摘要: 針對目前熱封制袋的需求，結合PLC的數控設計，重點分析了基于內部輔助繼電器狀態標識法的熱封機數控設計，給出了一套以微處理器為中心，在不同環境下，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。最后，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。

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省成本而得到快速發展。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為粘流狀態，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。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，可能使粘流態的部分有效鏈段被擠出，造成熱封部位半切斷狀態，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控制裝置。

1.2.1PLC 特點

PLC 由于采用現代大規模集成電路技術，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、環保及文化娛樂等各個行業，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。

2.數控熱封機平臺的系統設計

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只有兩種： 1 或 0。本系統中采用接近開

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

本系統采用狀態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 觸摸屏開發軟件，將內部輔助繼電器的狀態在屏幕進行顯示，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，使系統更加直觀方便，提高了系統的健壯性。

在PLC 運行過程中，程序監視觸點的通斷，只取決于其內部輔助繼電器線圈的狀態，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，同時還標識了一個輸出設備的狀態，并將其狀態顯示在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表如表1 所示。[3]

表 1 內部輔助繼電器標識法的狀態表

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、穩壓電源和具有數據采集/存儲功能的89C51 單片機，系統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

我們開發的以微處理器為中心的數據采集程序，在不同的環境下，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工作的余熱，以及將來數控系統的維修，監控等因素，我們采用松下GVWIN2.1 觸摸屏開發軟件，將數熱封溫度、壓力、時間、內部輔助繼電器狀態在屏幕進行顯示，并做適當修改。使系統更加直觀方便。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標識法的熱封機數控設計，并開發出一套以微處理器為中心，在不同環境下，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、熱封牢固等優點。目前該系統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。