畢業(yè)設計：plc包裝碼垛生產(chǎn)線控制系統(tǒng)研究與設計

1、摘 要在工業(yè)生產(chǎn)中，有很多地方需要對粉末狀或小顆粒狀散狀固體的流量進行準確的測量和控制，再配以給料設備組成定量給料控制系統(tǒng)。它是集喂料、流量測量和控制于一身的設備。目前，作為許多生產(chǎn)設備的定量給料控制系統(tǒng)己廣泛應用于水泥、冶金、建材、電力、化工、食品、礦山、糧食等各行各業(yè)。定量給料在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著越來越重要的作用，正因為其應用的廣泛性，如果能提高給料系統(tǒng)的精度、自動化程度，就有著重要的現(xiàn)實意義。包裝碼垛自動生產(chǎn)線適用于石油化工、化肥、糧食、港口等行業(yè)，可對pp、pe粒子、pvc、化肥、糧食等粉狀、顆粒狀物料進行全自動包裝碼垛作業(yè)，便于用戶儲存、運輸和銷售，全自動包裝碼垛生產(chǎn)線主要由自動定量包

2、裝機、自動上袋機組、封口系統(tǒng)、倒袋機、金屬檢測機、重量檢驗機、檢選機、噴墨打印機、碼垛機等單元組成。通過可編程序控制器對整個生產(chǎn)線的工作過程進行自動控制，對運行過程中出現(xiàn)的故障或供料不足，供袋不及時、出垛不及時等，進行聲光報警。該設備具有操作簡單，運行可靠，維修方便等優(yōu)點。關鍵詞：控制系統(tǒng),包裝碼垛生產(chǎn)線,可編程序控制器iabstract industrial production, there are many places need for powdered or granular solids flow for accurate measurement and control, with

3、 feeding device consisting of quantitative feeding control system. it is a feeder, flow measurement and control in a device. at present, production equipment as many quantitative feeding control system has been widely used in cement, metallurgy, building materials, electric power, chemical, food, mi

4、ning, food and other industries. quantitative feeding in industrial production is playing an increasingly important role, because of its wide application, if can improve the feeding system precision, the degree of automation, it has important practical significance.automatic bagging palletizing line

5、 is used in the industries of petrochemical, fertilizer, food processing, and transportation port etc. it can perform bagging and palletizing automatically for powder and granular materials such as chemical fertilizer, plastic granules (pp/pe/pvc) and grains etc. it is easy for customers to store, t

6、ransport and sale their products. automatic bagging & palletizing line consists of auto-weighing bagging machine, auto-bag feed group, sealing system ,bag turn down machine, metal detector, sorting machine, jet printer and palletizing machine etc. units. through programming controller, the whole sys

7、tem process can be automatic controlled. any process operation troubles, not enough feeds, bag feeding not due or palletizing not in time all can be alarmed by sound or light. it has the advantages of simple operation, reliable and easy maintenance etc. key words: control systembagging , palletizing

8、 line,programmable controllerii目 錄 摘 要iabstractii目 錄iii1 緒論11.1 引言11.2 plc概述11.3 包裝碼垛自動生產(chǎn)線設計的內(nèi)容21.3.1 包裝碼垛自動生產(chǎn)線的應用現(xiàn)狀21.3.2 包裝碼垛自動生產(chǎn)線設計的要求32 包裝碼垛自動生產(chǎn)線系統(tǒng)組成52.1 概述52.2 包裝碼垛自動生產(chǎn)線系統(tǒng)組成53 包裝碼垛生產(chǎn)線控制系統(tǒng)硬件設計103.1 plc控制的優(yōu)點103.2 plc控制系統(tǒng)硬件設計113.3 控制系統(tǒng)電氣原理圖154 包裝碼垛生產(chǎn)線控制系統(tǒng)軟件設計164.1 包裝碼垛自動生產(chǎn)線工藝流程164.2 程序控制邏輯174.2.1包

9、裝部分174.2.2 碼垛部分234.3 plc控制系統(tǒng)軟件程序設計275系統(tǒng)抗干擾措施295.1抗電源干擾295.2 控制系統(tǒng)接地295.3 防i/o信號干擾30結(jié)論31參考文獻32致謝33附錄34圖a包裝部分的梯形圖34圖b碼垛部分的梯形圖36圖c電氣控制主電路圖41iv河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 緒論1 緒論1.1 引言隨著科學技術(shù)的迅猛發(fā)展，生產(chǎn)力水平的不斷提高，人們對降低勞動強度、改善工作環(huán)境同時重視起來。石油化工、化肥、糧食等行業(yè)對包裝質(zhì)量和勞動效率的要求也日益提高，從而促進了這些企業(yè)的現(xiàn)代化改造。而傳統(tǒng)的人工包裝由于其生產(chǎn)效率低下而成為這些行業(yè)產(chǎn)量和包裝質(zhì)量提高的巨大障礙，

10、已不能滿足現(xiàn)代化大生產(chǎn)的需要。用戶為了便于產(chǎn)品的運輸和存儲，對包裝要求更加嚴格，包裝已成為企業(yè)升級和獲得經(jīng)濟效益的關鍵因素，因此盡快提高產(chǎn)品的包裝質(zhì)量，是這些行業(yè)的迫切任務之一，也是用戶對這些行業(yè)的要求。國際上日本newlong、英國bl、美國ory等公司掌握了包裝先進技術(shù)。目前國內(nèi)全自動包裝碼垛設備主要依靠進口，國產(chǎn)設備生產(chǎn)廠家較少，市場呼吁國產(chǎn)化的全自動包裝生產(chǎn)線。在新的世紀, 隨著我國各項事業(yè)的蓬勃發(fā)展以及知識經(jīng)濟所面臨的機遇和挑戰(zhàn), 包裝碼垛機械必將發(fā)揮越來越重要的作用, 為國民生產(chǎn)產(chǎn)生不可估量的經(jīng)濟效益。1.2 plc概述上世紀六十年代末，美國最大的汽車制造商通用汽車公司(gm)為滿

