基于三菱FX2n PLC的水果包装生产线控制系统

 方雄，黄  强，练  杰

（邵阳学院电气工程系，湖南邵阳422000）

摘要：水果包装生产线是全自动化的包装设备。介绍了基于三菱FX2n PLC为核心的控制系统，给出了系统硬件设计框图和软件编程方法，并成功设计了控制系统。该系统经过实践证明，设计可靠，能持续稳定运行，设计思路可以推广到其他包装生产线工业中，具有一定的参考价值。

 关键词：水果包装；PLC；控制系统

 中图分类号：TP273 文章编号：1006 - 2394( 2016) 03  - 0032 - 02

0引言

 在现代化的水果包装产业中常常需要对水果进行计数、包装，传统的人工包装方式不但麻烦，而且效率低，劳动强度大，不适合现代化的生产需要。为了适应现代化的大规模包装水果产业，就必须设计一套完整的自动化生产线，以便用自动化的生产线来代替人工完成这些繁杂的工作。目前水果包装生产线控制系统中，不少是用单片机控制的；而PLC的可靠性高，编程简单，易于维护，可以广泛应用于各种控制系统中。根据水果包装控制系统的特点，决定使用PLC来实现对水果包装的实用控制，本文采用三菱PLC对水果包装进行有效且经济的控制。

1系统功能

 在水果包装生产线中，水果由传送带1随时运来，运送时间不固定，因此间隔不确定，有的水果距离较远，有的则靠在了一起。包装线示意图如图1所示。传送带1的电动机转动1圈，旋转编码器E6A发出1个脉冲。当光电检测器SP1检测到水果，且旋转编码器发出4个脉冲时，表示有4个水果通过传送带1到传送带2。当传送带2上有4个水果后，挡板电动机Ml正转，驱动挡板上升，阻止后面的水果运送；当挡板上升到位，上限位开关SQ3动作，挡板停止上升，推动器电动机M2正转，将水果向前推出落入盒子，当推动器到达前限位开关SQ2动作，推动器停止向前，推动器电动机M2反转驱动推动器后退。当推动器后退到位时，后限位开关SQ1动作，推动器停止后退，M2停转。此时挡板电动机Ml反转，驱动挡板下降；当挡板下降到位，下限位开关SQ4动作，挡板回到初始位置，完成一次水果的包装。

2系统硬件组成

 该系统的硬件主要包括以下几个主要模块：PLC主控模块、光电检测模块、旋转编码器模块。其中PLC主控模块主要完成对外围硬件的控制以及一些运算功能，光电检测模块完成水果的检测，旋转编码器模块完成水果个数的计数。系统硬件组成框图如图2所示。

2.1主控模块

 该系统采用了三菱FX2n PLC来实现，FX2n系列PLC是三菱公司推出的高性能小型可编程控制器，它的基本指令执行时间为0.08斗s每条指令，内置的用户存储器为8K步，可以扩展到16K步，最大可以扩展到256个I/O点，有多种特殊功能模块或功能扩展板，可以实现多轴定位控制。机内有实时钟，PID指令用于模拟量闭环控制。FX2n系列PLC采用整体式和模块式相结合的叠装式结构，系统配置固定、灵活，编程简单，可高速运算，现场安装简易方便。

2.2光电检测模块

 光电检测模块是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求，它是实现自动检测和自动控制的首要环节。如图3所示，光电检测模块一般由传感元件、光电转换元件和信号处理电路组成。

2.3旋转编码器模块

 旋转编码器是用来测量转速的装置，光电式旋转编码器通过光电转换，可将输出轴的角位移、角速度等机械量转换成相应的电脉冲以数字量输出。当旋转编码器轴带动光栅盘旋转时，经发光元件发出的光被光栅盘狭缝切割成断续光线，并被接收元件接收产生初始信号，该信号经后继电路处理后，输出脉冲或代码信号。旋转编码器的特点是体积小、质量轻、频响高、分辨能力高、力矩小、耗能低、性能稳定、使用寿命长。其主要种类有增量式编码器、绝对值编码器、正弦波编码器。本系统采用的光电式旋转编码模块原理如图4所示。

3主程序设计

 程序采用结构化设计，并且利用PLC的起保停电路编程语言，具有良好的可读性和可维护性。由于各工位相对独立、并行处理，设计时将主要工位功能用子功能块实现，然后在主程序中调用。系统的主要功能有电机旋转、挡板升降等。

 在系统中主程序完成系统的初始化，分配调用各子程序以实现系统功能，主程序流程图如图5所示。光电检测子程序是将光电传感器采集到的模拟信号经过量化、处理转换成PLC可以识别的数值传给主程序；旋转编码器子程序采集电机旋转的数值，经量化处理后传递到下一级程序；电动机子程序是将每次量化完成的数据传递给电动机控制电路，从而实现电动机的正反转。

4结束语

 本文介绍了基于三菱FX2n PLC的水果包装生产线控制系统的设计方法，并说明了控制过程和策略，对关键元件的连接关系和运用细节的处理也作了交代，具有相当的实用性。本系统不仅设计可靠，能持续稳定运行，并且为推广到其他包装生产线工业中提供了极大地方便。