1. 系统概述

　　唐山东阳高位码垛机控制系统采用PLC编程和电气自动控制相结合控制并协调码垛系统各单元的动作，使码垛机按照工艺流程来完成整个生产过程。工艺过程如下

　　托盘的供给:叉车将空托盘放入托盘仓中，托盘仓能自动地将托盘放到托盘输送机上，再由托盘输送机送到升降机上，再由升降机自动上升到正确位置。

　　点击自动运行按钮，按钮变为绿色，此时托盘供给和出库装置处于自动运行状态，如若托盘未到达指定位置，袋子进入斜坡输送机顶端后，皮带机会自动停止，等待托盘进入后才会自动码垛。

　　生产完成的成品进入成品仓后经定量包装秤下放到皮带机，自动封口经过自动倒袋机进入斜坡输送机，再次经过压平机（整袋机），对料袋进行整平，正式进入旋转抓手，经过设定好的的一系列参数后，按照需要的工艺坐标进行转位编组操作，将竖袋2袋编为1组，横袋3袋编为1组（配方最多可设定9个，根据不同包型可随意码垛；大致分为5包五花垛，8包五花垛，10包五花垛，直垛等等）；第一层5个料袋在托盘上码垛完成后，升降机自动下降一层料袋的高度，即码好一层；这样码完8层（或10层，层数可自己设定）即为一垛，码好后升降机下降到最低位，再由垛盘输送机将垛盘输送到无动力垛盘输送机上，最后由叉车运走。

　　码垛机电气控制系统原理框图如图1-1所示，包括中央处理单元PLC－CPU及其I/0扩展单元、检测单元（光电开关、接近开关）、操作与显示单元（触摸屏、按钮开关和指示灯）、控制元件（交流接触器、变频器和电磁阀）以及执行部件（电机和气缸）等几个部分组成。操作与显示单元作为设备操作的操作界面，接受来自操作人员的操作指令并指示设备的运行状态；检测元件检测料袋、托盘、垛盘的位置状态以及各单元的运行状态，PLC自动循环扫描各输入输出点的当前状态，并根据程序所确定的逻辑关系更新输出点的状态，通过通断交流接触器和电磁阀来控制电机的启停和气缸的动作，从而完成码垛全过程的控制。

　　PLC（可编程序控制器）

　　图1-1 电控系统原理框图

　　2. 系统的主要特点及技术说明

　　2.1 电源部分

　　现场的主电源380VAC进入控制柜后，首先经过旋钮开关和总断路器。在不打开控制柜的情况下，可方便地通过控制柜门上的急停按钮完成接通和断开二次电源的操作。PLC配电柜对于现场设备都有手动控制启停的按钮，当“手动/自动”拨到自动位置时，由程序控制，拨到手动位置时，由人员随意调控，并且设有限位开关，以防止设备到达极限后出现故障。手动控制的按钮有“推袋控制”、“进盘输送”、“出盘输送”、“上升/下降”、“外盘输送”、“进料皮带”。”

　　码垛机的每一个电机均有一个单独的断路器对其进行保护。因此保证了每个电机得到最佳的保护，并且便于在发生故障的情况下查找故障点。本系统所采用的保护断路器集成了多种保护功能，即短路、过载及断相保护，因而省去了传统的热继电器。根据工艺的要求，码垛旋转抓手需要伺服电机控制，故采用进口伺服电机，并配有三个伺服电机控制器。在伺服电机发生过载和短路时自动过载报警以保护伺服电机。

　　为交流接触器供电的220V电源由一个小型断路器作保护。由于控制部分的电路对电源要求较高，故由一个隔离变压器为PLC、直流稳压电源等提供直流24V电源，其源端和副端均有小型断路器保护。CPU输出输入端均为直流24V，因而提高了CPU的安全性和寿命。直流稳压电源的交流端和直流端分别有相应的保护。急停按钮、二次电源断路器，主断路器构成了急停回路，用来切断PLC输出通道的控制电源，包括交流接触器控制线圈的电源和电磁阀的控制电源。动力回路及控制器电源详见电气原理图。

　　2.2可编程序控制器（PLC）

　　选用德国西门子公司SMART系列PLC。该产品的CPU具有极快的I/O处理速度，能够满足现代生产线对速度的越来越高要求。由于内置一个MPI端口，通过适配器可以和可编程终端或触摸屏相连。该PLC提供了丰富的指令系统，使用起来非常方便，并且比传统PLC的功能更强大。由于是模块化的PLC、扩展起来非常方便。

　　本码垛系统采用16点/公共端的24V直流输入模块，16点/公共端的继电器输出模块。输入所占通道地址从左到右为I0.0-I1.7，I4.0-5.7，I8.0-I9.7,I12.0-I13.7；输出所占通道地址从左到右为Q16.0-Q17.7,Q20.0-Q21.7,Q24.0-Q25.7,Q28.0-Q29.7，输入、输出位号定义详见电气原理图。

　　2.3伺服驱动器

　　本系统采用德国STOBER公司的MDS5000系列伺服驱动器SEA5000，用于转位伺服电机的驱动。伺服驱动器的I/O信号通过X101与PLC相连。系统中使用的伺服驱动器的输出信号有三个，分别是:1、BA1-伺服驱动器准备好信号（初始化结束，允许进行位操作）；2、BA2—伺服完成信号（伺服电机每一个位移结束时此信号输出为ON）；3、RELAY1—伺服报警信号。PLC向伺服驱动器发出的信号共有五个，分别是；1、BE1—位移控制编码输入端1；2、BE2—位移控制编码输入端2；3、BE3—参考点信号（REF）输入端；4、BE4—位移运行控制信号（POSTION-START）；5、ENABLE—数字量信号输入端（BE1~BE4）使能端（X1）。

　　伺服驱动器的控制模式、位置回路增益、位置控制的方向、长度、速度以及电子齿轮等参数分别在计算机软件中设定。

　　伺服驱动器的详细情况请参考说明书。

　　2.4 其他

　　为确保电控系统的可靠性和工作寿命，几乎所有的电器元件和电控柜外的操作箱（包括接线端子、按钮开关和指示灯）、接线箱（包括接线端子）、按钮盒、传感器（开关）、电磁阀等，电控柜内的断路器、交流接触器、中间继电器等均采用具有国际声誉的德国、日本、等国家著名品牌的产品。

　　本系统所使用的通用控制元件主要有两种:交流接触器和电磁换向阀。其控制线圈与PLC输出点控制的中间继电器相连。交流接触器简称接触器，当其控制线圈得电，则接触器的触点将接通，为电机供电。电磁换向阀简称电磁阀，用来切换气缸缸杆的伸出与缩回状态，进而带动相应的机械机构运作，完成相应的操作。请注意，在码垛机处于停止时，气缸缸杆的伸出与缩回状态不尽相同，但电阀一般均为失电状态。