包裝自動(dòng)線控制課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、I怖|述I罪嚴(yán)己 1I席 舔 ,O 1 j, T 腳 -Iff UO01 til 包裝自動(dòng)線控制 1、課題說(shuō)明 1.1課題簡(jiǎn)介 1.1.1包裝自動(dòng)線結(jié)構(gòu) 包裝自動(dòng)線是依據(jù)包裝工作過(guò)程要求而設(shè)計(jì)制造的一種高效率自動(dòng)化設(shè)備， 具有計(jì)數(shù)，移動(dòng)功能。題中包裝生產(chǎn)線由輸送待包裝產(chǎn)品的輸送帶，產(chǎn)品計(jì)數(shù)裝 置，產(chǎn)品分離與推送裝置組成。包裝自動(dòng)生產(chǎn)線的輸送帶采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，分離 產(chǎn)品的擋板機(jī)構(gòu)和退出產(chǎn)品的推送機(jī)構(gòu)采用氣動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，由電氣控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 工作自動(dòng)循環(huán)的控制，是典型的機(jī)電或機(jī)液（氣）一體化的自動(dòng)化工作設(shè)備。 包裝自動(dòng)線輸送帶持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，源源不斷的將待包裝產(chǎn)品送往打包工作臺(tái)；待 包產(chǎn)品隨機(jī)擺放在輸送帶上

2、，通過(guò)到位檢測(cè)傳感器檢測(cè)是否到位，旋轉(zhuǎn)編碼器計(jì) 算進(jìn)入包裝工作臺(tái)的產(chǎn)品數(shù)目，擋板機(jī)構(gòu)在計(jì)數(shù)產(chǎn)品達(dá)到指定數(shù)目（4個(gè)）時(shí)上 升，擋住后面的產(chǎn)品；推板機(jī)構(gòu)將計(jì)數(shù)好的產(chǎn)品推到打包位置，從而完成一次打 包循環(huán)。包裝自動(dòng)生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)部件工作循環(huán)如圖所示。 SQ3 1.1.2包裝自動(dòng)線控制要求 （1）包裝自動(dòng)線打包工作過(guò)程 包裝自動(dòng)線打包工作時(shí)，由于人工不斷將待包裝產(chǎn)品放置在輸送帶上，包裝自 動(dòng)完成計(jì)數(shù)，分離和送出，其工作過(guò)程如圖所示。 (1) 包裝自動(dòng)線的控制要求 包裝自動(dòng)線的控制要求，是必須能滿足自動(dòng)線所有的工作要求。包裝自動(dòng)線 的工作要求包含三個(gè)方面，工作方式要求，工作過(guò)程要求，安全穩(wěn)定要求。 (

3、2) 包裝自動(dòng)線工作方式要求 為保證包裝自動(dòng)線能夠處于正常工作，要求具備二種工作方式； Q)輸送帶能夠點(diǎn)動(dòng)向前調(diào)整；擋板，推板能夠分別調(diào)整； 整機(jī)全自動(dòng)工作循環(huán) (3) 包裝自動(dòng)線工作過(guò)程要求 包裝自動(dòng)線工作過(guò)程是自動(dòng)線在正常包裝時(shí)整機(jī)全自動(dòng)循環(huán)的工作過(guò)程，其 過(guò)程需要滿足如下工作要求： 按下啟動(dòng)按鈕，輸送帶啟動(dòng)，輸送帶包裝產(chǎn)品； 擋板與推板在原位，待包裝產(chǎn)品到達(dá)檢測(cè)位置，檢測(cè)傳感器信號(hào)出發(fā)計(jì) 數(shù)； 到達(dá)計(jì)給定數(shù)值后，擋板上升2秒后，推板前移推出工件； 推板退回，到達(dá)原位后，擋板下降； 按下停止按鈕，生產(chǎn)系統(tǒng)停止。 (4) 包裝自動(dòng)線控制系統(tǒng)元件配置與工作要求 包裝自動(dòng)線輸送帶電機(jī)為2.2KW

4、，擋板機(jī)構(gòu)與推板機(jī)構(gòu)由氣壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，供 氣站氣泵電動(dòng)機(jī)為 2KW擋板和推板動(dòng)作方向通過(guò)電磁閥控制。自動(dòng)循環(huán)工作時(shí)， 所有工步切換由行程開(kāi)關(guān)控制。電器元件工作關(guān)系如表所示 電器兀件工作關(guān)系表 工步 擋板 推板 輸送帶 主令電器 YV1 YV2 YV3 YV4 Ml 啟動(dòng) + SB2 產(chǎn)品計(jì)數(shù) SQ6, SQltEA4 擋板上升 + 4- C 推板前移 + + + SQ5 推板后移 十 + SQ3 擋板下降 + + SQ2 （5）包裝自動(dòng)線安全穩(wěn)定工作要求 CD具有運(yùn)動(dòng)部件間安全工作的聯(lián)鎖功能； 具有位置保護(hù)功能（如限位 ，越位，相對(duì)位置保護(hù)） 電氣控制系統(tǒng)具有短路，電動(dòng)機(jī)過(guò)載等保護(hù)功能； D具有

