某潤滑油公司小包裝生產線(三層廠房單線)輸送系統(tǒng)設計

1、 學號： 畢業(yè)設計說明書某潤滑油公司小包裝生產線（三層廠房單線）輸送系統(tǒng)設計A Small Oil Company Packaging Lines(Three Factory-line) Delivery System Design 學院 機電工程學院 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 設計時間 2015 年 3 月 9 日至 2015 年 6 月 1 日 目錄摘要隨著工業(yè)自動化水平日益提高，眾多工業(yè)企業(yè)均面臨著傳統(tǒng)生產線輸送系統(tǒng)的改造和重新設計問題。可編程控制器（PLC）是以微處理器為核心的工業(yè)控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)與計算機技術結合在一起實現自動化控制的，近年來在工業(yè)自動控制、機電一

2、體化、改造傳統(tǒng)產業(yè)等方面得到普遍應用。作為通用工業(yè)控制計算機，其實現了工業(yè)控制領域接線邏輯到存儲邏輯的飛躍，在世界工業(yè)控制中發(fā)揮著越來越重要的作用。我們此次要做的任務就是設計一套自動化控制的生產線輸送系統(tǒng)設備。而在項目當中，最重要的就是設計一套自動化控制的垂直輸送機，其中包括垂直輸送機的整體結構、執(zhí)行結構、驅動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)進行了分析和設計。通過以上的設計，達到高效節(jié)能、自動化程度高的輸送系統(tǒng)。關鍵詞: 輸送機，可編程控制器（PLC），自動化控制。 目錄Abstract With the increasing level of industrial automation, many indus

3、trial enterprises are facing the transformation and redesign of the traditional production line transport system. Programmable controller (PLC) is a microprocessor as the core of industrial control devices, it will be the traditional relay control system and computer technology combined together to

4、achieve automatic control, in recent years in the industrial automatic control, electromechanical integration, the transformation of traditional industries etc. to universal application. As general industrial control computer, it is now the leap of connection logic in the field of industrial control

5、 to storage logic, and it plays a more and more important role in world industrial control. The task we need to do is to design a set of automatic control production line transportation system equipment. And in the project, the most important is to design a set of automatic control of vertical conve

6、yor, including vertical conveyor is the overall structure, implementation structure, driving system and control system are analyzed and designed. Through the design, to achieve energy efficient, high degree of automation delivery system.Keywords: conveyor programmable controller (PLC) automatic cont

7、rol.目錄摘要IAbstractII目錄III第一章 緒言11.1 自動化生產線發(fā)展狀況11.2 PLC的應用及目前的研究現狀2第二章 帶式輸送機概述32.1 帶式輸送機的應用32.2 帶式輸送機的分類32.3 各種帶式輸送機的特點32.4 帶式輸送機的發(fā)展與現狀5第三章 帶式輸送機設計63.1 輸送機的布置形式63.2 控制系統(tǒng)的硬件組成63.3 控制系統(tǒng)主要組成部分的選型73.4 控制系統(tǒng)的軟件設計7第四章 垂直輸送機概述94.1 運輸升降機系統(tǒng)概述94.11 運輸升降機機械系統(tǒng)的組成94.12 運輸升降機的自動控制系統(tǒng)的組成94.13 運輸升降機的工作原理和控制要求104.14 運輸升

8、降機的電機驅動系統(tǒng)的組成104.15 運輸升降機自動化控制系統(tǒng)的組成11第五章 垂直輸送機設計135.1 垂直輸送機實現所需動作的控制原理175.2 運輸升降機自動運行步驟設計255.3 垂直輸送機的主要技術參數和強度校核255.31 電動機的選擇 h255.32 主軸直徑的初步估算265.33 傳動鏈的選擇27結論28致謝30參考文獻31外文翻譯32III第一章 緒言第一章 緒言1.1 自動化生產線發(fā)展狀況自動線是能實現產品生產過程自動化的一種機器體系，通過采用一套能自動進行加工、檢測、裝卸、運輸的機器設備,組成高度連續(xù)的、完全自動化的生產線，來實現產品的生產，從而提高工作效率。降低生產成本

9、、提高加工質量、快速更換產品，是機械制造業(yè)競爭和發(fā)展的基礎，也是機械制造業(yè)技術水平的標志，它的發(fā)展趨勢是提高可調性，擴大工藝范圍，提高加工精度和自動化程度，同計算機結合實現整體自動化車間與自動化工廠。自動生產線是在流水線的基礎上逐漸發(fā)展起來的，它不僅要求線體上各種機械加工裝置能自動地完成預定的各道工序，達到相應的工藝要求，生產出合格的產品，為了能夠實現這個目標，可以采用自動輸送和其他一些輔助裝置，根據工藝順序把不同的機械加工裝置組成一個整體，各個部件之間的動作是通過氣壓系統(tǒng)和電氣制動系統(tǒng)組合起來的，使它能夠實現規(guī)定的程序而進行自動工作，這種自動工作的機械裝置系統(tǒng)被我們稱為自動生產線?，F在科學技