11、足市場需求，適應汽車生產(chǎn)工藝不斷更新的需要，提出了著名的十條技術(shù)指標公開向社會招標，要尋求一種比繼電器更可靠，響應速度更快、功能更強大的通用工業(yè)控制器。1969年，美國數(shù)字設備公司(dec)根據(jù)十條要求研制出世界上第一臺可編程控制器pdp-14，并在gm公司的汽車生產(chǎn)線上首次應用成功。可編程控制器是以微處理器為核心，把電氣傳動和邏輯控制、自動測量和調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)計算和處理有機地結(jié)合起來，具有豐富的軟件資源的現(xiàn)代化工業(yè)自動化控制器。經(jīng)過30多年的發(fā)展，現(xiàn)在可編程控制器己經(jīng)成為最重要、最可靠、應用場合最廣泛的工業(yè)控制微型計算機。在可編程控制器中，充分應用了大規(guī)模集成電路技術(shù)、微電子技術(shù)及通信技術(shù)，迅速

12、地從早期的邏輯控制發(fā)展到進入位置控制、過程控制等領域。可編程序邏輯控制器(programmable logical controller)，又稱pc或plc，它是以微型計算機為基礎的一種為用于工業(yè)環(huán)境而設計的數(shù)字式電子系統(tǒng)，這種系統(tǒng)用可編程序存儲面向用戶指令的內(nèi)部寄存器，完成規(guī)定的功能，如：邏輯、順序、定時、計數(shù)、數(shù)字運算、數(shù)據(jù)處理等，通過數(shù)字量的輸入、輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。可編程控制器是“專為工業(yè)環(huán)境下應用而設計的工業(yè)控制計算機”，由于其具有很強的抗干擾能力，很高的可靠性，能在惡劣環(huán)境下工作的大量的i/o接口，因此，伴隨著新產(chǎn)品、新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，始終保持著旺盛的市場生命力。可編

13、程控制器的出現(xiàn)，除了取代傳統(tǒng)的繼電器控制外，正在逐步占領dcs和pid市場份額。國際市場,當今世界的plc生產(chǎn)廠家約200多家，生產(chǎn)400多種plc。全球最大的5家plc制造商，德國siemens公司、美國a-b公司、schneider公司、日本的mitsubishi公司、omron公司、三菱公司約占全球市場銷售額的67。我國對可編程控制器的研制始于1974年，目前全國有幾十個生產(chǎn)廠家，但產(chǎn)品多為128個開關量i/o點以下的小型機。我國應用plc還處于初級階段，而且局限于鋼鐵、化工、汽車、機床、煤炭、電站等領域，其他行業(yè)的應用尚未普及，中國尚有廣闊的應用領域等待開拓。我國90的plc市場由國外

14、占領，中、大型plc中，幾乎100是國外產(chǎn)品，以美國modicon公司、ge公司、德國siemens，日本富士公司為主。我國的包裝設備在許多方面采用了plc，并取得了非常好的效果。隨著計算機科學的發(fā)展和工業(yè)自動化愈來愈高的需求，可編程控制技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，其技術(shù)和產(chǎn)品日趨完善。僅僅將plc理解為開關量控制的時代已經(jīng)過去，plc不僅以其良好的性能滿足了工業(yè)生產(chǎn)的廣泛需要，而且將通信技術(shù)和信息處理技術(shù)融為一體，其功能也日趨完善。今后，plc將主要朝著以下兩個方向發(fā)展：一個是向超小型專用化和低價格方向發(fā)展；另一個是向高速多功能和分布式自動化網(wǎng)絡方向發(fā)展。趨勢如下：（1）系統(tǒng)構(gòu)成規(guī)模向大、小兩個方

15、向發(fā)展。大是指大容量、高速度、多功能、高性能。小是指小型化、專用化、模塊化、低成本。（2）功能不斷增強，各種應用模塊不斷推出。（3）產(chǎn)品更加規(guī)范化、標準化。1.3 包裝碼垛自動生產(chǎn)線設計的內(nèi)容1.3.1 包裝碼垛自動生產(chǎn)線的應用現(xiàn)狀在工業(yè)生產(chǎn)中，有很多地方需要對粉末狀或小顆粒狀散狀固體的流量進行準確的測量和控制，再配以給料設備組成定量給料控制系統(tǒng)。它是集喂料、流量測量和控制于一身的設備。目前，作為許多生產(chǎn)設備的定量給料控制系統(tǒng)己廣泛應用于水泥、冶金、建材、電力、化工、食品、礦山、糧食等各行各業(yè)。定量給料在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著越來越重要的作用，正因為其應用的廣泛性，如果能提高給料系統(tǒng)的精度、自動化程

16、度，就有著重要的現(xiàn)實意義。包裝碼垛自動生產(chǎn)線屬于工業(yè)機器人。工業(yè)機器人是在第二次世界大戰(zhàn)期間發(fā)展起來的，始于40年代的美國橡樹嶺國家實驗室的搬運核原料的遙控機械操作手。工業(yè)機器人是一種能自動控制、可重復編程、多功能、多關節(jié)的操作機。它可以是固定式或移動式的，用于工業(yè)自動化作業(yè)中。工業(yè)機器人與其他專用自動機的主要區(qū)別在于，專用自動機是適應于大量生產(chǎn)的專用自動化設備，而工業(yè)機器人是一種能適應產(chǎn)品種類變更,具有多自由度動作功能的柔性自動化設備。包裝碼垛生產(chǎn)線是機電儀一體化高技術(shù)產(chǎn)品，適用于化工、糧食、食品及醫(yī)藥等行業(yè)。它可實現(xiàn)對粉、粒、塊狀物料（如塑料、化肥、合成橡膠、糧食等）的稱重、供袋、裝袋、折

