引言
全自動包裝碼垛生產線是機電一體化高技術設備。通過對上位機WinCCV7.0監控軟件的組態，達到對包裝碼垛自動生產線的各個工序的實時過程監控，有利於對包裝碼垛自動生產線運行過程所出現的故障，及時維修、解決。傳統繼電器控製係統由於線路複雜、故障率高，因此很難滿足自動化生產線的需要；相反，以PLC為控製方式的控製係統具有運行穩定可靠、抗幹擾能力強、功能強大、易於實現機電一體化等特點，所以被廣泛應用於工業生產領域的各種控製過程中。綜合各方麵因素，本係統采用PLC實現對全自動包裝碼垛生產線的控製，極大提高了生產效率，減少勞動成本，提高了生產自動化水平。
1、簡述全自動包裝碼垛生產線係統組成
全自動包裝碼垛生產線主要是對各個工序：稱重、供袋、裝袋、折邊、封袋、倒袋整形、金屬檢測、重量複檢、批號打印、轉位編組、碼垛、托盤和垛盤的輸送等作業過程進行全程監控，從而簡化了生產線工序結構，減少了人工操作，提高了生產效率，提高了包裝質量。通過PLC程序控製對整個自動生產線工作過程進行全程控製，可實現連續工作，具有故障報警、顯示及自動連鎖停機功能。全自動包裝碼垛生產線係統主要有以下幾部分構成。
（1）包裝機械單元。電子稱重機、自動供袋機、自動裝袋機、轉位輸送機、編組機、推袋壓袋機。（2）碼垛機械單元。分層碼垛機、升降機、托盤倉。（3）控製係統單元。PLC控製、人機界麵、WinCCV7.0監控軟件。
2、控製係統硬件組成
根據全自動包裝碼垛生產線整體設計指標及作業要求,其控製係統應滿足如下要求。
（1）實時協調控製各工序的執行機構，實現自動化生產線的高速、穩定、可靠運行。（2）實時監控能力高、動態響應性好。（3）人機界麵友好、編程簡便，操作簡單。（4）硬件結構緊湊，具有一定的可擴展性，易於維護。
全自動包裝碼垛生產線的控製係統主要由軟件係統和硬件係統組成，該控製係統硬件架構如圖1所示，下位機采用S7-400PLC進行控製，上位機采用WinCCV7.0監控軟件進行實時監控，各組成部分通訊連接采用工業以太網現場總線。S7-400PLC采用模塊化設計，可根據不同需要選取不同模塊，本控製係統選用了電源模塊、CPU模塊、數字量模塊、故障診斷模塊、通信模塊等。
（1）電源模塊（PS）。它為CPU模塊、數字量模塊等提供電源。
（2）故障診斷模塊。CPU在識別到故障或編程錯誤時，將立即調用對應的中斷組織塊（OB），相應的中斷程序及時處理故障。（3）通信模塊。為上位機（WinCCV7.0）對下位機（PLC、變頻器等智能設備）之間的信息流通提供通信渠道。
3、控製係統軟件組成
3.1全自動包裝碼垛生產線工藝流程
全自動包裝碼垛生產線主要對粉、粒、塊狀物料實現稱重、供袋、裝袋、折邊、封袋、倒袋整形、金屬檢測、重量複檢、批號打印、轉位編組、碼垛、托盤和垛盤的輸送等自動化生產過程。其生產工藝流程主要有以下
 

