OMRON产品在外包生产线中的应用

摘要：本文介绍了OMRON自动化产品在石家庄第四制药厂塑瓶外包生产线的应用设计，并且250ml 5瓶X 6列 单层包装方式为例详细介绍调试过程。
关键词：光电开关；可编程序控制器；触摸屏 旋转编码器

1.引言
OMRON自动化产品已广泛应用在机械、电力、化工、制药、食品饮料、家用化工等外包生产线行业中，并以稳定的质量、低廉的价格，优质的售后服务，赢得了广大客户的认可。作者以独立设计完成的石家庄第四制药厂塑瓶外包生产线（以下简称“四药”）为例介绍OMRON自动化产品在该行业中的应用。

本系统组成:
（1）主要控制由可编程序控制器（CP1H-X40DR-A）、外围电路、终端触摸屏（MPT5-MG00）组成；
（2）执行机构由气缸、刹车电机、变频调速电机组成；
（3）检测机构由光电开关（E3F3-D12 E3Z-T61 E3Z-R61）、旋转编码器（E6B2-CWZ6C 1000P/R）、气缸自带磁性开关、接近开关（E2E-X5E1）、行程开关（WLCA2）组成。

2.控制系统要求和方案简介
“四药”要求该线能完成三种规格共四种包装方式的包装，
即：
500ml 5瓶X 6列 单层；
250ml 5瓶X 6列 单层；
100ml 5瓶X 8列 单层；
100ml 5瓶X 8列 双层。
各种规格包装方式之间转换要做到简单快捷。

基于以上要求，笔者设计了一套由PLC加触摸屏，利用编码器配合变频器控制来控制电机和气缸组成的抓取系统，气缸可以带动抓头横向移动来确定抓瓶位或放瓶位，电机则带动抓头升降来确定抓瓶高度或放瓶高度（抓瓶位即塑瓶摆好形成的一个台位也叫摆台，放瓶位即空纸箱所在位置也叫装箱位。）。各种产品规格之间的转换由控制箱上编程终端设置参数来实现。系统组成见图1。

（1）接近开关E2E-X5E1检测到开箱成型后把空箱体推滚动外包线上备用；
（2）由于塑瓶罐装后套上透明包装袋整体成透明色，用带MSN功能的E3Z-R61加反射板来精确检测送料线上瓶的数量；E3F3-D12则检测空箱是否到装箱位置；抓头抓瓶上升去放瓶时摆台上是否有漏瓶则由对射光电E3Z-T61检测，若由则系统启动蜂鸣器报故障；
（3）送空箱线高度与送瓶线高度不在同一水平线上，带动抓头的电机停止位控制则由装在电机轴上的编码器E6B2-CWZ6C 1000P/R计算来决定；
（4）可编程序控制器CP1H-X40DR-A为整个控制的核心，它负责接收编码器的高速计数数据与触摸屏MPT5-MG00的设定数据进行交换处理，处理完成后发出指令让电机停在所需位置；
（5）为使带动抓头的电机在升将过程中不至于出现飞车压瓶等事故，行程开关WLCA2起到了最后的保护，它可以控制电机紧急抱闸停车避免事故发生。
工艺流程见图2。

3.应用方案详细介绍
下面以250ml 5瓶X 6列单层包装方式为例详细介绍调试过程。首先触摸屏上进行包装方式的选择，如图3所示。

由于250ml包装方式为单层，所以放瓶高度只设“放瓶高度1”。编码器选用相位差输入法，A相B相高速计数用软件清零。电机减速后的线速度为6mm/r，抓头距离摆台实际高度为380mm，瓶高55mm，所以电机的抓瓶高度325mm，即电机在正转54转后应停止（定义电机正转为下降，反转为上升）。实际调试过程中，刹车电机下降停止时由于抓头自重会惯性下滑，但每次下滑距离是一定值a1。所以抓瓶高度应减去这个a1值。放瓶过程中，在瓶底进入纸箱口时抓头就放瓶以节省时间。瓶子的才制为塑料，瓶身受挤压时容易变形；瓶子的底部是椭圆形，在瓶输送带上运行时行进方向容易改变；这些都会造成摆台上瓶子摆不整齐，进而影响抓头抓瓶不准确产生漏瓶。为此，在瓶输送带的两边加装导向支架，来解决行进方向改变的问题。在整个装箱过程中会产生以下几种故障状态：纸箱不到位、摆台上有漏瓶、缺少纸垫。满箱离开装箱位后空箱应该在1s内到达装箱位，时间超过1s视为故障，此时报警灯闪烁，蜂鸣器间歇响，直至有纸箱到达装箱位或人工解除报警。抓头抓瓶上升离开摆台时，此时如摆台上还有塑瓶视为故障，报警灯闪烁，蜂鸣器一直响，并且瓶输送带停止送瓶，直至人工解决问题。纸垫分为上垫和下垫，每箱最少放两个，所以预备盒里的纸垫最容易缺少，少纸垫时报警灯一直亮，蜂鸣器间歇响，而且纸箱在装箱位不移动，直到人工放更多纸垫到预备盒才能解除报警。

4.方案取得的效果
生产线自07年10月在石家庄四药试运行，效果良好，系统稳定可靠，日包装量大大提高，减轻了操作工人的劳动强度（由原来的9人/班减少为4人/班），并且投资少。用较低价格的刹车电机和编码器组合实现了昂贵的伺服电机才能拥有的功能，控制精度达到了0.5mm的设计要求。

5.方案的示范性
本生产线不仅仅适用于包装塑瓶，也适用于包装玻璃瓶，而且可以任意组合，例如两条送瓶线对应一条送箱线，可以大大提高日包装量。

6.对OMRON的建议
开通24小时免费技术支持热线，增加各地办事处，提供各办事处现场服务项目。

作者简介
王坤（1979-）女 毕业于邯郸职业技术学院机电工程专业，原在某包装机械厂从事包装电气控制的设计，现就职于河北珠峰仪器仪表设备有限公司。