基于S7-200 PLC滿箱檢驗機控制系統的開發

1 引言

　 隨著近幾年啤酒行業的發展，我國的啤酒產量目前已經居全球第一。這幾年國產的干包裝設備像裝箱機、紙箱包裝機、塑料熱縮膜包裝機已經在啤酒生產線上廣泛的使用。隨著這些設備的使用現場也出現了一些相關的問題，例如包裝后的產品數量不足的問題。為了解決這一問題，筆者消化吸收目前國際上的檢測模式，結合我國啤酒行業的特點，給廠家設計了一套經濟實用的滿箱檢測控制系統。

2 滿箱狀態檢測技術的應用現狀

　 目前國內啤酒生產廠家主要是應用國外公司的滿箱檢測設備如德國heuft公司的logic系列滿箱檢驗機等。由于國外產品的價格及維護費用較高，因此就限制了其在中小企業的應用，中小企業一般安排專職人員進行檢查，費時費力；而國內做這種檢測設備的廠家很少，因此開發一套經濟適用的滿箱檢測系統在國內有比較大的市場，也有利于降低企業的運營成本。

3 系統設計

　3.1 設計思想和原則

　 （1）先進性：系統建立在充分了解國內外滿箱檢測技術的發展動態，吸收其經驗和成果的基礎上進行方案設計，使系統的技術性能和水平具有明顯的先進性。

　（2）可靠性：系統運行安全可靠，性能穩定，可以在惡劣環境中長期穩定工作。

　（3）擴展性：系統的設計容量要足夠大，滿足系統今后擴展的需要。

　（4）經濟性：系統的造價經濟合理，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 功能設計

　 系統完成后，可達到如下目的：

　 （1）能夠在箱子運動的過程中準確的檢測到缺瓶箱，并能夠檢測開箱和封箱的產品。
　
　 （2）能夠檢測多種箱型。在實際生產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備能夠適應絕大多數的工作，設備應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備產生故障時發出報警，從而能夠及時的排除故障。

　 3.3 系統結構和組成

　 滿箱檢測控制系統部分的硬件我們選擇如下（參見圖1）

圖1 系統結構和組成

　（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，設備控制的要求。

　（2）操作面板td200：為了能夠實現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信息。

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

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

3.4 系統軟件部分

　 軟件部分是實現滿箱檢測功能的關鍵部分。軟件的基本功能如下：編制的軟件應該能夠配合硬件準確無誤的檢測到滿箱和缺瓶箱，并能夠準確的將缺瓶箱剔除；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、滿箱數及缺瓶箱數；能夠設定多種箱型；能夠在連續出現缺瓶箱數大于設定最多連續缺瓶箱數后，自動停止檢測，以便操作人員能夠及時檢查設備，排除可能存在的故障；能夠在設備工作異常時產生相應的報警；軟件實現是通過s7-200的專用編程軟microwin件來實現。

圖2 滿箱檢測控制系統軟件部分流程圖

　軟件按照模塊化結構進行設計，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上述功能的。初始化部分：確定通訊方式、高速計數器工作方式的選擇、td200功能鍵的初始化；td200部分：通過對消息使能位的置1和清零來控制有關信息的顯示和修改確認。有關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，保證檢測的準確進行；檢測部分：程序通過從td200接受的信息判斷當前的箱型，從觸發器和光電傳感器讀取的信息判斷當前箱子的有關信息，并經過相關處理來判斷是否是滿箱。并對箱數、滿箱數及缺瓶箱進行計數。當檢測到缺瓶箱時，激活高速計數器，高速計數器對來自旋轉編碼器的脈沖信號進行計數，判斷其當前位置，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出現缺瓶箱并能對連續出現的缺瓶箱計數，超過設定的最大連續缺瓶箱數時，自動停止檢測并報警，通知操作人員進行檢查。滿箱檢測控制系統軟件部分流程圖如圖2所示。

4 結束語

　目前該滿箱檢測設備已應用于啤酒包裝生產現場，目前系統運行良好，其高達99.9％的檢驗準確率，及快速的檢測和剔除功能使其大大提高了包裝設備的生產效率；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，也為整個啤酒生產過程的優化起了重要的推動作用。