17、邊、封袋、倒袋整形、金屬檢測、重量復檢、批號打印、轉(zhuǎn)位編組、碼垛、托盤和垛盤的輸送等作業(yè)全部實現(xiàn)自動化。通過可編程序控制器，對整個生產(chǎn)線的工作過程進行自動控制，對運行過程中出現(xiàn)的故障或供料不足，供袋不及時、出垛不及時等，進行聲光報警。該設備具有操作簡單，運行可靠，維修方便等優(yōu)點。包裝碼垛生產(chǎn)線簡單地講，它是由包裝機械和碼垛機械組成的，其中的主要部分還是包裝機械，碼垛機械是從包裝生產(chǎn)線上分離出來而發(fā)展起來。其流程圖如圖1.1所示。 來自主廠房的料物傳感器稱重料斗電子稱重機組封口機碼垛系統(tǒng)倉庫輸送機輸送機圖1.1 包裝碼垛生產(chǎn)線流程圖在我國，包裝機械的研制始于1958年，主要是自用設備，屬革新產(chǎn)品

18、，未進入市場，正式包裝生產(chǎn)線起始于七十年代初，“八五”期間呈全方位發(fā)展態(tài)勢，“九五”期間進入轉(zhuǎn)型期，逐步成為高科技、高效益、現(xiàn)代化、國防化的產(chǎn)業(yè)。我國包裝機械起步較晚，解放后輕工業(yè)開發(fā)了一批專用包裝設備，為啤酒廠、飲料廠、卷煙廠、火柴廠配套，尚未形成行業(yè)。80年代初，包裝機械作為新興的工業(yè)部門開始發(fā)展起來，經(jīng)過近二十年的艱苦努力，一支從事包裝設備科研、設計、生產(chǎn)制造及教育管理的行業(yè)隊伍已形成，并初具規(guī)模，產(chǎn)品品種不斷增加，產(chǎn)量迅速上升，技術(shù)水平逐年提高，作為包裝機械工業(yè)在我國國民經(jīng)濟的崛起中正在不斷發(fā)展完善。1.3.2 包裝碼垛自動生產(chǎn)線設計的要求（1）進行對包裝碼垛系統(tǒng)的控制工藝流程分析，確

19、定包裝碼垛系統(tǒng)原理。（2）完成對包裝碼垛控制系統(tǒng)的運行過程分析及控制系統(tǒng)功能，系統(tǒng)硬件分析控制參數(shù)選擇及電控系統(tǒng)的需求，plc的選型，確定此系統(tǒng)的布置形式。（3）電路系統(tǒng)等供電設計，plc控制系統(tǒng)設計及方案論證。（4）系統(tǒng)軟件分析，系統(tǒng)狀態(tài)流程圖設計，系統(tǒng)抗干擾措施。3河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 包裝碼垛自動生產(chǎn)線系統(tǒng)組成2 包裝碼垛自動生產(chǎn)線系統(tǒng)組成2.1 概述包裝碼垛自動生產(chǎn)線是一個典型的機電一體化系統(tǒng)。所謂的機電一體化系統(tǒng)是指在系統(tǒng)的主功能、信息處理功能和控制功能等方面引進了電子技術(shù)，并把機械裝置、執(zhí)行部件、計算機等電子設備以及軟件等有機結(jié)合而構(gòu)成的系統(tǒng)，即機械、執(zhí)行、信息處理、接

20、口和軟件等部分在電子技術(shù)的支配下，以系統(tǒng)的觀點進行組合而形成的一種新型機械系統(tǒng)。該系統(tǒng)由機械系統(tǒng)(機構(gòu))、電子信息處理系統(tǒng)(計算機)、動力系統(tǒng)(動力源)、傳感檢測系統(tǒng)(傳感器)、執(zhí)行元件系統(tǒng)(如電機)等五大子系統(tǒng)組成。其五種內(nèi)部功能即主功能、動力功能、檢測功能、控制功能、構(gòu)造功能。機電一體化系統(tǒng)的一大特點是由于機電一體化系統(tǒng)的微電子裝置取代了人對機械的絕大部分的控制功能，并加以延伸和擴大，克服了人體能力的不足和弱點。另一大特點是節(jié)省能源和材料消耗。其主要特征是自動化操作。包裝碼垛自動生產(chǎn)線主要應用于化工、糧食、食品及醫(yī)藥等行業(yè)中的粉、粒、塊狀物料的全自動包裝碼垛。包裝碼垛自動生產(chǎn)線可分為包裝部

21、分和碼垛部分。包裝部分實現(xiàn)定量稱重、自動供袋、裝袋、夾口整形、折邊縫口、金屬檢測、重量復檢等功能。碼垛部分實現(xiàn)轉(zhuǎn)位編組、推袋壓袋、碼垛及托盤的提供和垛盤的輸送等功能。2.2 包裝碼垛自動生產(chǎn)線系統(tǒng)組成電子稱重機是包裝機起始部機，其作用是完成物料的定值稱重、投料等作業(yè)。本生產(chǎn)線采用凈重式電子稱重方式，這樣稱量結(jié)果不受容器皮重變化的影響，稱量精度高，同時采用雙秤交替的運行模式，可以保證生產(chǎn)線的包裝速度達到8001000包小時。整個稱重系統(tǒng)的動力源采用氣動元件。給料系統(tǒng)采用氣動控制的二級投料方式，即稱重過程開始時，首先粗流料門完全打開，當進料量達到預先設定的粗進料值時(一般為總量的80%85左右)，

