基于PLC和触摸屏的食品包装自动化生产线控制系统设计.pdf

工业自 DO I 1 0 ． 3 9 6 9／ j ． i s s n ． 1 0 0 9 - 9 4 9 2 ． 2 0 1 4 ． 0 1 ． 0 0 3 基于P L C 和触摸屏的食品包装自 动化生产线控制系统设计 李本红 ，陈小军。 1 ． 佛山职业技术学院。 广东佛山 5 2 8 1 3 7 ；2 ． 江西应用技术职业学院，江西赣州 3 4 1 0 0 0 摘要为了提高食品包装生产线 自动化水平，减轻工人的劳动强度 ，以食品 槟榔包装生产线改造为例，分析设计了改造后 槟榔包装生产线的工艺流程。结合槟榔包装的特点以及技术要求，给出了槟榔包装生产线的总体设计方案。采用三菱公司P L C 和触摸屏设计了生产线控制系统，实现食品包装 自动化。实际生产表明，该自动化生产线构造合理，可以满足槟榔包装生产自 动化需求，具有广阔的应用前景。 关键词食品包装；自 动化生产线 ；P L C ；触摸屏 中图分类号T P 2 7 3 文献标识码A 文章编号1 0 0 9 9 4 9 2 2 0 1 4 0 1 0 0 0 9 0 5 Fo o d Pa c k a g i n g Au t o ma t i c Pr o d u c t i o n Li n e Co n t r o l S y s t e m De s i g n Ba s e d o n PLC a n d To u c h S c r e e n L I B e n - h o n g ，C H E N X i a o - j u n 1 ． F o s h a nV o c a t i o n a l a n dT e c h n i c a l C o l l e g e ，F o s h a n 5 2 8 1 3 7 ，C h i n a ；2 ． J i a n g x i V o c a t i o n a l C o l l e g e o f A p p l i e d T e c h n o l o g y ，G a n z h o u 3 4 1 0 0 0 ，C h i n a Ab s t r a c t I n o r d e r t o i m p r o v e t h e l e v e l o f f o o d p a c k a g i n g p r o d u c t i o n l i n e a u t o ma t i o n ， r e d u c e l a b o r i n t e n s i t y ，t o f o o d b e t e l n u t p a c ka g i n g p r o d u c t i o n l i n e t r a n s f o r ma t i o n， f o r e x a mp l e，a n a l y s i s a n d d e s i g n o f t h e t r a n s f o rm a t i o n p r o c e s s b e t e l p a c k a g i n g l i ne s ． Wi t h n u t p a c ka g i n g c h a r a c t e r i s t i c s an d t e c h n i c a l r e q u i r e me n t s ，g i v e t h e o v e r a l l pa c k a g i n g l i n e n u t d e s i g n． Mi t s u b i s h i Co r p o r a t i o n P LC an d t o u c h s c r e e n d e s i g n o f t h e p r o d u c t i o n l i n e c o n t r o l s y s t e m，t o a c h i e v e f o o d p a c ka g i n g a u t o ma t i o n ．Ac t u a l p r o d u c t i o n s h o ws t h a t t h e a u t o ma t e d p r o du c t i o n l i n e s t r u c t u r e i s r e a s o n a b l e， t o me e t t h e n e e d s o f b e t e l n u t p a c k a g i n g p r o du c t i o n a u t o ma t i o n， a n d h a s b r o a d a p p l i c a t i o n p ro s p e c t s ． Ke y wo r ds f o o d p a c ka g i n g；a u t o ma t e d p r o d uc t i o n l i n e s；PL C；t o u c h s c r e e n 0 前 言 近年来 ，我国食品加工业高速度发展 ，食品 加工业的发展必将带动食品装备的发展。食品装 备行业的不断发展与进步为食品工业的发展提供 物质基础和技术保证 ，推动食 品工业的技术进 步 ，在食品工业的发展中起着举足轻重的作用。 食品行业中对于单个产品 如糖果、槟榔等的 装袋、装包过程 ，传统的方法是将单个产品装人 喷码后 自立袋内，然后将 自立袋封口打包 ，整个 过程中均由人工操作完成。为了适应现代化的大 规模生产某种产品，而且需要对其进行计数、包 装，就必须设计一套完整的自动化生产线 ，以便 用这自动化的生产线来代替人工完成这些繁杂的 工作。全 自动生产线将越来越普遍 ，单机产品可 收稿 日 期2 0 1 3 0 7 1 2 能将会慢慢被淘汰，将 自动化生产与食品包装机 械相结合 ，提高机电一体化 、模块集成化，推动 我国食品装备行业 自动化程度向国际水平发展 。 