基于PLC 的热合封口控制系统设计

徐长华

（扬州德云电气设备集团有限公司，江苏 扬州 225100）

1 自动包装系统工作原理

生产过程的包装袋袋口加热封装一般是采用高频加热或电加热等装置用方式下，使袋口处的复合材料形成黏滞状态，然后采用机械外加压力使袋口粘为一体，要求当袋口冷却后仍保持粘合状态且具备一定强度的热合包装技术。本文具体设计思路主要是利用多个电加热管进行不超过热封头临界温度的高温控制，设置适合对应包装袋口的塑料薄膜温度进行加热，在袋子在传输带行进状态下短时间内加热包装袋口塑料薄膜，使其处于临界融化状态，同时通过机械挤压后让袋口融为一体，在包装袋传输中完成袋口的粘合密封。对于传输过程中袋口热密封时间、加热管具体温度控制是决定袋口密封好坏的关键因素。

本文在设计中为了提高运送传输过程中包装袋加热粘合的效率，在条板式加热粘合前提下，采用优化的带式热合与封压结构。也就是将由现场温控器控制的具有合适高温的电加热板在被夹引装置上进行加热叠合，从而使薄膜粘合。所设计的带式热合系统结构更简单，热合速度更快，具备实时包装袋传送中完成袋口热封功能。

2 热合封口控制系统设计

整个控制系统有热合过程温度和热合时间控制，同时满足包装袋在传输带上传输速度控制这个辅助控制量。前两个量的高性能控制是袋口热合封口控制过程的关键被控量，后一个传输速度控制应匹配前两个被控量，三者之间是密切关联的。如果传输速度过慢、电加热板控制温度过高或袋口机械封口时间过长，这些都将会导致包装袋袋口出现烧结、起泡现象；另一方面，如果传输速度过快、电加热板控制温度过低或袋口机械封口时间过短，将会造成封口不牢，密封性差等问题。高性能的控制包装袋热合的温度、时间及传输速度是高度统一的，为此设计的热合控制系统现场控制单元采用西门子200 系列PLC 和温度控制去及变频器构建热合控制器。整个系统的控制思路为：

（1）先根据生产实际需要，确定传输带走带速度，再根据走带速度结合具体包装袋材料决定热合时间。其中传输带的速度由变频器控制伺服电机实现。运用基于的PLC 的变频调速控制方法可以实现加热封时间控制。

（2）针对具体包装材料，选择合适的电加热板温度，但是必须在热封头的合理温度工作范围内，否则热封头容易烧坏；在电加热板温度控制过程中，如果温度不符材质需求，则系统控制不动作。具体温度由PLC 通讯设定到温度控制器中，再由温度控制器进行电加热板温度的闭环控制当，预期温度偏差不应超过0.5℃。

本文设计的热合封口系统采用可控硅加热的电加热板进行袋口热封，采用三组电加热板装置，采用三组热电偶实现热封头处测温，三个温控器进行现场温度控制。选用智能温度控制器，其具有PID 闭环温度调节、内置通讯模块，现场的抗干扰能力好、稳定性高等特点。另外，实际传输带的行走速度控制，是通过伺服电机变频器过与PLC 设定速度的通讯设定完成传送带速度的开环控制。

3 热封系统控制流程

图1 热封PLC 总体程序流程图

本系统选用西门子SMART 700IE 触摸屏作为现场人机交互单元，可以在其上面实现完成人机界面编辑。在与PLC 通讯的触摸屏中可以实现界面登陆、温度等参数设置及自动和手动切换与状态报警。

系统测试过程中部分参数设置与控制界面如下：

（1）参数设置与切换为自动运行状态的界面

图2 参数设置与切换为自动运行状态的界面

上图展示了系统的参数可以设置，同过在界面上能够实现热封系统的相关控制参数的设定，相关参数为传送带的传输速度、电加热板温度和相关状态报警参数等。

本系统的实际运行可以实现手动和自动运行两种方式，也可以通过触摸屏，设置手动运行状态下的点动控制方式，控制传送带的速度来控制包装袋热合封口时间。同时在自动运行方式下可以实现系统运行参数的实时监控。

本文设计的包装袋热合封口控制系统，具备又好的人机界面，相关故障报警既可以在界面中出现，同时通过声光电联动报警装置提醒工作人员及时查找到故障根源，有助于实时发现故障和及时准确的排除故障，进而为热封系统的高效可靠工作提高有效的必要保障。

4 结 语

本文对自动包装袋热合封口控制系统进行整体控制结构设计，给出了实际控制流程。其中硬件部分以PLC 作为现场主控制器、温度控制器闭环控制电加热板热封头温度、变频器控制传送带速度及触摸屏人机交互等。热封控制系统的控制流程可以表明本文设计的基于PLC 的自动热合包装系统合理可行。