22、粗進料氣缸復位，粗流料門關閉，快速投料過程停止；這時粗流料門前端有一方形孔即細流口還沒關閉，物料從該方形孔中繼續(xù)投料，即開始細投料過程，當充填物料達到預置重量時，細投料氣缸復位，細流料門關閉，給料結(jié)束。自動供袋機是由供袋器、吸袋器、袋子傳送器、接袋器、取袋器等部件組成。全自動包裝供袋工作是由供袋機械自動完成，操作人員只要將空袋子按要求碼放到上袋機的備用倉中就可以了。當袋倉中沒有袋子時備用袋倉中的袋子會被送袋機構(gòu)整摞地自動送到供袋器的袋倉中去。帶有真空吸盤的吸袋器從供袋器上把包裝袋吸住，然后向上提升到位后，傳送給傳送器。傳送器將袋子輸送到供袋機的斜板上。在導向板、接袋器、吸盤和光電開關的作用下，

23、確保包裝袋在斜板上保持正確的位置和形狀。取袋器撿起斜板上的包裝袋，在取袋器四連桿的作用下，包裝袋定位在包裝機的中心線上，等待裝袋機將包裝袋取走。自動供袋機供袋速度快，供袋質(zhì)量穩(wěn)定可靠，易于實現(xiàn)包裝工作的自動化。但機械結(jié)構(gòu)較復雜，且對袋子的材料、尺寸和質(zhì)量以及往備用袋倉中碼放袋子時袋口的方位等都有一定的要求。自動裝袋機是由過渡料斗、取袋開袋夾送裝置、翻門縮口裝置、機架等構(gòu)成。過渡料斗是裝袋機聯(lián)接電子稱重機的過渡裝置，它可以存儲一袋物料，提高電子稱重機的稱重速度，減小物料落差，降低粉塵產(chǎn)生量，利于除塵，同時保證物料順利地導入裝袋機并防止裝袋機產(chǎn)生的振動傳遞到電子稱重機上。取袋開袋夾送裝置將自動供袋

24、機的取袋器取好的袋子夾住，開袋吸盤吸住袋子的兩面，在主氣缸推動下送到翻門縮口裝置的下面并將袋口拉開(此動作是和翻門縮口動作同時進行)為填裝物料做準備，同時將已裝好物料的料袋送到夾口整形機內(nèi)。在主氣缸行程兩端安裝有緩沖器，使主氣缸在行程端點得以緩沖并使裝袋機振動減輕。翻門縮口裝置將送過來的料袋通過夾袋手爪夾住袋子的兩上邊，通過縮口動作收縮袋口(此動作與開袋動作同時進行)使翻門插入袋口，并在檢測系統(tǒng)檢測到料袋位置正確后向電子稱重機和過渡料斗發(fā)出卸料請求指令，投下物料，完成裝袋。每次裝填完物料后翻門關閉，夾袋手爪將袋口繃緊，松開，放到輸送機上，再由取袋夾送裝置在取袋的同時夾送到夾口整形機內(nèi)。轉(zhuǎn)位輸送

25、機: 將送來的料袋進行變換方位的設備。該機實現(xiàn)料袋水平面內(nèi)回轉(zhuǎn)+90度, -90度，180度三種角度,料袋所需回轉(zhuǎn)的角度是以保證料袋口向內(nèi)為準, 保證垛形整齊、美觀。當料袋到達轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)板下方時,光電開關給出信號,輸送機電機制動, 繼電器輸出, 氣缸動作,推動夾板夾住,轉(zhuǎn)位電機根據(jù)編組工序需要, 通過同步帶傳動將料袋旋轉(zhuǎn)至所需角度。此時夾板打開, 輸送電機啟動,送到下一工位。編組機是是將轉(zhuǎn)位輸送機送來的料袋按碼垛要求實現(xiàn)2-3編組和3-2編組，即垛型每層為二袋豎、三袋橫或三袋橫、二袋豎并交替進行。當位于輸送帶入口處的光電開關檢測到一個料袋到來時，立即啟動減速電機將料袋向前拖動到預定距離，而后停止運

26、轉(zhuǎn)。在下一個料袋到來時，光電開關又重新啟動電機重復上述動作。當完成二袋豎放或三袋橫放時，推袋裝置便把這組料袋推到緩停板上暫存。如果計數(shù)達到一層(二袋豎加三袋橫或三袋橫加二袋豎)時，推袋裝置就將二部分料袋一起推到碼垛區(qū)。由于緩停板的設置減少一次來回推袋的時間，從而提高了碼垛效率。推袋壓袋、分層、升降機,推袋機將編號的料袋推至緩沖區(qū),并在分層碼垛時整形壓平,推到分層機,分層機將料袋投放到升降機上的托盤,完成一層料袋的碼垛。當編組機完成一組時,接近開關給出信號, 推袋壓袋機的減速電機動作,帶動推袋小車將料袋組用擋板推至緩沖區(qū),然后推動小車的擋板在氣缸的作用下抬起, 同時電機反向返回,這一系列動作由一

27、組接近開關狀態(tài)決定。當緩沖區(qū)一層滿信號到位,分層機左右擋板打開,壓袋氣缸動作,將料袋組放至升降機托盤上, 分層機關,推板復位, 推袋小車歸位,減速電機制動,完成一個循環(huán)。升降機在碼垛達到8層后, 將托盤送至托盤輸送機,托盤倉的啟用托盤電機啟動,將托盤送到升降機,到位后升降機帶著托盤升到位,等待料袋組碼垛。整個過程也是通過判斷接近開關和光電開關的狀態(tài)完成的。托盤倉: 是存儲一定量的托盤, 并自動完成托盤輸送過程的部分。通過托盤倉內(nèi)的光電開關判斷托盤的數(shù)量, 當升降機將托盤送到下一工位, 托盤倉下方的氣缸動作將托盤倉內(nèi)的最下端的托盤頂起, 同時驅(qū)動電機, 將下端的托盤送出, 氣缸恢復, 托盤在通過

