基于S7-200 PLC滿箱檢驗機控制系統(tǒng)的開發(fā)

1 引言

　 隨著近幾年啤酒行業(yè)的發(fā)展，我國的啤酒產(chǎn)量目前已經(jīng)居全球第一。這幾年國產(chǎn)的干包裝設(shè)備像裝箱機、紙箱包裝機、塑料熱縮膜包裝機已經(jīng)在啤酒生產(chǎn)線上廣泛的使用。隨著這些設(shè)備的使用現(xiàn)場也出現(xiàn)了一些相關(guān)的問題，例如包裝后的產(chǎn)品數(shù)量不足的問題。為了解決這一問題，筆者消化吸收目前國際上的檢測模式，結(jié)合我國啤酒行業(yè)的特點，給廠家設(shè)計了一套經(jīng)濟實用的滿箱檢測控制系統(tǒng)。

2 滿箱狀態(tài)檢測技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

　 目前國內(nèi)啤酒生產(chǎn)廠家主要是應(yīng)用國外公司的滿箱檢測設(shè)備如德國heuft公司的logic系列滿箱檢驗機等。由于國外產(chǎn)品的價格及維護費用較高，因此就限制了其在中小企業(yè)的應(yīng)用，中小企業(yè)一般安排專職人員進行檢查，費時費力；而國內(nèi)做這種檢測設(shè)備的廠家很少，因此開發(fā)一套經(jīng)濟適用的滿箱檢測系統(tǒng)在國內(nèi)有比較大的市場，也有利于降低企業(yè)的運營成本。

3 系統(tǒng)設(shè)計

　3.1 設(shè)計思想和原則

　 （1）先進性：系統(tǒng)建立在充分了解國內(nèi)外滿箱檢測技術(shù)的發(fā)展動態(tài)，吸收其經(jīng)驗和成果的基礎(chǔ)上進行方案設(shè)計，使系統(tǒng)的技術(shù)性能和水平具有明顯的先進性。

　（2）可靠性：系統(tǒng)運行安全可靠，性能穩(wěn)定，可以在惡劣環(huán)境中長期穩(wěn)定工作。

　（3）擴展性：系統(tǒng)的設(shè)計容量要足夠大，滿足系統(tǒng)今后擴展的需要。

　（4）經(jīng)濟性：系統(tǒng)的造價經(jīng)濟合理，性能價格比高。

　（5）操作維護方便性：在軟件方面要求界面友好，操作簡便，在硬件方面要求維護檢修方便。

　 3.2 功能設(shè)計

　 系統(tǒng)完成后，可達到如下目的：

　 （1）能夠在箱子運動的過程中準(zhǔn)確的檢測到缺瓶箱，并能夠檢測開箱和封箱的產(chǎn)品。
　
　 （2）能夠檢測多種箱型。在實際生產(chǎn)過程中主要有以下四種箱型：3×4、4×3、5×4及6×4四種箱型。為了使我們的滿箱檢測設(shè)備能夠適應(yīng)絕大多數(shù)的工作，設(shè)備應(yīng)該能夠在不同箱型下工作。

　 （3）能夠精確的測量缺瓶箱的運動距離，使剔除器能夠迅速無誤的將缺瓶箱剔除。

　 （4）具有報警功能。能夠在工人操作有誤或設(shè)備產(chǎn)生故障時發(fā)出報警，從而能夠及時的排除故障。

　 3.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和組成

　 滿箱檢測控制系統(tǒng)部分的硬件我們選擇如下（參見圖1）

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和組成

　（1）plc部分：選擇siemens的s7-200plc cpu224；s7-200共14個輸入點10個輸出點；滿箱檢測所需輸入點為12個，輸出點是5個；因此s7-200能夠充分滿足，設(shè)備控制的要求。

　（2）操作面板td200：為了能夠?qū)崿F(xiàn)箱型選擇和顯示已檢測箱子的信息，我們選擇siemens的td200操作面板。我們可以通過操作面板很容易的查看和修改有關(guān)信息。

　（3）觸發(fā)器部分：觸發(fā)器選擇omron的傳感器，分前觸發(fā)器和后觸發(fā)器共兩個。

　（4）檢測傳感器：在開箱進行檢測時選用banner公司的傳感器6只，封箱檢測時選用倍加福公司的傳感器6只進行檢測。

　（5）旋轉(zhuǎn)編碼器：為了精確測量缺瓶箱通過的距離，以便準(zhǔn)確無誤的剔除缺瓶箱，我們選用歐姆龍公司德旋轉(zhuǎn)編碼器來測量缺瓶箱通過的距離。

3.4 系統(tǒng)軟件部分

　 軟件部分是實現(xiàn)滿箱檢測功能的關(guān)鍵部分。軟件的基本功能如下：編制的軟件應(yīng)該能夠配合硬件準(zhǔn)確無誤的檢測到滿箱和缺瓶箱，并能夠準(zhǔn)確的將缺瓶箱剔除；操作人員能夠在td200上查看已檢測的箱子的信息，能夠查看檢測的總箱數(shù)、滿箱數(shù)及缺瓶箱數(shù)；能夠設(shè)定多種箱型；能夠在連續(xù)出現(xiàn)缺瓶箱數(shù)大于設(shè)定最多連續(xù)缺瓶箱數(shù)后，自動停止檢測，以便操作人員能夠及時檢查設(shè)備，排除可能存在的故障；能夠在設(shè)備工作異常時產(chǎn)生相應(yīng)的報警；軟件實現(xiàn)是通過s7-200的專用編程軟microwin件來實現(xiàn)。

圖2 滿箱檢測控制系統(tǒng)軟件部分流程圖

　軟件按照模塊化結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，以便達到較強的移植性以及今后的功能擴展。程序是按照以下幾個部分來實現(xiàn)上述功能的。初始化部分：確定通訊方式、高速計數(shù)器工作方式的選擇、td200功能鍵的初始化；td200部分：通過對消息使能位的置1和清零來控制有關(guān)信息的顯示和修改確認。有關(guān)信息的修改均需要用戶輸入密碼，以防止非法用戶對信息修改，保證檢測的準(zhǔn)確進行；檢測部分：程序通過從td200接受的信息判斷當(dāng)前的箱型，從觸發(fā)器和光電傳感器讀取的信息判斷當(dāng)前箱子的有關(guān)信息，并經(jīng)過相關(guān)處理來判斷是否是滿箱。并對箱數(shù)、滿箱數(shù)及缺瓶箱進行計數(shù)。當(dāng)檢測到缺瓶箱時，激活高速計數(shù)器，高速計數(shù)器對來自旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖信號進行計數(shù)，判斷其當(dāng)前位置，到達剔除器位置時剔除器動作，剔除缺瓶箱。同時能夠判斷是否是連續(xù)出現(xiàn)缺瓶箱并能對連續(xù)出現(xiàn)的缺瓶箱計數(shù)，超過設(shè)定的最大連續(xù)缺瓶箱數(shù)時，自動停止檢測并報警，通知操作人員進行檢查。滿箱檢測控制系統(tǒng)軟件部分流程圖如圖2所示。

4 結(jié)束語

　目前該滿箱檢測設(shè)備已應(yīng)用于啤酒包裝生產(chǎn)現(xiàn)場，目前系統(tǒng)運行良好，其高達99.9％的檢驗準(zhǔn)確率，及快速的檢測和剔除功能使其大大提高了包裝設(shè)備的生產(chǎn)效率；同時也使原專職檢測人員得以解放，減輕了勞動強度，受到廠家的歡迎，也為整個啤酒生產(chǎn)過程的優(yōu)化起了重要的推動作用。