论文部分内容阅读
【摘 要】新时期内，我国经济的发展日新月异，随着通信计算机技术与传统行业的结合，医疗、物流、电子商务、食品等行业的兴起，大力推动了包装制造业发展。聚低功耗、高集成、已推广使用、功能强等优点于一体的可编程控制器PLC得到了越来越多的应用，PLC高速全自动包装机的研发已成为了工业控制以及智能化实现的重要研究课题。本文对PLC高速全自动包装机的控制系统进行介绍，在对PLC概念进行阐述的基础上，重点分析PLC技术的功能和特点，总结了基于PLC高速全自动包装机发展和应用现状，并给出了基于PLC高速全自动包装机未来进一步应用发展的方向和趋势。
【关键词】PLC;全自动;包装机;应用现状
1 绪论
物联网、大数据挖掘、数据结构分析、人工控制与人工智能、3D和彩绘打印、新材料等技术的不断创新与突破，信息化技术与传统制造业的高度融合，在带动科学创新发展、加快了我国经济发展的步伐的同时改善了我国居民的生活质量，推动国民经济大力发展。包装机械行业作为我国主要的经济支柱之一，是一个行业之间关联型高、规模与效益客观、就业需求拉动性大的密集产业。面对市场经济新形势与各行各业对于包装箱需求量大以及个性化定制要求高等背景，现有的包装机械系统已经不能很好的满足人们的要求，且随着传感器、控制技术以及通信计算机技术的不断发展和应用，同时电子设备安全可靠性能的提高，使得包装行业中的包装机的自动化、智能化发展成为了可能。PLC凭借其可靠、稳定、抗干扰能力强、灵活、易于推广使用等优势，在智能化泛在的今天被广泛应用到了工业机械化制造领域，发展成为了实现工业系统智能化控制的重要组成部分，活跃于人们生活、工作中的各个领域。
2 PLC概念简介
二十世纪六十年代由取代传统继电器而诞生于美国的可编程逻辑控制器Programmable Logic Controller（以下简称，PLC），是一种可以进行存储的编程化的数字电子装置，通过在系统内部嵌入程序从而实现用户需求指令控制，并应用在机械等生产部门进行各类生产过程的模拟，由于其操作性能稳定，安全可靠等优势已发展成为工业控制的核心控制部分。PLC在硬件上与微型计算机结构相似，由电源、中央处理器、存储单元、输出及输出回路、程式输入装置等组成。PLC控制器在投入生产中，一般由输入采样、用户程序执行和输出刷新等三个过程构成，进行一次这样的工作过程即为进行了一个扫描周期，需要注意的是PLC控制器通过在中央处理器中设定扫描速度来实现工作过程的重复。
3 PLC技术发展历程
通过对近年来关于PLC[1]研究成果进行研究分析，总结PLC技术的发展主要包括PLC概念形成阶段、PLC性能完善阶段以及PLC微控制器进化等三个阶段，作为离散控制产品的首选，PLC控制器在工业生产领域得到了广泛的应用。
（1）PLC概念形成阶段：追溯PLC的发展历程，发现PLC诞生于20世纪60年代，标志性的事件是美国数字公司研发用于美国通用公司汽车制造的控制器，该阶段的PLC技术主要应用在大型机械设备生产制造控制，多用于轧钢设备制造和升降机生产制造中。
（2）PLC性能完善阶段：70年代美国和西德公司首先将PLC技术和计算机技术进行了融合，运用了计算机技术的PLC实现了计算机PLC技术一体化，使得PLC性能更为完善，实现了PLC在生产控制中低水平操作、高性能控制的生产目标。
（3）PLC微控制器化发展阶段：信息和计算机技术的大力发展，促使了工业生产智能化和电子化发展，进一步推动了PLC微控制器的发展，该发展阶段的PLC品种繁多，不同的生产制造行业根据公司实际生产需求，重点考虑市场导向，注重公司未来进一步发展需求，对PLC微控制器功能进行了进一步的完善与补充，该阶段的PLC产品被广泛应用到机械制造、汽车生产、冶金业、电子设备制造、造纸业和石油化工等领域。
4 基于PLC高速全自动包裝机控制系统应用现状及发展趋势
信息、通信和计算机技术与传统制作业的深度融合，促进了机械生产的智能化发展，进一步推动了PLC技术数字化、微型化、智能化的发展。现阶段基于PLC高速全自动包装控制系统在动作复杂、操作繁琐的包装制造业中得到了很好的应用，典型的应用是在卷纸包装机中的应用，PLC多用于包装机的中间继电器环节，通过更改软件的逻辑控制部分可以实现程序的复制和功能扩展操作，故而当包装机电动机开启工作时，通过PLC信号向切纸机发出操作指令，继而通过贴纸机构带动电动机转轮转动，完成一定频率的全自动包装操作。需要注意的是，基于PLC的高速全自动包装控制系统容易受到包装材料硬度、伸缩性和静电性等性能的影响。