10、術日新月異，在工業(yè)生產中自動化生產技術也使用得非常的普遍了，并且在電子和機械制造等領域已經研究并生產出許多各種類型的自動生產線，正是因為這些自動生產線的飛速發(fā)展和廣泛使用，提高了我們的生產效率及產品的質量、改善了工作的條件、降低了能源的損耗、節(jié)約了材料等等，在各方各面都獲得了顯著的效果。在各個不同的應用領域,不同種類的自動線的結構不同，大小也不同，功能也不同，它們基本都包含檢測、機械本體、信息處理、輸入、輸出接口部分以及執(zhí)行機構等五部分。但是不論哪種自動生產線，在功能上都必須能實現控制、運轉、驅動和檢測等,并且控制功能是電子裝置來完成的。自動生產線在生產中，所有傳感器用來檢測信號，控制裝置再運

11、算、變換、存儲其檢測信號，再通過其接口電路向執(zhí)行機構給出指令來實現相應的工作。傳感器檢測生產線上位置、溫度、壓力、流量等信號，來讓信息處理部件分析處理，驅動功能是液壓缸電動機、電磁閥、氣壓閥、機械手等執(zhí)行部件實現的。其機械部分是自動生產線的主體部分。自動化生產線是產品生產過程所經過的路線，即從原料進入生產現場開始，經過加工、運送、裝配、檢驗等一系列生產生產線活動所構成的路線。狹義的生產線是按對象原則組織起來的，完成產品工藝過程的一種生產組織形式，即按產品專業(yè)化原則，配備生產某種產品（零、部件）所需要的各種設備和各工種的工人，負責完成某種產品（零、部件）的全部制造工作，對相同的勞動對象進行不同工

12、藝的加工。該自動化模擬生產線，較好地解決了在學校期間，只接觸到以單元實驗或校外參觀實習為主，一些大型的自動化控制站只能看不能操作，達不到理想的教學效果的這個實際接觸問題。1.2 PLC的應用及目前的研究現狀 1969世界第一臺PLC在美國數據設備公司誕生。1975-1976年,德國、日本、美國等將微處理器作為控制器的中央處理單元應用到PLC中，并且去掉磁心存儲器改用了集成電路的存儲器，結合了微型計算機的技術與電控制器技術，從而實現了可編程控制器的規(guī)模集成化，使得處理器更能適用工業(yè)環(huán)境，更加的可靠，功能也更加強大，更加的靈活，成本卻大大下降，從而使得PLC進入了實用階段。隨著科技的不斷進步，PL

13、C的性能也飛速增強，其應用和研究現狀主要在以下方面體現:1.控制規(guī)模的擴大，控制大型機的規(guī)模越變越大，開關量高的達到了幾萬。2.組成模塊的增多，現在PLC己經新增了很多模塊，如PDI控制、溫度以及運動模塊等等。3.開放性和互操作性大大發(fā)展，在PLC的發(fā)展過程中，制造商為了壟斷和擴大各自市場，都各自發(fā)展自己的標準，開放是發(fā)展的一個趨勢，各廠商都意識到這一點，并形成了長時期的妥協與競爭，這一過程還將繼續(xù)。4.工作速度的提高可以對系統(tǒng)實現實時控制。5.聯網的能力增強，由于通信、信息及控制技術的大力發(fā)展，聯網也得到了的發(fā)展，己經可以實現的遠程控制。正是由于這些性能、使得工業(yè)系統(tǒng)可以實現遠程化、自動化、

14、控制信息化及智能化?，F在應用在不斷前進,尤其在運動控制、模擬量控制及驅動控制上廣泛使用，已經成為現在系統(tǒng)工作自動化中最有效的工具之一了。53第三章 帶式輸送機設計第二章 帶式輸送機概述2.1 帶式輸送機的應用帶式輸送機是連續(xù)運輸機的一種，連續(xù)運輸機是固定式或運移式起重運輸機中主要類型之一，其運輸特點是形成裝載點到裝載點之間的連續(xù)物料流，靠連續(xù)物料流的整體運動來完成物流從裝載點到卸載點的輸送。在工業(yè)、農業(yè)、交通等各企業(yè)中，連續(xù)運輸機是生產過程中組成有節(jié)奏的流水作業(yè)運輸線不可缺少的組成部分。連續(xù)運輸機可分為：（1）具有撓性牽引物件的輸送機，如帶式輸送機，板式輸送機，刮板輸送機，斗式輸送機、自動扶梯