5、應(yīng)急操作功能 具有照明，指示燈輔助功能。 1.2課程設(shè)計(jì)的目的 機(jī)電傳動(dòng)控制課程設(shè)計(jì)為該課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)，在本課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中， 通過(guò)課程設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)鞏固和加強(qiáng)機(jī)電傳動(dòng)控制 課程所學(xué)習(xí)的知識(shí)，掌握課程 知識(shí)實(shí)際應(yīng)用的能力。使學(xué)生能夠運(yùn)用機(jī)電傳動(dòng)控制的原理和分析問(wèn)題，解決問(wèn) 題的方法，并能綜合已學(xué)知識(shí)，進(jìn)行簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，PLC控制程序設(shè)計(jì)，增 強(qiáng)編程軟件使用的能力。 2、課題任務(wù)分析 2.1 設(shè)備機(jī)構(gòu)組成分析 : 依據(jù)包裝自動(dòng)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)分析可知：包裝自動(dòng)生產(chǎn)線由輸送待包 裝產(chǎn)品的輸送帶，產(chǎn)品計(jì)數(shù)裝置，產(chǎn)品分離與推送裝置組成。包裝自動(dòng)生產(chǎn)線的 輸送帶采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，分離產(chǎn)品的擋板機(jī)構(gòu)和

6、退出產(chǎn)品的推送機(jī)構(gòu)采用氣動(dòng)系 統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，由電氣控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工作自動(dòng)循環(huán)的控制。 設(shè)備工作過(guò)程分析： 包裝自動(dòng)線輸送帶持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，源源不斷的將待包裝產(chǎn)品送往打包工作臺(tái)；待 包產(chǎn)品隨機(jī)擺放在輸送帶上，通過(guò)到位檢測(cè)傳感器檢測(cè)是否到位，旋轉(zhuǎn)編碼器計(jì) 算進(jìn)入包裝工作臺(tái)的產(chǎn)品數(shù)目，擋板機(jī)構(gòu)在計(jì)數(shù)產(chǎn)品達(dá)到指定數(shù)目（ 4 個(gè)）時(shí)上 升，擋住后面的產(chǎn)品；推板機(jī)構(gòu)將計(jì)數(shù)好的產(chǎn)品推到打包位置，從而完成一次打 包循環(huán)。 3、控制方案設(shè)計(jì) 3.1 任務(wù)分析 3.1.1 控制要求分析 (1) 包裝自動(dòng)線能夠處于正常工作，要求具備二種工作方式，即： CD輸送帶能夠點(diǎn)動(dòng)向前調(diào)整；擋板，推板能夠分別調(diào)整 整機(jī)全自動(dòng)工作循環(huán) (2)

7、 包裝自動(dòng)線工作過(guò)程是自動(dòng)線在正常包裝時(shí)整機(jī)全自動(dòng)循環(huán)的工作過(guò) 程，其過(guò)程需要滿足的工作要求有： D1 按下啟動(dòng)按鈕，輸送帶啟動(dòng)，輸送帶包裝產(chǎn)品； D2 擋板與推板在原位，待包裝產(chǎn)品到達(dá)檢測(cè)位置，檢測(cè)傳感器信號(hào)出發(fā)計(jì) 數(shù)； D3 到達(dá)計(jì)給定數(shù)值后，擋板上升2 秒后，推板前移推出工件； D4 推板退回，到達(dá)原位后，擋板下降； D5 按下停止按鈕，生產(chǎn)系統(tǒng)停止。 3.1.2 控制方案 由設(shè)備條件和控制要求分析結(jié)果可以確定控制方案如下： ( 1) 輸送帶電機(jī)啟動(dòng)和氣泵啟動(dòng)采用開(kāi)關(guān)量控制 ( 2)基于設(shè)備自動(dòng)工作的要求，選擇PLC 為主要控制器件構(gòu)成控制系統(tǒng)由于 控制對(duì)象為單機(jī)設(shè)備， 控制系統(tǒng)屬于小型

8、系統(tǒng)， 因此選用三菱公司型號(hào)為 FX2N 的 PLC 產(chǎn)品； 由于工作要求確定，控制系統(tǒng)可運(yùn)行在 2 種模式下，即全自動(dòng)工作循環(huán) 和手動(dòng)調(diào)整工作； (1) 2 臺(tái)電動(dòng)機(jī)均為直接啟動(dòng)控制，單方向轉(zhuǎn)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)無(wú)制動(dòng)控制； ( 2) 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路三相電源供電，線電壓380V (3) PLC主機(jī)工作電源為交流電源，電壓 220v，交流接觸器線圈使用交流電 源，電壓為220v ;電磁閥的電磁鐵使用 24v直流電源，主令控制電器及行程 開(kāi)關(guān)等使用 24v 直流電源。 ( 4) 控制系統(tǒng)具有短路和過(guò)載保護(hù)功能； ( 5)使用信號(hào)燈顯示機(jī)床工作狀態(tài)。 3.2 設(shè)計(jì)主電路 包裝自動(dòng)線電氣控制主要由兩部分組成，