为了更好的迎合市场发展的趋势，PLC控制系统在全自动包装机性能上的未来发展趋势，主要有一是要求PLC微控制器制作工艺CMOS化，运行能耗越发偏低;二是成本低廉化，迎合生产制造厂商和市场发展方向，采用扁平结构的低成本的PLC产品将是未来PLC产品制造的一个研发方向;三是易拓展、大容量和高性能发展，具有小体积、大容量、高性能和易拓展的集成将是PLC产品下一步发展的趋势要求。
5 结论
在5G、互联网+、物联网等技术快速发展的当下，传统的生产制造业对于信息化、数字化和智能化生产制造需求逐步变大，包装行业作为新时代经济组成的重要构成部分，对于推动国民经济的发展、改善就业需求等起着关键的作用，然而外卖、网上购物、二手闲置物品买卖等新行业的蓬勃发展、包装量以及包装生产机器运营维护成本的日益增加，使得包装行业面临着巨大的压力和挑战。本课题在对PLC现有文献进行梳理、总结的基础上，介绍了PLC的概念、发展历程和在包装制造业中的应用现状并对其今后的发展趋势进行了相关分析，为更好的分析基于PLC高速全自动包装机控制系统起到了积极的作用。
参考文献：
[1] 楼然苗 51系列PLC设计实例·航空航天大学出版·2004·89～152
[2] Ievgenii Tsokalo.Influence of the channel instability on the PLC QoS[J].AEUE - International Journal of Electronics and Communications，2014，6～7
[3] J.G.Webster.PLCγ Participates in Insulin Stimulation of Glucose Uptake through Activation of PKCζ in Brown [J].CellResearch，2002，2（11）：253～264.
[4] 赵丹丹，邹志云，韩大伟，薛克贤，冯文强，王涛.基于可编程控制器和工业以太网的电加热温控系统设计[M].北京：机械工业出版社，2006
[5] 杨昆.可编程控制器的应用技术[J].价值工程，2014，34：209-210
作者简介：
姜鑫旭，出生年月：1999年6月13日，男，汉族，辽宁省沈阳市，职称：本科生，研究方向：机械电子工程。
隋英杰，出生年月：1999年8月11日，男，汉族，辽宁省辽阳市，职称：本科生，研究方向：交通运输。
郑亮，出生年月：1998年12月8日，男，汉族，河北省张家口市，职称：本科生，研究方向：机械设计制造及其自动化。
（作者单位：佳木斯大学）
【关键词】PLC;全自动;包装机;应用现状
1 绪论
物联网、大数据挖掘、数据结构分析、人工控制与人工智能、3D和彩绘打印、新材料等技术的不断创新与突破，信息化技术与传统制造业的高度融合，在带动科学创新发展、加快了我国经济发展的步伐的同时改善了我国居民的生活质量，推动国民经济大力发展。包装机械行业作为我国主要的经济支柱之一，是一个行业之间关联型高、规模与效益客观、就业需求拉动性大的密集产业。面对市场经济新形势与各行各业对于包装箱需求量大以及个性化定制要求高等背景，现有的包装机械系统已经不能很好的满足人们的要求，且随着传感器、控制技术以及通信计算机技术的不断发展和应用，同时电子设备安全可靠性能的提高，使得包装行业中的包装机的自动化、智能化发展成为了可能。PLC凭借其可靠、稳定、抗干扰能力强、灵活、易于推广使用等优势，在智能化泛在的今天被广泛应用到了工业机械化制造领域，发展成为了实现工业系统智能化控制的重要组成部分，活跃于人们生活、工作中的各个领域。
2 PLC概念简介
二十世纪六十年代由取代传统继电器而诞生于美国的可编程逻辑控制器Programmable Logic Controller（以下简称，PLC），是一种可以进行存储的编程化的数字电子装置，通过在系统内部嵌入程序从而实现用户需求指令控制，并应用在机械等生产部门进行各类生产过程的模拟，由于其操作性能稳定，安全可靠等优势已发展成为工业控制的核心控制部分。PLC在硬件上与微型计算机结构相似，由电源、中央处理器、存储单元、输出及输出回路、程式输入装置等组成。PLC控制器在投入生产中，一般由输入采样、用户程序执行和输出刷新等三个过程构成，进行一次这样的工作过程即为进行了一个扫描周期，需要注意的是PLC控制器通过在中央处理器中设定扫描速度来实现工作过程的重复。
3 PLC技术发展历程
