纸板物流
随着包装业智能智造的不断深入，包装设备自动化设计方案正在快速完善，并取得了重大成果。电气自动化设备作为工业发展过程不可或缺的重要组成部分，其智能技术的应用大大提升了工业化水平，提升了自动化设备的竞争优势，对提高包装业自动化水平、乃至提升社会生产力都有重要意义。
电气控制系统概述及选型
（一）系统组成简述
如图1 所示，“校正车”能在特定的轨道上作横向移动，将横向错位的纸垛校正成整齐对中的纸垛。其工作原理是：电动输送车将纸板输送至履带输送机上，由于电动输送车按100 米/ 分钟高速运行，难以精确控制停止位置，导致纸垛错位堆放而不居中。此时，“校正车”通过MODBUS 与印刷机通信来获取当前纸板的长和宽，利用光电和编码技术，确保单一纸垛进入校正车，再通过激光测距，计算出要横向移动的距离，并利用300P 编码器来获取校正车的实际位置，按居中的方式，将纸垛整理成整齐的纸垛输送至下一工序。
（图1）
（二）电气核心部件选择
1.PLC 选择
PLC 的英文全名是Programmable LogicController，是一种用在工业领域的可编程控制器，由于其强大的硬件性能，决定了它的可靠性和控制性比一般继电器控制系统要高很多，而且PLC 操作简单灵活，易于实现系统的升级和功能的扩展。在“校正车”控制系统中，PLC 是核心，通过其内部程序的运算来控制整个系统的运行。
本控制系统中，选用台湾永宏的FBS 系列PLC，如图2 所示：
（图2）
2. 变频器的选择
变频器是变频技术与微电子技术结合应用的电力设备，N=60F/P，只要通过改变输出频率F，即可改变电动机运转速度。变频器除能根据系统工艺要求改变电机速度外，并且能降低电动机的启动电流，减少对电网的冲击，相比传统方式也更加节能。
本设计系统中选择用丹佛斯的FC51 变频器， 如图3 所示。在校正车载重时，通过变频器的调速功能，使校正车慢速行走，以便保证载物不会发生倾倒；在回程空载时，让校正车相对高速运行，减少一个流程的节拍时间，提高工作效率。
（图3）
3. 其它元件选择
本设计系统的激光测距仪选择用基恩士的LK-G 系列（三角测量型），如图4 所示，其工作原理是半导体激光向目标发出光束，ERNOSTAR 镜头聚集目标反射的光线，并在感光元件上形成图像。光点在感光元件上的位置根据目标的距离而变化。系统对该变化进行计算并转换成目标位置的测量结果。
（ 图4 ）
本系统用于反馈“ 校正车” 实际位置的元件选用德国HENGSTLER 公司生产的R141-O/300ER 增量式编码器，其工作原理是通过光电转换将输出轴的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器，它转动时输出A、B、Z 三组方波脉冲，其中A、B两脉冲相位差相差90度，可通过比较A 相在前还是B相在前，以此判别编码器的正转与反转，通过零位脉冲，可获得编码器的零位参考位。
（图5）
电气控制系统的设计方法
（一）分析校正车的功能要求本校正车专为包装印刷业的送料机配套设计，既要有输送功能，同时又要有校正功能。首先，根据生产工艺画出工作流程图，依据丰富的电气设计经验，采用逻辑设计法，先设计出主电路图，并明确各执行元件的控制要求。
（二）确定PLC 及拖动装置本校正车需要精确测量和定位，因此需要PLC 具有高速计数和A/D 转换的接口电路，即能对编码器进行高速计数，又能进行A/D 转换。同时， 为更好地进行速度控制，需要变频器进行电力拖动。本设计系统中选用性价高的永宏FBS-32MC PLC 和丹佛斯的FC51 变频器。
主要电气原理图
（一）PLC I/O 电气图如图6 所示，PLC 是整个电气系统的核心部分，负责本系统的I/O 刷新和程序运算工作，并按控制要求来控制各执行机构的动作。本系统是通过MODBUS 与印刷机通信获取产品的相关数据，通过HMI 与PLC 进行人机信息交换，同时，传统电气设计的按钮都在HMI 中进行了整体规划，因此，PLC 的I/O 点数并不要求太多，但要求有多路高速计数器和A/D 处理能力。本系统有手动和自动二种操作方式，绝大部分时间只需按自动方式运行即可，仅在发生电气故障后，手动清空车上的产品。
（ 图6）
（二）变频器接线图FC51 变频器的接线端如图7所示，变频器是按PLC 指令进行传动的电力装置，在本系统中，变频器主要是进行正转、反转、速度控制。当PLC 给出使能信号时，变频器将按预设的时间进行加减速，避免瞬间启动，以防校正车上的产品发生倒塌现象，同时通过PLC 输出模拟电压的大小来进行速度控制。
（图7）
软件设计
（一）PLC 程序设计本控制系统的PLC 采用台湾永宏的WINPROLADDER 软件来编写PLC 控制程序，其控制流程图如图8 所示。其程序主要包括主程序和子程序，主程序包括通信程序、异常监控、速度调整……子程序又包括测距A/D、纸叠校正、校正输送……其中主程序主要用来通信联络及按工作要求调用子程序，子程序负责逻辑运算及控制。其程序设计结构如图9 所示。
（二）HMI 软件设计触摸屏和PLC 之间的通信实质上是触摸屏和PLC 进行信息的交换，PLC 可对HMI 发送的命令进行分析，然后依据命令做出对应的动作，并且向触摸屏发出响应信号。HMI 和PLC 间的通信一般采用主从应答模式，HMI 一直处于主动状态，依据需要向PLC 发送读/写指令，PLC 处于被动状态，只能从HMI 获取命令。
本系统中HMI 主要负责操作模式的选择、异常监控、速度调整等功能，其主界面如图10 所示。
软件设计
（一）硬件检查
检查本系统所有硬件接线正确，且确保动力电缆与通信电缆分开铺放。
（二）下载程序分别将程序下载至PLC 和HMI。
（三）现场调试
先断开动力电源，仅用控制电源设置变频器参数。然后在HMI 上选择手动模式，在空载时将校正车调试至正确工作状态。然后选择自动模式，按设计流程检查动作的正确性，合理修改动态参数，保障校正车的各动作顺畅稳定。
结论
此方案成功实施以后，不再需要专人来人为地纠正偏移量，同时能根据印
刷机的需求，自动匹配速率，不再成为影响印刷机的开机速度的一大因素，达
到了减员增效的效果。