28、光柵光電開關后, 電機制動, 作為下一循環(huán)的啟用托盤。包裝碼垛生產(chǎn)線各部分功能的執(zhí)行機構(gòu)為氣缸、電磁閥、氣電轉(zhuǎn)換器、氣源處理裝置、真空系統(tǒng)等組成的氣體系統(tǒng)。氣動系統(tǒng)是生產(chǎn)線的基本組成部分之一，它的性能、壽命及穩(wěn)定性直接決定著生產(chǎn)線的工作性能和質(zhì)量。氣源處理裝置：該裝置由排水過濾器、減壓閥、油霧器組成。排水過濾器將壓縮空氣中的臟物和水分濾出，由減壓閥把空氣壓力降到預定壓力，然后攻擊電磁閥和氣缸。油霧器中的潤滑油由壓縮空氣順空氣流動方向帶到需潤滑的電磁閥和氣缸。減壓閥帶有壓力表，調(diào)整空氣壓力可由 壓力表直接讀出。氣路的基本回路：氣路系統(tǒng)由基本回路構(gòu)成，基本回路有電磁閥、氣缸、管路、調(diào)速器、消音器組

29、成。電磁閥控制氣體通斷及執(zhí)行機構(gòu)換向。氣缸是執(zhí)行機構(gòu)的基本元件，承擔負載、輸出力及轉(zhuǎn)矩。調(diào)速器用來調(diào)節(jié)氣缸的運動速度，以滿足負載的不同速度要求。消音器用來排除排氣噪聲，保護環(huán)境。橫進裝置（開袋、壓緊固定）：橫進裝置是包裝機的重要組成部分，它的主要作用是在取袋裝置取來袋子后，從兩側(cè)家住袋口，在用真空把持住袋子的同時，向投料口移動，該裝置在往返行程上裝有一個氣墊裝置。該氣缸在返回（或向前）運動時，以高速移動，在接近行程終點附近某一點關閉閥門，使壓縮空氣只能進過另一個狹窄的通道而限速，氣缸移動速度便慢下來，然后停住，其運動速度均由調(diào)速器調(diào)節(jié)，只要不產(chǎn)生振動即可。然后兩閥門的開關控制配置在橫進裝置上的

30、霍爾開關控制。裝袋、夾袋、開袋口的氣路系統(tǒng)及檢測:該氣路系統(tǒng)為基本氣動回路。橫進裝置上設置的開袋口吸盤，夾住袋子送到料斗下面，夾袋機構(gòu)夾住袋口兩側(cè)后，向內(nèi)側(cè)縮口的同時，開袋口機構(gòu)張開，打開袋口。開口吸袋器在行進時，啟動真空裝置，并通過真空檢測器檢測真空度。若真空度未達到設定值，則棄袋；若達到設定值，則發(fā)出投料信號。這時，伸縮料門伸入袋口中卸料。棄袋有兩種情況：一是真空未達到設定值；而是伸縮料門擊偏或擊倒了袋子。夾袋機構(gòu)夾住袋口的同時，夾緊探測器便發(fā)出一個對袋子的探測信號，夾緊之后檢測到袋子正常時，便發(fā)出投料信號。只有真空檢測及夾緊檢測全部正常才能投料，缺一不可。棄袋或夾緊檢測未探測到袋子，要把

31、各個功能部件返回到原來位置。裝袋時，開口吸袋器不再吸著袋子，返回初始位置。碼垛機的氣路系統(tǒng):碼垛機氣路系統(tǒng)中重要部分為托盤倉的氣缸升降系統(tǒng)。氣缸下降、中停由換向閥通斷實現(xiàn)，該系統(tǒng)為進氣節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)，其它裝置的氣路系統(tǒng):除了以上裝置的氣路系統(tǒng)，其它裝置均為基本回路。如電子稱重機、吸袋、取袋等。真空系統(tǒng):真空系統(tǒng)由真空泵、真空電子閥、真空檢測器、真空管路等組成。它是包裝機的主要部分之一，其主要功能是吸袋及開袋等。真空泵是真空系統(tǒng)的心臟，提供真空能源，真空電磁閥承擔真空線路的通斷，真空檢測器承擔檢測真空的壓力，并發(fā)出卸料信號。傳感器數(shù)量的選擇是根據(jù)電子衡器的用途、秤體需要支撐的點數(shù)而定。 傳感器量程

32、的選擇可依據(jù)秤的最大量程值、選用傳感器的個數(shù)、秤體的自重、可能產(chǎn)生的最大偏載及動載等因素綜合評價來確定。根據(jù)經(jīng)驗，一般應使傳感器工作在其30%70%量程內(nèi)，但有較大沖擊力的衡器，在選用傳感器時，一般要使傳感器工作在其量程的20%30%之內(nèi)，才能保證傳感器的使用安全和壽命。稱重傳感器：一種將質(zhì)量信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y量的電信號輸出的位置它的性能在很大程度上決定了電子衡器的精度的穩(wěn)定性，因此被喻為衡器的心臟。傳感器的穩(wěn)定性有定量的指標，在使用前應重新進行標定，以確定傳感器的性能是否發(fā)生變化。在某些要求傳感器能長期使用而又不能輕易更換或標定的場合，所選用的傳感器穩(wěn)定性要求更嚴格，更能經(jīng)受長時間的考驗。光電式

33、傳感器是采用光電元件作為檢測元件的傳感器。它首先把被測量的變化轉(zhuǎn)換成光信號的變化，然后借助光電元件進一步將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。光電傳感器一般由光源、光學通路和光電元件三部分組成。它可用于檢測直接引起光亮變化的非電量，如光強、光照度等。也可用來檢測能轉(zhuǎn)換成光量變化的其他非電量，如零件直徑、表面粗糙度、應變、位移、振動、速度、加速度以及物體的形狀、工作狀態(tài)的識別等。光電式傳感器具有非接觸、響應快、性能可靠等特點，因此在工業(yè)自動化裝置和機器人中獲得了廣泛的應用。8河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 包裝碼垛自動生產(chǎn)線控制系統(tǒng)硬件設計3 包裝碼垛生產(chǎn)線控制系統(tǒng)硬件設計在包裝過程中，自動完成稱重、供袋、取