通过对近年来关于PLC[1]研究成果进行研究分析，总结PLC技术的发展主要包括PLC概念形成阶段、PLC性能完善阶段以及PLC微控制器进化等三个阶段，作为离散控制产品的首选，PLC控制器在工业生产领域得到了广泛的应用。
（1）PLC概念形成阶段：追溯PLC的发展历程，发现PLC诞生于20世纪60年代，标志性的事件是美国数字公司研发用于美国通用公司汽车制造的控制器，该阶段的PLC技术主要应用在大型机械设备生产制造控制，多用于轧钢设备制造和升降机生产制造中。
（2）PLC性能完善阶段：70年代美国和西德公司首先将PLC技术和计算机技术进行了融合，运用了计算机技术的PLC实现了计算机PLC技术一体化，使得PLC性能更为完善，实现了PLC在生产控制中低水平操作、高性能控制的生产目标。
（3）PLC微控制器化发展阶段：信息和计算机技术的大力发展，促使了工业生产智能化和电子化发展，进一步推动了PLC微控制器的发展，该发展阶段的PLC品种繁多，不同的生产制造行业根据公司实际生产需求，重点考虑市场导向，注重公司未来进一步发展需求，对PLC微控制器功能进行了进一步的完善与补充，该阶段的PLC产品被广泛应用到机械制造、汽车生产、冶金业、电子设备制造、造纸业和石油化工等领域。
4 基于PLC高速全自动包裝机控制系统应用现状及发展趋势
信息、通信和计算机技术与传统制作业的深度融合，促进了机械生产的智能化发展，进一步推动了PLC技术数字化、微型化、智能化的发展。现阶段基于PLC高速全自动包装控制系统在动作复杂、操作繁琐的包装制造业中得到了很好的应用，典型的应用是在卷纸包装机中的应用，PLC多用于包装机的中间继电器环节，通过更改软件的逻辑控制部分可以实现程序的复制和功能扩展操作，故而当包装机电动机开启工作时，通过PLC信号向切纸机发出操作指令，继而通过贴纸机构带动电动机转轮转动，完成一定频率的全自动包装操作。需要注意的是，基于PLC的高速全自动包装控制系统容易受到包装材料硬度、伸缩性和静电性等性能的影响。
为了更好的迎合市场发展的趋势，PLC控制系统在全自动包装机性能上的未来发展趋势，主要有一是要求PLC微控制器制作工艺CMOS化，运行能耗越发偏低;二是成本低廉化，迎合生产制造厂商和市场发展方向，采用扁平结构的低成本的PLC产品将是未来PLC产品制造的一个研发方向;三是易拓展、大容量和高性能发展，具有小体积、大容量、高性能和易拓展的集成将是PLC产品下一步发展的趋势要求。
5 结论
在5G、互联网+、物联网等技术快速发展的当下，传统的生产制造业对于信息化、数字化和智能化生产制造需求逐步变大，包装行业作为新时代经济组成的重要构成部分，对于推动国民经济的发展、改善就业需求等起着关键的作用，然而外卖、网上购物、二手闲置物品买卖等新行业的蓬勃发展、包装量以及包装生产机器运营维护成本的日益增加，使得包装行业面临着巨大的压力和挑战。本课题在对PLC现有文献进行梳理、总结的基础上，介绍了PLC的概念、发展历程和在包装制造业中的应用现状并对其今后的发展趋势进行了相关分析，为更好的分析基于PLC高速全自动包装机控制系统起到了积极的作用。
参考文献：
[1] 楼然苗 51系列PLC设计实例·航空航天大学出版·2004·89～152
[2] Ievgenii Tsokalo.Influence of the channel instability on the PLC QoS[J].AEUE - International Journal of Electronics and Communications，2014，6～7
[3] J.G.Webster.PLCγ Participates in Insulin Stimulation of Glucose Uptake through Activation of PKCζ in Brown [J].CellResearch，2002，2（11）：253～264.
[4] 赵丹丹，邹志云，韩大伟，薛克贤，冯文强，王涛.基于可编程控制器和工业以太网的电加热温控系统设计[M].北京：机械工业出版社，2006
[5] 杨昆.可编程控制器的应用技术[J].价值工程，2014，34：209-210
作者简介：
姜鑫旭，出生年月：1999年6月13日，男，汉族，辽宁省沈阳市，职称：本科生，研究方向：机械电子工程。
隋英杰，出生年月：1999年8月11日，男，汉族，辽宁省辽阳市，职称：本科生，研究方向：交通运输。
郑亮，出生年月：1998年12月8日，男，汉族，河北省张家口市，职称：本科生，研究方向：机械设计制造及其自动化。
（作者单位：佳木斯大学）