紙板物流
隨著包裝業智能智造的不斷深入，包裝設備自動化設計方案正在快速完善，并取得了重大成果。電氣自動化設備作為工業發展過程不可或缺的重要組成部分，其智能技術的應用大大提升了工業化水平，提升了自動化設備的競爭優勢，對提高包裝業自動化水平、乃至提升社會生產力都有重要意義。
電氣控制系統概述及選型
（一）系統組成簡述
如圖1 所示，“校正車”能在特定的軌道上作橫向移動，將橫向錯位的紙垛校正成整齊對中的紙垛。其工作原理是：電動輸送車將紙板輸送至履帶輸送機上，由于電動輸送車按100 米/ 分鐘高速運行，難以精確控制停止位置，導致紙垛錯位堆放而不居中。此時，“校正車”通過MODBUS 與印刷機通信來獲取當前紙板的長和寬，利用光電和編碼技術，確保單一紙垛進入校正車，再通過激光測距，計算出要橫向移動的距離，并利用300P 編碼器來獲取校正車的實際位置，按居中的方式，將紙垛整理成整齊的紙垛輸送至下一工序。
（圖1）
（二）電氣核心部件選擇
1.PLC 選擇
PLC 的英文全名是Programmable LogicController，是一種用在工業領域的可編程控制器，由于其強大的硬件性能，決定了它的可靠性和控制性比一般繼電器控制系統要高很多，而且PLC 操作簡單靈活，易于實現系統的升級和功能的擴展。在“校正車”控制系統中，PLC 是核心，通過其內部程序的運算來控制整個系統的運行。
本控制系統中，選用臺灣永宏的FBS 系列PLC，如圖2 所示：
（圖2）
2. 變頻器的選擇
變頻器是變頻技術與微電子技術結合應用的電力設備，N=60F/P，只要通過改變輸出頻率F，即可改變電動機運轉速度。變頻器除能根據系統工藝要求改變電機速度外，并且能降低電動機的啟動電流，減少對電網的沖擊，相比傳統方式也更加節能。
本設計系統中選擇用丹佛斯的FC51 變頻器， 如圖3 所示。在校正車載重時，通過變頻器的調速功能，使校正車慢速行走，以便保證載物不會發生傾倒；在回程空載時，讓校正車相對高速運行，減少一個流程的節拍時間，提高工作效率。
（圖3）
3. 其它元件選擇
本設計系統的激光測距儀選擇用基恩士的LK-G 系列（三角測量型），如圖4 所示，其工作原理是半導體激光向目標發出光束，ERNOSTAR 鏡頭聚集目標反射的光線，并在感光元件上形成圖像。光點在感光元件上的位置根據目標的距離而變化。系統對該變化進行計算并轉換成目標位置的測量結果。
（ 圖4 ）
本系統用于反饋“ 校正車” 實際位置的元件選用德國HENGSTLER 公司生產的R141-O/300ER 增量式編碼器，其工作原理是通過光電轉換將輸出軸的機械幾何位移量轉換成脈沖或數字量的傳感器，它轉動時輸出A、B、Z 三組方波脈沖，其中A、B兩脈沖相位差相差90度，可通過比較A 相在前還是B相在前，以此判別編碼器的正轉與反轉，通過零位脈沖，可獲得編碼器的零位參考位。
（圖5）
電氣控制系統的設計方法
（一）分析校正車的功能要求本校正車專為包裝印刷業的送料機配套設計，既要有輸送功能，同時又要有校正功能。首先，根據生產工藝畫出工作流程圖，依據豐富的電氣設計經驗，采用邏輯設計法，先設計出主電路圖，并明確各執行元件的控制要求。
（二）確定PLC 及拖動裝置本校正車需要精確測量和定位，因此需要PLC 具有高速計數和A/D 轉換的接口電路，即能對編碼器進行高速計數，又能進行A/D 轉換。同時， 為更好地進行速度控制，需要變頻器進行電力拖動。本設計系統中選用性價高的永宏FBS-32MC PLC 和丹佛斯的FC51 變頻器。
主要電氣原理圖
（一）PLC I/O 電氣圖如圖6 所示，PLC 是整個電氣系統的核心部分，負責本系統的I/O 刷新和程序運算工作，并按控制要求來控制各執行機構的動作。本系統是通過MODBUS 與印刷機通信獲取產品的相關數據，通過HMI 與PLC 進行人機信息交換，同時，傳統電氣設計的按鈕都在HMI 中進行了整體規劃，因此，PLC 的I/O 點數并不要求太多，但要求有多路高速計數器和A/D 處理能力。本系統有手動和自動二種操作方式，絕大部分時間只需按自動方式運行即可，僅在發生電氣故障后，手動清空車上的產品。
（ 圖6）
（二）變頻器接線圖FC51 變頻器的接線端如圖7所示，變頻器是按PLC 指令進行傳動的電力裝置，在本系統中，變頻器主要是進行正轉、反轉、速度控制。當PLC 給出使能信號時，變頻器將按預設的時間進行加減速，避免瞬間啟動，以防校正車上的產品發生倒塌現象，同時通過PLC 輸出模擬電壓的大小來進行速度控制。
（圖7）
軟件設計
（一）PLC 程序設計本控制系統的PLC 采用臺灣永宏的WINPROLADDER 軟件來編寫PLC 控制程序，其控制流程圖如圖8 所示。其程序主要包括主程序和子程序，主程序包括通信程序、異常監控、速度調整……子程序又包括測距A/D、紙疊校正、校正輸送……其中主程序主要用來通信聯絡及按工作要求調用子程序，子程序負責邏輯運算及控制。其程序設計結構如圖9 所示。
（二）HMI 軟件設計觸摸屏和PLC 之間的通信實質上是觸摸屏和PLC 進行信息的交換，PLC 可對HMI 發送的命令進行分析，然后依據命令做出對應的動作，并且向觸摸屏發出響應信號。HMI 和PLC 間的通信一般采用主從應答模式，HMI 一直處于主動狀態，依據需要向PLC 發送讀/寫指令，PLC 處于被動狀態，只能從HMI 獲取命令。
本系統中HMI 主要負責操作模式的選擇、異常監控、速度調整等功能，其主界面如圖10 所示。
軟件設計
（一）硬件檢查
檢查本系統所有硬件接線正確，且確保動力電纜與通信電纜分開鋪放。
（二）下載程序分別將程序下載至PLC 和HMI。
（三）現場調試
先斷開動力電源，僅用控制電源設置變頻器參數。然后在HMI 上選擇手動模式，在空載時將校正車調試至正確工作狀態。然后選擇自動模式，按設計流程檢查動作的正確性，合理修改動態參數，保障校正車的各動作順暢穩定。
結論
此方案成功實施以后，不再需要專人來人為地糾正偏移量，同時能根據印
刷機的需求，自動匹配速率，不再成為影響印刷機的開機速度的一大因素，達
到了減員增效的效果。