34、袋、裝袋、縫口、輸送、金屬檢測、重量檢測及碼垛等多個動作，動作多，運動復雜，而所處工作環(huán)境惡劣(高溫、振動、粉塵)，這就要求控制系統(tǒng)具有很高的可靠性、良好的節(jié)能措施、很強的故障診斷能力，確保生產(chǎn)的穩(wěn)定運行。由于包裝生產(chǎn)線的各種控制為開關量，而目前流行的plc具有結(jié)構(gòu)小巧、運行速度高、通用性好、可靠性高等特點，非常適合于工業(yè)現(xiàn)場的高溫、振動、粉塵等惡劣環(huán)境下的開關控制。所以選用plc作為控制系統(tǒng)的核心部件。本包裝碼垛自動生產(chǎn)線動作關系復雜，i/o點數(shù)較多，以開關量控制為主，所以選擇日本三菱公司的fx2n系列plc為控制核心部件。3.1 plc控制的優(yōu)點 高可靠性；（1）所有的i/o接口電路均采用

35、光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與plc內(nèi)部電路之間電氣上隔離。（2）各輸入端均采用r-c濾波器，其濾波時間常數(shù)一般為1020ms.（3）各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。（4）采用性能優(yōu)良的開關電源。（5）對采用的器件進行嚴格的篩選。（6）良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況，cpu立即采用有效措施，以防止故障擴大。（7）大型plc還可以采用由雙cpu構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三cpu構(gòu)成表決系統(tǒng),使可靠性更進一步提高。 豐富的i/o接口模塊；plc針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號，如：交流或直流；開關量或模擬量；電壓或電流；脈沖或電位； 強電或弱電等。有相應的i/o模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設備，

36、如：按鈕；行程開關；接近開關；傳感器及變送器；電磁線圈；控制閥等直接連接。另外為了提高操作性能，它還有多種人-機對話的接口模塊; 為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。 采用模塊化結(jié)構(gòu)；為了適應各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型plc以外，絕大多數(shù)plc均采用模塊化結(jié)構(gòu)。plc的各個部件，包括cpu，電源，i/o等均采用模塊化plc，由機架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。編程簡單易學；plc的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對使用者來說，不需要具備計算機的專門知識，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。安裝簡單，維修方便；

37、工業(yè)環(huán)境下直接運行。使用時只需將現(xiàn)場的各種設備與plc相應的i/o端相連接，即可投入運行。各種模塊上均有運行和故障指示裝置，便于用戶了解運行情況和查找故障。由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復運行。3.2 plc控制系統(tǒng)硬件設計plc控制系統(tǒng)示全包裝生產(chǎn)線的核心部分，而在包裝過程中，動作多，運動復雜，這就要求控制系統(tǒng)具有很高的可靠性、良好的節(jié)能措施、很強的故障診斷能力，確保生產(chǎn)的穩(wěn)定運行。由于包裝生產(chǎn)線的各種控制為開關量，動作關系復雜，i/0點數(shù)較多，選擇日本三菱公司的fx2n系列plc。該系列plc為模塊式結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)控制系統(tǒng)的需要靈活地組

38、合成最佳的配置。 硬件配置硬件配置包括fx2n基本單元、fx2n擴展單元、檢測元件(光電開關、接近開關、真空開關等)、人機操作界面(按鈕、指示燈等)、控制元件(交流接觸器、變頻器、電磁閥等)以及執(zhí)行元件(電機和氣缸等)。 fx2n系列plc輸入輸出擴展方法，fx2n系列plc是由電源、cpu、輸入輸出和程序存儲器組成的單元型可編程控制器。其主機稱為基本單元，為主機備有可擴充輸入輸出點數(shù)的“擴展單元(電源i/0)和擴展模塊(i/0)”，此外，還可以連接特殊擴展設備，用于特殊控制。在組織fx2n系列時，須考慮下述各點:輸入輸出總點數(shù)控制在256點以內(nèi)，其中輸入點數(shù)和輸出點數(shù)均不能超過184點；dc

39、24v電源和dc5v電源的容量，基本單元和擴展單元內(nèi)部裝有電源，可以對擴展模塊供給dc24v電源，對特殊模塊供給dc5v電源，因此擴展模塊和特殊模塊的耗電量應該控制在基本單元及擴展單元的電源范圍以內(nèi)；對于fx2n基本單元，外接特殊單元和特殊模塊的數(shù)量，最多不超過8臺。關于輸入輸出序號的編號問題，fx2n系列plc使用如下的編號方法:（1）輸入繼電器(x)、輸出繼電器(y)的序號是由基本單元開始，按連接順序分配八進制數(shù)碼。（2）特殊擴展設備和plc使用plc的from和t0指令進行數(shù)據(jù)信息交換，但是輸入輸出繼電器不占序號。（3）功能擴展板，fx2n-cnv-if型轉(zhuǎn)換電纜，和輸出輸入點數(shù)無關。具

40、體的輸入輸出擴展根據(jù)對于本生產(chǎn)線的分析，系統(tǒng)需要約130個輸入點、160個輸出點，總的點數(shù)約在290個左右，加上一定的點數(shù)裕量，系統(tǒng)總的輸入輸出點數(shù)應該配置在320點左右，而fx2n系統(tǒng)最大的點數(shù)是256點，所以決定采取分段控制，將整個系統(tǒng)分成2段，前一段從電子稱重機到噴墨打印機，使用一個plc系統(tǒng)控制，具體的擴展方法是fx2n-128mr+fx2n-48er各一臺，共有點數(shù)176個，輸入點88個，編號范圍是x000x127，輸出點88個，編號范圍是y000y127;剩下的后面作為一個控制系統(tǒng)，使用fx2n-128mr+fx2n-16eyr，總點數(shù)144個，輸入點數(shù)64個，編號范圍是x000x