9、即電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(主電路) 和由PLC設(shè)備構(gòu)成的控制部分，系統(tǒng)電路圖如圖所示 3.2.1 主電路圖 r- 啊 OCZLV M V4 阿 xookji xwQws X1 Yfrtt MtfZI XU21 Yfrll YAF4 HG XZ1 Mfl23 7附 丄CM z*佃 wo XVZi OM Yftii 蝕 Nl N xwi KOT； XK XCD4 XW5 H- T_ 子J 十j tn 322電器元件明細(xì)表 符號(hào) 名稱(chēng)及用途 符號(hào) 名稱(chēng)及用途 M1 輸送帶電動(dòng)機(jī) SB1 總停按鈕 M2 氣泵電動(dòng)機(jī) SB2 啟動(dòng)按鈕 KM1 輸送帶接觸器 SB3 輸送帶點(diǎn)動(dòng)按鈕 KM2 氣壓系統(tǒng)接觸器 SB4

10、 擋板上升點(diǎn)動(dòng) KM3 檢測(cè)器接觸器 SB5 推板前移點(diǎn)動(dòng) KM4 擋板上升自鎖接觸器 SB6 推板后移點(diǎn)動(dòng) KM5 推板后移自鎖接觸器 SB7 擋板下移點(diǎn)動(dòng) KM6 擋板下降自鎖接觸器 SB8 停止自動(dòng)循環(huán)按鈕 KM7 推板前移自鎖接觸器 SB9 恢復(fù)自動(dòng)循環(huán)按鈕 QF PLC電源開(kāi)關(guān) SA1 自動(dòng)/手動(dòng)選擇開(kāi)關(guān) QS 電源隔離開(kāi)關(guān) SQ1 產(chǎn)品到位檢測(cè) FU1、 FU2、 FU3 FU4、 FU5、 FU6 短路保護(hù)熔斷器 SQ2、SQ3 推板前、后移極位開(kāi) 關(guān) SQ5、SQ6 擋板上升、下降極位 開(kāi)關(guān) HL1 氣壓系統(tǒng)指示燈 FR1、 FR2 電機(jī)過(guò)載保護(hù)熱繼電 器 HL2 輸送帶電機(jī)指

11、示燈 YV1、YV2、 擋板移動(dòng)電磁閥電磁 鐵 HL3 自動(dòng)運(yùn)行指示燈 YV3、YV4 推板移動(dòng)電磁閥電磁 鐵 VC 整流器 HL4 手動(dòng)指示燈 TC 變壓器 PLC選型設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)選用三菱公司型號(hào)為FX2N的PLC產(chǎn)品 323 I/O 分配表 電器元件信號(hào)與pic連接的通道分配表 輸入 輸出 元件 通道地址 說(shuō)明 元件 通道地址 說(shuō)明 SB1 X001 總停按鈕 HL1 Y002 氣壓系統(tǒng)扌曰示器 SB2 X002 啟動(dòng)按鈕 HL2 Y004 輸送帶電機(jī)指示燈 SB3 X003 :輸送帶點(diǎn)動(dòng)按鈕: HL3 Y005 自動(dòng)運(yùn)行指示燈 SB4 X004 擋板上升點(diǎn)動(dòng) HL4 Y006 手動(dòng)指示燈

12、 SB5 X005 推板前移點(diǎn)動(dòng) YV1 Y007 控制擋板上升電磁 鐵 SB6 X006 推板后移點(diǎn)動(dòng) YV2 Y011 控制擋板下降電磁 鐵 SB7 X007 擋板下移點(diǎn)動(dòng) YV3 Y010 控制推板前移電磁 鐵 SB8 X100 停止自動(dòng)循環(huán)按鈕 YV4 Y011 控制推板后移電磁 鐵 SB9 X101 恢復(fù)自動(dòng)循環(huán)按鈕 KM1 Y003 輸送帶接觸器 SA1 X010 自動(dòng)/手動(dòng)選擇開(kāi)關(guān) KM2 Y001 氣壓系統(tǒng)接觸器 SQ1 X020 產(chǎn)品到位檢測(cè) KM3 Y013 檢測(cè)器接觸器 SQ2 X021 推板后移極位開(kāi)關(guān) KM4 Y012 擋板上升自鎖接觸 器 SQ3 X022 推板前移極位開(kāi)關(guān) KM5 Y014 推板后移自鎖接觸 器 SQ5 X023 擋板上升極位開(kāi)關(guān) KM6 Y015 擋板下降自鎖接觸 器 SQ6 X024 擋板下降極位開(kāi)關(guān) KM7 Y016 推板前移自鎖接觸 器 3.2.4 I/O 端子接線圖 QF COM XD01 YO06 X)02 X003 YOOS XQ04 Z00