引言

熱封制袋普遍應用在產品包裝、食品藥品包裝等領域。因其快速不污染被包物且節(jié)省成本而得到快速發(fā)展。本文針對熱封中出現的不足，采用松下Fp0-32 位可編程邏輯控制器的數控技術對熱封機生產工序進行精確設計，在不同外界環(huán)境下，制定出合理的熱封溫度、壓力和時間的上下限。最終開發(fā)出更高效、更合理的熱封方法。

1.數控熱封機平臺的技術簡介

1.1 熱封技術簡介

所謂熱封，就是利用外界的各種條件（如電加熱、高頻電壓及超聲波等）使塑料薄膜封口部位受熱變?yōu)檎沉鳡顟B(tài)，并借助一定壓力，使兩層薄膜熔合為一體，冷卻后保持一定強度和密封性能，保證商品在包裝、運輸、貯存和消費過程中能承受一定的外力，保證商品不開裂、泄漏、達到保護商品的目的。

1.1.1 影響熱封的因素

（1）熱封溫度：其作用是使粘合膜層加熱到一個比較理想的粘流狀態(tài)。高聚物的粘流溫度及分解溫度是熱封的下限和上限，這兩個溫度的差值大小是衡量材料熱封難易的重要因素。

（2）熱封壓力：其作用是使已處于粘流狀態(tài)的薄膜在封口界面間產生有效的高分子鏈段相互滲透、擴散現象，也使高分子間距離接近到可以產生分子間作用力的結果。熱封壓力過低，可能造成熱封不牢；壓力過高，可能使粘流態(tài)的部分有效鏈段被擠出，造成熱封部位半切斷狀態(tài)，導致拉絲。

（3）熱封時間：是指薄膜停留在封刀下的時間，熱封時間決定了熱封溫度、壓力以及設備的生產效率。

1.2PLC 技術簡介

可編程控制器，簡稱PLC（Programmable logic Controller），是指以計算機技術為基礎的新型工業(yè)控制裝置。

1.2.1PLC 特點

PLC 由于采用現代大規(guī)模集成電路技術，采用嚴格的生產工藝制造，內部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。

1.2.2PLC 的應用領域

目前，PLC 在國內外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類：開關量的邏輯控制、模擬量控制、運動控制 、過程控制、數據處理、通信及聯網等。［1］

2.數控熱封機平臺的系統(tǒng)設計

該儀器外部主要有水密封性極好，耐壓強度高的殼體組成，電控部分由兩臺電動機和一臺帶有剎車功能的電動機，一個溫度傳感器、穩(wěn)壓電源和具有數據采集/存儲功能的單片機，其主程序控制流程圖如下圖1所示，PLC的I/O分配圖如圖2所示。

圖1 主程序控制流程圖

圖 2PLC 的I/O 分配圖

PLC 編程過程中所有可利用的元器件中無非包括這樣三類設備：輸入器件、輸出器件以及一些內部器件，每一類器件每一位上的狀態(tài)只有兩種： 1 或 0。本系統(tǒng)中采用接近開

關控制熱封機夾袋到位和松開到位，當接近開關xx=1 時，程序中對應的邏輯開關接通，代表熱封機夾袋到位，反之或松開到位。通過定時器控制熱封時間或熱切時間，當定時器TX=1時，代表X 定時器計時啟動，熱封或熱切開始，計時結束時TX=0。

3 數控熱封機平臺實現的技術

3.1 內部輔助繼電器標識法

本系統(tǒng)采用狀態(tài)編程的思想進行順序控制的程序設計，借助于可編程控制器內部的輔助繼電器作為“過渡性”元件來實現的狀態(tài)標識，設計整個熱封機的數控工序，這就是我們采用的內部輔助繼電器標識法，同時我們采用松下GVWIN2.1 觸摸屏開發(fā)軟件，將內部輔助繼電器的狀態(tài)在屏幕進行顯示，并可以進行合理修改，代替過去常常采用的二極管或三極管的硬件標識方法，使系統(tǒng)更加直觀方便，提高了系統(tǒng)的健壯性。

在PLC 運行過程中，程序監(jiān)視觸點的通斷，只取決于其內部輔助繼電器線圈的狀態(tài)，并不直接識別外部設備，每個輔助繼電器不僅可以存儲一個輸入設備的狀態(tài)，同時還標識了一個輸出設備的狀態(tài)，并將其狀態(tài)顯示在GVWIN2.1 觸摸屏上，以精確跟蹤程序的運行，并將各繼電器的數據存儲于指定的存儲器中，為將來的維護提供最有利的數據。熱封機的數控設計內部輔助繼電器標識法的部分狀態(tài)表如表1 所示。［3］

表 1 內部輔助繼電器標識法的狀態(tài)表

3.2 數據采集技術

在熱封機的數控設計中，我們采用最常用的熱壓封合法。對于生產過程中較容易出現的問題，最多的原因是熱封前對熱封參數設置的不合理。針對熱封工藝的三大因素：熱封溫度、壓力、時間，其中主要的是溫度，而熱封溫度又取決于熱封的時間，對電阻絲加熱時間的參數就相當重要，同時考慮到外界環(huán)境的不同，選取合理的電阻絲加熱時間，并合理得根據電阻絲余熱進行合理的調整，我們開發(fā)了以微處理器為中心的數據采集程序。

3.2.1 硬件設計我們采用溫度傳感器、穩(wěn)壓電源和具有數據采集/存儲功能的89C51 單片機，系統(tǒng)由擴展一片程序存儲器2764，74LS373 作鎖存，一片數據存儲器6264，A/D 轉換，擴展I/O 口等組成。數據采集硬件結構圖如圖3 所示。

圖3 數據采集硬件結構圖

3.2.2 軟件設計

我們開發(fā)的以微處理器為中心的數據采集程序，在不同的環(huán)境下，嚴格控制熱封刀加熱時間，以達到合理的熱封效果。同時針對電阻絲連續(xù)工作的余熱，以及將來數控系統(tǒng)的維修，監(jiān)控等因素，我們采用松下GVWIN2.1 觸摸屏開發(fā)軟件，將數熱封溫度、壓力、時間、內部輔助繼電器狀態(tài)在屏幕進行顯示，并做適當修改。使系統(tǒng)更加直觀方便。下面附上從溫度傳感器讀出溫度值的子程序。［4］

4．結語

本文提出了基于內部輔助繼電器狀態(tài)標識法的熱封機數控設計，并開發(fā)出一套以微處理器為中心，在不同環(huán)境下，制定出合理的熱封溫度、壓力和時間的上下限的數據采集程序，并將其狀態(tài)顯示在GVWIN2.1觸摸屏上，做適當修改，具有可靠性高、適應性強、熱封牢固等優(yōu)點。目前該系統(tǒng)已投入實驗并且運行情況良好，在使用過程中大大提高了熱封的工作效率和強度，大大避免了熱封中漏封、虛封、封漏、粘封刀、拉絲、封口破裂、熱封強度差等情況。

本文作者創(chuàng)新點：

1.提出了基于內部輔助繼電器狀態(tài)標識法的熱封機數控設計

2.開發(fā)出一套以微處理器為中心，在不同環(huán)境下，制定出合理的熱封溫度、壓力和時間的上下限的數據采集程序

3.基于PLC技術控制熱封機，有效的避免了熱封過程中的漏封、虛封、封漏、粘封刀、拉絲、封口破裂、熱封強度差等情況。

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