41、077，輸出點80個，編號范圍是y000y117。這樣系統(tǒng)的總點數(shù)為320點，其中輸入點152個，輸出點168個，可以滿足系統(tǒng)的要求。圖3.1是i/0擴展連接示意圖。fx2n-48erfx2n-128mr 前段fx2n-16eyrfx2n-128mr 后段 圖3.1 i/0擴展連接示意圖 分配輸入/輸出點信號、輸出點與輸出控制是一一對應的。分配好后，按系統(tǒng)配置的通道與接點號，分配給每一個輸入信號和輸出信號，即進行編號。fx2n型plc的輸入/輸出通道號采用自由配置、固定通道方式。輸入輸出繼電器可自由選擇，與輸入點對應的即為輸入繼電器，與輸出點對應的即為輸出繼電器。包裝碼垛生產(chǎn)線控制系統(tǒng)包裝部分

42、及碼垛部分輸入輸出接口如表3.1、3.2所示。表3.1包裝部分i/o接口分配輸入輸出名稱接口名稱接口吸袋垂直氣缸x001垂直汽缸下降y001吸袋真空裝置x002垂直汽缸上升y002吸袋真空閥x003吸盤y003上限位開關x004垂直汽缸傾斜y004傾斜氣缸電磁閥x005斜托板下降y010斜線位開關x006防滑吸盤吸袋y011斜托板光電開關x010磕頭裝置傾斜y013光電開關x011真空吸袋y014橫進裝置減速開關x012磕頭裝置立起y015橫進裝置裝袋點限位x013斜托板上升y020傾斜限位x014抱板閉合y021磕頭裝置到位信號x015大夾子閉合y022橫進裝置取袋點限位x020料斗下縮口夾

43、子張開y024夾抱限位x021取袋真空裝置打開y025橫進裝置移動限位開關x022縮口夾子向里放y026開袋真空檢測x023夾輥氣缸動作y027夾袋壓力檢測x024開袋y030打開袋口x040抱袋y031橫進裝置限位x041張開y033橫進裝置到位x050縮口夾子張開y037輸送帶x051放料門插入y040倒袋x053拍打板上升y042整形x054敦實y043金屬檢測x055折邊y044金屬信號x056縫口y045重量檢測x057倒袋氣缸伸出y050包裝子程序啟動x127整形汽缸動作y051檢測器聲光報警y060檢選機剔除y061橫進裝置y100表3.2碼垛部分i/o接口分配輸入輸出名稱接口名

44、稱接口編組傳輸光電開關x001轉(zhuǎn)位機轉(zhuǎn)位y071料袋傳輸限位開關x002編組傳輸電機y004推推袋擋板關閉x003轉(zhuǎn)位傳輸電機y005滿半層信號x004緩停機運轉(zhuǎn)y006滑臺限位開關x005推袋y000推袋前端限位x006滑臺推袋擋板打開y001側(cè)面整形擋板.x007推袋機返回y002碼垛位限位x010分層機分層y003壓袋限位x011升降機下降y007壓袋返回x012前端推袋擋板打開y074分層機滿信號x013側(cè)面整形y075滿一層信號x015壓袋機壓袋y076前端推袋擋板x016托盤輸送機y020托盤至碼垛位x020升降機上升y010升降機上限位x021聲光報警y030升降機上臨界x022

45、排垛輸送y031升降機下限位x023托盤倉動作y035分層機開x024垛盤輸送機y036分層機關x025托盤倉聲光報警y040緩停機占位x026托盤倉上升y050編組機滿x027托盤倉下降y051垛盤位空x030托盤叉打開y052空托盤到位x03托盤叉合上y053托盤叉位置空x034垛盤緩沖位置空x035緩沖位置限位x037托盤上升信號x050待傳位信號x051托盤倉上位x052托盤倉中位x053實垛盤到位x054托盤倉底部位x055托盤倉下降x057轉(zhuǎn)位機停止x060碼垛程序啟動x0773.3 控制系統(tǒng)電氣原理圖系統(tǒng)供電電源采用三相四線制上機供電。供電電源等級為ac3805，50hz。上電源

46、經(jīng)總的低壓斷路器qf0為整機供電。其中qfl給包裝部分電機m1.1m10.1提供電源，qf2給碼垛部分電機m11.1m20.1提供電源，qf3給檢測電機m21.1m25.1提供電源，qf4為打印機、金檢、重量復檢的執(zhí)行電機m26.1m30.1提供電源。普通電機的主回路包括交流接觸器和熱繼電器，制動電機還包括制動單元的輔助回路。整機的接地保護與系統(tǒng)的接地保護網(wǎng)相聯(lián)接。系統(tǒng)電氣控制主電路圖見附錄圖c。15河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 包裝碼垛自動生產(chǎn)線控制系統(tǒng)軟件設計4 包裝碼垛生產(chǎn)線控制系統(tǒng)軟件設計4.1 包裝碼垛自動生產(chǎn)線工藝流程包裝碼垛自動生產(chǎn)線可自動完成稱重、供袋、取袋、裝袋、縫口、輸

47、送、金屬檢測、重量檢測及碼垛等功能。全自動包裝碼垛生產(chǎn)線的機械系統(tǒng)主要包括全自動稱重單元、包裝單元、輸送檢測單元、碼垛單元。其主要工藝流程如下:物料自儲料斗進入包裝秤的給料裝置，通過粗、細給料，實現(xiàn)粗、細兩級加料。當秤斗中的物料重量達到最終設定值時，稱重終端發(fā)出停止加料信號，待空中的飛料全部落入秤斗后此次稱重循環(huán)結(jié)束，此時電子包裝秤等待裝袋機的投料信號。當自動裝袋機完成上袋后，發(fā)出訊號，使稱重箱打開卸料翻門，向包裝袋內(nèi)投料，卸料后稱重箱關閉翻門，裝袋機張開夾袋器，包裝袋通過夾口整形機和立袋輸送機進入自動折邊機，包裝袋經(jīng)折邊后，進入縫口機，當設在縫口機旁邊的光電開關檢測到包裝袋后，縫紉機開始工作

