枕式包装机触摸屏控制系统技术方案
吴洋
各行各业的产品在市场上流通都要先进行包装，所以包装机械理所当然的成为了产品生产的重要设备。包装机械的包装速度，包装精度，系统稳定性直接影响到产品生产的效率，全自动化的、控制功能先进的包装机是市场上的主导产品。某韩资企业委托北京凯控科技有限公司设计其一款枕式食品包装机的控制系统，设计指标是能实现自动温控，自动追踪色标，每分钟包装数量达到180包左右。
控制需求：
1实现触摸屏控制开机关机，在主电机的过载情况下进行过载保护，机器故障情况下紧急停车。
2实现点动输出，按住点动按钮，机器点动输出。
3停机时保证横封封刀抬起，不接触包装膜。
4自动控制横封上，横封下，纵封温度稳定。
5通过主电机测速齿轮的脉冲输入，控制步进电机与主电机速度同步。
6通过检测色标信号与封切位置信号之间的测速齿轮脉冲数，实现步进电机的自动正追反追。
7可通过触摸屏上的手动追踪按钮实现手动正追，反追。
8系统具有统计功能，可记录每日运行时间，累计运行时间，每日包装数量，累计包装数量。
设计方案：
系统采用北京凯控科技有限公司的CKT-S5730嵌入式工控电脑作为控制器。CKT-S5730采用的是最新的PAC（可编程自动化控制器）概念设计的，自带16路开关量输入输出，8路模拟量输入，自带脉宽输出口和脉冲计数输入，集成5.7寸的彩色液晶触摸屏，实现了控制、人机交互一体化，相当于业界普遍流行的PLC+HMI控制。在软件上采用凯控公司自己研发的组态软件进行系统开发，采用嵌入式系统，组态软件、嵌入式数据库等先进技术相结合，可以快速进行系统开发，同时大大缩短调试时间。
开关量I/O列表
开关量输入 开关量输出
IO1 紧急停车 IO6 主电机启动
IO2 色标检测 IO7 点动输出
IO3 过载保护 IO8 横上加热开关
IO4 停机位置信号 IO9 横下加热开关
IO5 封切位置信号 IO10 纵封加热开关
模拟量输入
AI1 横上温度信号
AI2 横下温度信号
AI3 纵封温度信号
脉冲输入/输出
PWM2 测速齿轮信号
PWM3 脉冲输出
组态设计：
根据控制需求进行系统的控制逻辑设计，并设计显示界面。在这里共设计了三个界面，分别是运行监控界面、数据统计界面、系统帮助界面。我们把系统分为三个子系统来开发。
首先是开机关机的实现，在这里需要实现以下几点，开机时点击监控界面上的启动按钮，系统预热10秒钟，之后启动主电机；停机时点停机按钮，在位置检测信号为一时，系统停止，关闭主电机。而且，当出现故障时，按外置的紧急停机按钮时，系统停机；主电机的过载保护信号为一时，系统停机。按点动按钮，系统点动输出。
第二个子系统是封切温度控制系统，在这里分为横上温度PID控制，横下温度PID控制，纵封温度PID控制。开机后系统自动对封切加热部件进行预热。对温度控制的各个参数的设定是通过点击运行监控界面中的“横上温度”“横下温度”“纵封温度”三个按钮分别设置各个参数。并且当温度出现异常时系统弹出温度异常报警对话框。
第三个系统主要是实现控制步进电机与主电机速度同步，同时通过对色标信号和封切位置信号的检测，输出步进电机的正追或反追。主电机启动后，安装在主电机上的测速齿轮进行主电机的速度的测量，输出相应的速度脉冲信号给CKT-S5730控制器，控制器根据这个速度脉冲信号，输出相应脉冲控制步进电机以主电机相同的速度运转。自动跟踪通过以下逻辑实现，检测色标信号和封切位置信号，先计算这两个信号之间的测速齿轮输出的脉冲数，再根据色标信号和封切位置信号出现的先后，来判断输出相应脉冲正追还是反追。，系统还可以实现手动正追反追，通过按运行监控界面上的“手动正追”“手动反追”来实现。
系统还实现数据统计，通过数据统计界面可以显示本日系统的运行时间，本日的包装数量，系统累计包装时间，累计包装数量。并且每个数据都可以根据需要进行手动清零。
系统帮助界面用来显示系统的帮助信息。
总结
为客户提供满意的自动化解决方案是北京凯控科技有限公司的经营方向，枕式包装机控制系统项目，我们采用凯控自己研发的CKT-S5730嵌入式工控电脑作为控制器，同时实现了系统的开机关机控制，封切温度PID控制，步进电机与主电机同步的控制和光标追踪，实现了高度的一体化，节省了原系统中的温度控制仪表和步进电机控制器的预算，大大节约成本，满足了客户的工艺要求，提高了客户设备的可靠性和客户设备的工作效率，客户反映非常满意。