本文以槟榔包装为例，对槟榔包装流程进行 分析，设计一条满足技术要求的食品包装 自动化 生产线。在分析槟榔包装 自动化生产线的控制要 求前提下，采用 P L C和触摸屏设计了食品包装自 动化生产线的控制系统，实现控制系统可视化操 作。经过现场生产表明槟榔包装自动化生产线 获得良好的经济效益，具有广阔的市场前景，值 得应用推广 。 1 槟榔包装 自动化生产线的工艺流程 传统的槟榔纯手工操作包装生产线虽然比较 稳定 、可靠，但是由于劳动强度太大、人工成本 自动化 较高，效率难以提高。因此，需要寻求一种能够 取代人工操作的一种机械式 自动化包装方式 。 自 动化生产线是产 品生产过程所经过的路线 ，即从 原料进入生产现场开始 ，经过加工 、运送、装 配、检验等一系列生产生产线活动所构成的路线。 槟榔包装 自立袋是指一种底部有水平支撑结 构的软包装袋 ，不倚靠任何支撑 以及无论开袋与 否均可 自行站立 的包装形式。由于 自立袋 的这种 特点，改造时将 自立袋放入线体 自动输送到后面 工序 。根据主要工序 的安排改造后槟榔包装 自动 化生产线生产线流程简图如 1 所示 。 2自动化生产线总体方案设计 包装 自动化生产线技术参数如下所示 1 设 备 外 形 尺 寸 设 备 长 度 小 于 2 6 2 0 0 m m，宽 度 包括人座位的宽度 ，宽度 小于3 8 0 0 mm，高度小于2 4 0 0 m m； 2 包装 自动化生产线生产节拍为 工作生 产节拍为3 ．7 5 秒钟 1 礼包； 3 小袋放料人工数量为 2 5 人 ，设计时按 3 O 个人座位进行规划以便于提产； 4 小袋人工 放料操作速度为 每 1 O秒钟 1 图 1 改造后槟榔包装 自动化生产线流程图 考虑生产工序的连续性 ，改造后槟榔包装 自 动化生产线的封 口区域 、喷码 区域 、理料整料机 构 、打包区域设计在主线上 ，首先 由高压真空压 缩机为输送自动线提供物料来源 ，人工将单 口槟 榔装入包装 自立袋中，输送线带着包装自立袋经 过封 口区域 、喷码 区域完成封 口喷码工序 ，然后 由理料整料 机构将 自立袋推到并整理后经包装机 将 自立袋打包 ，完成槟榔的包装过程 。在槟榔包 装过程 中，虽然包装 自立袋具有能够独立 自行站 立的特点，但是在封 口区域、打包区域，容易出 现卡料、叠料的情况 ，导致生产线 自动化不能顺 畅的运转，这就对控制系统提出了更高的要求。 小袋 ，大包装袋设计 1 个人进 行操作。 根据改造后槟榔包装生产 线的工艺流程 ，食 品包装 自动 化生产线总体结构见 图2 。为 了方便运输以及进厂安装，其 设计的生产线总体尺寸为长 2 6 0 0 0 mm、宽 3 4 5 0 mm、高 2 2 0 0 mm，满足技术 协议要求 。 如 图2 所示 ，本文设计的槟榔 自动包装生产线 由自动包装机、理料整料机构、倒料机构 、电控 箱、提升机、下料和卸料机构、高速封口机、喷码 机、自动输送线体等9 大部分设备组成。生产线 通过各功 能机构与输送线体 系统相互 配合完成 ， 其中输送线体由环形输送线、直线输送线组成。 3生产线控制系统的设计 1 生产线控制要求 对槟榔包装 自动化生产线的控制系统有 以下 几方面要求 1 ． 自动包装机2 ． 理料整料机构3 ． 倒料机构4 ． 电控箱5 提 升机6 ．下料和卸料机构7 ． 喷码机 8 ． 高速封口机9 输 送线体 图2 槟榔包装 自动化生产线总体结构图 ■ 0 1 0 L ■ 0 ≯{ 李本红 等基于P L C 和触摸屏的食品包装自 动化生产线控制系统设计 或者滑动，为防止这种情况的发生，在程序设计 时 ，电机设置为加减速模式，同时速度和加减速 时间参数均可在线调节。另外在封口机前面设置 报警器，当物料堵塞在封 口机前面时报警 ；在喷 码处设置计数器；在礼包包装处设置计数器，利 于包装 自动化生产线能进行智能转产，满载操作 性要求；控制操作采用触摸屏和P L C 控制系统。 4结论 本文所设计的槟榔包装 自动化生产线现已经 调试成功 ，并应用于工厂生产中。结果表明槟 榔包装生产线工艺流程安排合理 ，克服了劳动强 度大、功能单一、自动化程度低等缺陷；并且减 少了槟榔包装中各工序之间的衔接；提高了生产 效率，保证了生产质量 ；引导机构的合理设计， 使得包装 自立袋的顺利传送 ，保证了封口喷码效 果 ；生产线控制系统让生产过程变得可视化 ，易 于控制。此线设计巧妙、结构简单、制造方便 、 成本较低 ，也可应用于同行业其他食 品袋的包 装。实际生产表明该线改造后产生了良好的经济 效益 ，值得广泛推广。 参考文献 [ 1 ]丁黎光，李伯胜 ，丁伟． 包装生产线机械设备的 自 动 化 [ J ]． 包装工程，2 0 0 1 4 3 3 3 6 ． [ 2 ]刘莜 霞． 包装机械 [ M]． 北京 化 学工业 出版社 ， 2 0 0 5 ． [ 3 ]王炎，叶高翔，朱善安． P L C和触摸屏在石英晶体谐 振器组装 系统 中的应 用 [ J ]． 机 电工程，2 0 0 6 ，2 3 1 0 4 9 5 1 ． [ 4 J h t t p ／ ／ w ww ． m i t s u b i s h i e l e c t r i c a u t o ma t i o n ．c n ／ d o w n l o a d ／ 上海三菱电机网站． [ 5 ]李伟光． 基于P L C 和触摸屏的D V D 合 自动化生产线设 计 [ J ]． 机械与电子，2 0 0 9 5 7 1 7 3 ． [ 6 ]李如虎，邵阳． 全 自动柚子 包装生产线设计 [ J ]． 农 产品加工 。2 0 1 0 8 7 2 7 4 ． [ 7 ]刘丽华，李笑． 基于P L C与触摸屏的玻璃清洗机控制 系统设计 [ J ]． 制造业 自动化，2 0 0 8 6 5 8 6 1 ． 第一作者简介李本红，男，1 9 7 4 年生 ，湖南祁阳人 ，硕 士研究生，讲师。研究领域控制系统分析与设计。 编辑 阮毅