大的市场,也有利于降低企业的运营成本。

2. 设计思想和原则

(1)先进性:系统建立在充分了解国内外满箱检测技术的发展动态,吸收其经验和成果的基础上进行方案设计,使系统的技术性能和水平具有明显的先进性。

(2)可靠性:系统运行安全可靠,性能稳定,可以在恶劣环境中长期稳定工作。

(3)扩展性:系统的设计容量要足够大,满足系统今后扩展的需要。

(4)经济性:系统的造价经济合理,性能价格比高。

(5)操作维护方便性:在软件方面要求界面友好,操作简便,在硬件方面要求维护检修方便。

系统完成后,可达到如下目的:

(1)能够在箱子运动的过程中准确的检测到缺瓶箱,并能够检测开箱和封箱的产品。

(2)能够检测多种箱型。在实际生产过程中主要有以下四种箱型:3×4、4×3、5×4及6×4四种箱型。为了使我们的满箱检测设备能够适应绝大多数的工作,设备应该能够在不同箱型下工作。

(3)能够精确的测量缺瓶箱的运动距离,使剔除器能够迅速无误的将缺瓶箱剔除。

(4)具有报警功能。能够在工人操作有误或设备产生故障时发出报警,从而能够及时的排除故障。

3. 系统结构和组成

满箱检测控制系统部分的硬件我们选择如下:

(1)PLC部分:选择SIEMENS的S7-200PLC CPU224;S7-200共14个输入点10个输出点;满箱检测所需输入点为12个,输出点是5个;因此S7-200能够充分满足,设备控制的要求。

(2)操作面板TD200:为了能够实现箱型选择和显示已检测箱子的信息,我们选择SIEMENS的TD200操作面板。我们可以通过操作面板很容易的查看和修改有关信息。

(3)触发器部分:触发器选择OMRON的传感器,分前触发器和后触发器共两个。

(4)检测传感器:在开箱进行检测时选用BANNER公司的传感器6只,封箱检测时选用倍加福公司的传感器6只进行检测。

(5)旋转编码器:为了精确测量缺瓶箱通过的距离,以便准确无误的剔除缺瓶箱,我们选用欧姆龙公司德旋转编码器来测量缺瓶箱通过的距离。


满箱检测硬件结构图

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图 1

5.系统软件部分

软件部分是实现满箱检测功能的关键部分。

软件的基本功能如下:

(1)编制的软件应该能够配合硬件准确无误的检测到满箱和缺瓶箱,并能够准确的将缺瓶箱剔除;

(2)操作人员能够在TD200上查看已检测的箱子的信息,能够查看检测的总箱数、满箱数及缺瓶箱数;能够设定多种箱型;能够在连续出现缺瓶箱数大于设定最多连续缺瓶箱数后,自动停止检测,以便操作人员能够及时检查设备,排除可能存在的故障。

(3)能够在设备工作异常时产生相应的报警。

软件实现是通过S7-200的专用编程软MicroWIN件来实现。

软件按照模块化结构进行设计,以便达到较强的移植性以及今后的功能扩展。程序是按照以下几个部分来实现上述功能的。

(1)初始化部分:确定通讯方式、高速计数器工作方式的选择、TD200功能键的初始化

(2)TD200部分:通过对消息使能位的置1和清零来控制有关信息的显示和修改确认。有关信息的修改均需要用户输入密码,以防止非法用户对信息修改,保证检测的准确进行。

(3)检测部分:程序通过从TD200接受的信息判断当前的箱型,从触发器和光电传感器读取的信息判断当前箱子的有关信息,并经过相关处理来判断是否是满箱。并对箱数、满箱数及缺瓶箱进行计数。当检测到缺瓶箱时,激活高速计数器,高速计数器对来自旋转编码器的脉冲信号进行计数,判断其当前位置,到达剔除器位置时剔除器动作,剔除缺瓶箱。同时能够判断是否是连续出现缺瓶箱并能对连续出现的缺瓶箱计数,超过设定的最大连续缺瓶箱数时,自动停止检测并报警,通知操作人员进行检查。

满箱检测控制系统软件部分流程图如下



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6.结束语

目前该满箱检测设备已应用于啤酒包装生产现场,目前系统运行良好,其高达99.9%的检验准确率,及快速的检测和剔除功能使其大大提高了包装设备的生产效率;同时也使原专职检测人员得以解放,减轻了劳动强度,受到厂家的欢迎,也为整个啤酒生产过程的优化起了重要的推动作用。

参考文献

[1] 廖常初 s7-200 PLC基础教程 机械工业出版社 2006.01

[2] SIEMENS SIMATIC S7-200可编程序控制器系统手册 2000.03

[3] SIEMENS SIMATIC S7-200可编程序控制器 2006.01

[4] SIEMENS TD200文本显示器的使用 2006.01

[5] OMRON 欧姆龙控制设备综合目录 2004.04

作者简介:

马思乐:(1964.1-),男,山东郓城人,汉族,副教授,山东大学硕士研究生导师,主要从事计算机及智能控制系统的研究。

梁敏敏:(1980.8-),男,河北石家庄人,汉族,山东大学控制理论与控制工程专业在读硕士研究生,研究方向为分布式集散控制系统(DCS)。

 
 
 
 

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