48、，縫合包裝袋，當包裝袋離開縫紉機后，縫紉機停止，并自動切斷縫合線。包裝袋經(jīng)過倒袋整形機進入金屬檢測機及重量復檢機，如果檢測不合格，在包裝袋通過自動撿選機時將被剔除，而合格的包裝袋則順利通過自動撿選機，再經(jīng)噴墨打印機、過渡輸送機、緩停機等設備，將包裝袋輸送到碼垛單元，由轉(zhuǎn)位機根據(jù)碼垛工藝要求將料袋依次按“2袋豎-3袋橫”和“3袋橫-2袋豎”循環(huán)做轉(zhuǎn)位處理。這樣包裝袋便以2袋直或3袋橫的形式進入編組機，最后由碼垛機將包裝袋堆碼到托盤上，一般以碼8層為一垛。碼垛完成后，垛盤輸送機將其輸送出碼垛區(qū)，停放在叉車區(qū)域垛盤輸送機上。碼垛機所使用的托盤由托盤倉和托盤輸送機根據(jù)程序自動提供。包裝碼垛自動生產(chǎn)線工

49、藝流程如圖4.1所示。結(jié)束結(jié)束嗎抱夾開盤托盤叉叉裝架托盤氣缸排垛升降機立袋輸送推到壓平夾口折邊緩停壓平轉(zhuǎn)位輸送轉(zhuǎn)位編組復檢稱推袋整形緩停爬坡爬坡過度剔除金屬檢測托盤輸送垛盤輸送層計數(shù)分層夾袋口縮袋口開袋放料門充填托起縫紉機橫進送袋橫進取袋抓袋斜板送袋取袋供袋開始 n y 圖4.1 包裝碼垛生產(chǎn)線工藝流程圖4.2 程序控制邏輯4.2.1包裝部分 自動供袋控制邏輯當吸袋垂直氣缸電磁閥接通時，氣缸開始下降，同時吸袋真空裝置接通，當吸袋真空閥達到設定值時，吸袋垂直氣缸開始上升，吸盤吸住袋子上升，上限位開關打開后，傾斜氣缸電磁閥接通，使垂直氣缸傾斜，把袋送入供袋輥子，斜限位開關閉合后，傾斜氣缸停止運動，

50、吸袋真空吸盤斷真空，袋子開始進入供袋輥子。同時，傾斜氣缸開始返回，完成吸袋操作，這個過程不斷重復進行。自動供袋流程圖如圖4.2所示。開始垂直氣缸下降吸袋真空裝置接通吸盤吸住袋子吸袋氣缸上升到上限位 了嗎？ n y傾斜氣缸運動到斜限位了嗎？ 真空閥到 n各氣缸復位吸盤斷真空袋子送入供袋輥子 設定值？ y圖4.2 自動供袋流程圖 自動取袋控制邏輯袋子通過供袋輥子送到斜托板上，當斜托板上的光電開關檢測到袋底時，支持袋底的斜托盤開始下降，當光電開關檢測到袋口時，斜托板上的防滑吸盤吸住袋子。這時橫進裝置應在生產(chǎn)線取袋位置，如果不在，應向該方向移動，移動過程中，由減速開關控制減速運動，由到位限位開關控制到

51、位。到位后，磕頭裝置傾斜，由限位開關限位，同時起動真空電磁閥，實現(xiàn)真空吸袋，經(jīng)過延時，吸住袋，磕頭裝置立起，斜托板上升回到原來位置，完成取袋操作，這個過程重復進行。自動取袋流程圖如圖4.3所示。開始光電開關打開光電檢測器檢測袋底斜托盤下降到斜限位了嗎到斜限位了嗎光電檢測器檢測袋口防滑吸盤吸袋橫進裝置移動移動到位了嗎移動到位了嗎磕頭裝置傾斜移動真空氣缸移動從斜托板上取袋各氣缸復位圖4.3自動取袋流程圖 自動裝袋控制邏輯這時開袋、抱板與大夾子應處于張開位置，橫進裝置向包裝線取袋方向移動，同時移動過程中有減速過程，到位后，限位開關閉合，抱板與大夾子閉合。當夾抱限位開關閉合后，料斗下縮口夾子應張開，同

52、時取袋裝置真空打開，橫進裝置向包裝線裝袋位置移動，同樣經(jīng)過減速過程，然后由限位開關控制到位，抱板與大夾子把裝滿料的帶子送到輸送袋上，夾輥氣缸動作，完成夾送動作。同時空袋子袋口被大夾子夾緊，這時縮口夾袋壓力接通，縮口夾子向里收，同時，開袋、抱袋、張開，開袋真空檢測和夾袋壓力檢測工作，如果沒有夾住袋子或沒有把袋口打開，縮口夾子則松開，開袋真空和夾袋壓力斷開，然后進行吹袋操作。如果通過加緊壓力檢測袋子被夾住，真空開袋把袋口確實打開，則關閉真空和壓力置，卸料門打開，進行裝袋操作。從放料門插入，打開袋口，然后秤卸料總定時器開始起動，總定時器的時間設定裝袋、拍打、墩實的時間，當定時到裝料總時間的三分之二時，拍打板上升，進行墩實總的定時時間到后，放料門關閉，裝料操作完畢。自動裝袋流程圖如圖4.4所示。開袋吸盤吸住袋子兩面開始橫進裝置移動移動到位了嗎？卸料門打開裝料拍打時間到了嗎？限位開關閉合