（1）自動供袋。當按下包裝碼垛生產線準備就緒按鈕時，係統各部分歸位為初始狀態，當吸袋垂直氣缸電磁閥接通時，氣缸下降並且吸袋真空裝置接通工作，當吸袋真空閥達到設定值時，吸袋垂直氣缸開始上升，吸盤吸住袋子上升，當上限位開關打開時，觸發傾斜氣缸電磁閥接通，使垂直氣缸傾斜，把袋送入供袋輥子。完成吸袋操作。
（2）自動取袋。當上一工序完成後，自動取袋裝置開始工作，袋子被送到斜托板上，同時橫進裝置到達生產線裝袋位置時，觸發磕頭裝置傾斜，由限位開關進行限位，同時觸發真空電磁閥，實現真空吸袋，延時後，吸住袋並磕頭裝置立起，斜托板上升回到原來位置，完成整個取袋動作。
（3）送袋、開袋、裝料。當上一工序完成後，送袋、開袋、裝料裝置開始工作，初始狀態時，開袋、抱板與大夾子處於張開位置，橫進裝置向包裝線取袋方向減速移動，檢測到位後，抱板與大夾子閉合。橫進裝置向包裝線裝袋位置減速移動，由限位開關控製到位，觸發抱板與大夾子把裝滿料的袋子送到輸送帶上，同時夾輥氣缸動作，完成夾送動作。之後卸料門打開,開始裝袋。
（4）折邊、封袋。當上一工序完成後，折邊、封袋裝置開始工作，包裝袋通過夾口整形機和立袋輸送機進入自動折邊機,經過折邊後,光電開關檢測到包裝袋後,觸發縫紉機工作,縫合包裝袋。
（5）倒袋、輸送、整形。當上一工序完成後，倒袋、輸送、整形裝置開始工作，此時，包裝袋由縫口機進入倒袋輸送機，檢測裝置檢測到料袋後，觸發倒袋氣缸伸出，將包裝袋推倒，進入整形工序。
（6）金屬檢測、重量複檢。當上一工序完成後，金屬檢測、重量複檢裝置開始工作，檢測裝置檢測到金屬物體並發出報警,觸發自動撿選機將含金屬的料袋進行剔除。重量檢測裝置檢測料袋重量不合格時,也將被自動撿選機剔除。
（7）轉位、編組。當上一工序完成後，轉位、編組裝置開始工作，編組傳輸光電開關對袋數進行計數,根據計數結果來確定轉位機的不同動作。料袋至編組傳輸位,編組傳輸電機開始運轉。
（8）推袋、分層。當上一工序完成後，推袋、分層裝置開始工作，編組機滿信號則激發一次推袋動作指令。之後，料袋進入分層機並側麵整形擋板合上,壓袋機向下壓袋。當托盤處於分層碼垛位置時,分層機打開,升降機下降。當壓袋機壓到位後,光電開關觸發壓袋和側麵的整形氣缸返回,升降機停止下降。當分層機空並且壓袋機返回到位時,分層機開始關閉。
（9）升降機控製。當上一工序完成後，升降機控製裝置開始工作，分層機動作及分層機滿光電開關觸發一次層計數,升降機根據層計數的結果確定是否需要排垛操作。完成了升降機控製動作。
（10）托盤、垛盤輸送機控製。當上一工序完成後，托盤、垛盤輸送機控製裝置開始工作，當升降機進行排垛時,托盤及垛盤輸送機是需要否起動排垛操作,取決於垛盤位是否有空。
（11）托盤倉控製。當上一工序完成後，托盤倉控製裝置開始工作，托盤倉空時,觸發聲光報警。當托盤倉上升時,上升到一定位置托盤叉打開,之後，托盤倉繼續上升,直至到達頂部，頂部限位開關閉合，停止運動。等到托盤倉下降時,降到托盤倉中位時,托盤叉合上,托盤倉繼續下降,直至到達底部，底部限位開關閉合，停止運動。
3.2上位機的組態
上位機監控係統采用WinCCV7.0自帶的組態軟件進行組態。WinCCV7.0軟件具有模塊化結構，支持現場總線技術，具有自己的網絡體係和通信功能，能方便快捷的與下位機進行實時通信，組態監控技術為快捷的數據采集、過程監控、生產控製提供了基礎平台。WinCCV7.0監控軟件畫麵的工作流程主要包括以下：
1）上位機監控係統主畫麵如圖2所示：

2）上位機監控係統碼垛機械單元畫麵。當點擊監控畫麵碼垛機械係統按鈕時，可以查看分層碼垛機、升降機、托盤倉等板塊的監控信息，並且可以對這些板塊根據需要進行操作。
3）上位機監控係統包裝機械單元畫麵。當點擊監控畫麵包裝機械係統按鈕時，可以查看電子稱重機、自動供袋機、自動裝袋機、轉位輸送機、編組機、推袋壓袋機等板塊的監控信息，並且可以對這些板塊根據需要進行操作。
4）上位機監控係統報警畫麵。當全自動包裝碼垛生產線出現故障或錯誤報警時，報警指示信號自動彈出，可以點擊主畫麵報警記錄按鈕查看，並根據相應提示信息進行操作。
5）上位機監控係統參數設置畫麵。當全自動包裝碼垛生產線要進行某個動作時，要通過參數設置畫麵進行參數設置，點擊主畫麵的參數設置按鈕，進入參數設置畫麵。參數設置主要涉及控製參數、工藝參數。
4、結束語
本文以全自動包裝碼垛生產線為研究對象，以S7-400PLC為基礎設計了全自動包裝碼垛生產線的控製係統，並用WinCCV7.0軟件作為上位機監控係統實現了對生產全過程的實時監控。本文所構建的全自動包裝碼垛生產線的控製係統能充分發揮了PLC、WinCCV7.0的技術特點，具有高度自動化、實時監控能力強、功能完善、運行穩定等突出特點，具有廣闊的工業應用前景。
 

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