15、及架空索道等。（2）不具有撓性牽引物件的輸送機，如螺旋輸送機、振動輸送機等。（3）管道輸送機。其中帶輸送機是連續(xù)運輸機中是使用最廣泛的，帶式輸送機運行可靠，輸送量大，輸送距離長，維護簡便，適應于冶金煤炭，機械電力，輕工，建材，糧食等各個部門。2.2 帶式輸送機的分類帶式輸送機分類方法有多種，按運輸物料的輸送帶結構可分成兩類，一類是普通型帶式輸送機，這類帶式輸送機在輸送帶運輸物料的過程中，上帶呈槽形，下帶呈平形，輸送帶有托輥托起，輸送帶外表幾何形狀均為平面；另外一類是特種結構的帶式輸送機，各有各的輸送特點。2.3 各種帶式輸送機的特點（1）QD80輕型固定式帶輸送機 QD80輕型固定式帶輸送機與

16、TD型相比，其帶較薄、載荷也較輕，運距一般不超過100m，電機容量不超過22kw。（2）DX型鋼繩芯帶式輸送機 它屬于高強度帶式輸送機，其輸送帶的帶芯中有平行的細鋼繩，一臺運輸機運距可達幾公里到幾十公里。（3）U形帶式輸送機 它又稱為槽形帶式輸送機，其明顯特點是將普通帶式輸送機的槽形托輥角由300450提高到900使輸送帶成U形。這樣一來輸送帶與物料間產生擠壓，導致物料對膠帶的摩擦力增大，從而輸送機的運輸傾角可達25°。（4）管形帶式輸送機 U形帶式輸送帶進一步的成槽，最后形成一個圓管狀，即為管形帶式輸送機，因為輸送帶被卷成一個圓管，故可以實現閉密輸送物料，可明顯減輕粉狀物料對環(huán)境的

17、污染，并且可以實現彎曲運行。（5）氣墊式帶輸送機 其輸送帶不是運行在托輥上的，而是在空氣膜(氣墊)上運行，省去了托輥，用不動的帶有氣孔的氣室盤形槽和氣室取代了運行的托輥，運動部件的減少，總的等效質量減少，阻力減小，效率提高，并且運行平穩(wěn)，可提高帶速。但一般其運送物料的塊度不超過300mm。增大物流斷面的方法除了用托輥把輸送帶強壓成槽形外，也可以改變輸送帶本身，把輸送帶的運載面做成垂直邊的，并且?guī)в袡M隔板。一般把垂直側擋邊作成波狀，故稱為波狀帶式輸送機，這種機型適用于大傾角，傾角在30°以上，最大可達90°。（6）壓帶式帶輸送機 它是用一條輔助帶對物料施加壓力。這種輸送機的主

18、要優(yōu)點是：輸送物料的最大傾角可達90°，運行速度可達6m/s，輸送能力不隨傾角的變化而變化，可實現松散物料和有毒物料的密閉輸送。其主要缺點是結構復雜、輸送帶的磨損增大和能耗較大。（7）鋼繩牽引帶式輸送機 它是無際繩運輸與帶式運輸相結合的產物，既具有鋼繩的高強度、牽引靈活的特點，又具有帶式運輸的連續(xù)、柔性的優(yōu)點。目前帶式輸送機已廣泛應用于國民經經濟各個部門，近年來在露天礦和地下礦的聯合運輸系統(tǒng)中帶式輸送機又成為重要的組成部分。主要有：鋼繩芯帶式輸送機、鋼繩牽引膠帶輸送機和排棄場的連續(xù)輸送設施等。這些輸送機的特點是輸送能力大(可達30000t/h)，適用范圍廣(可運送礦石，煤炭，巖石和各

19、種粉狀物料，特定條件下也可以運人)，安全可靠，自動化程度高，設備維護檢修容易，爬坡能力大(可達16°)，經營費用低，由于縮短運輸距離可節(jié)省基建投資。目前，帶式輸送機的發(fā)展趨勢是：大運輸能力、大帶寬、大傾角、增加單機長度和水平轉彎，合理使用膠帶張力，降低物料輸送能耗，清理膠帶的最佳方法等。我國已于1978年完成了鋼繩芯帶式輸送機的定型設計。鋼繩芯帶式輸送機的適用范圍：（1）適用于環(huán)境溫度一般為-40°40°C；在寒冷地區(qū)驅動站應有采暖設施；（2）可做水平運輸，傾斜向上(16°)和向下(100120)運輸，也可以轉彎運輸；運輸距離長，單機輸送可達15km；（

20、3）可露天鋪設，運輸線可設防護罩或設通廊；（4）輸送帶伸長率為普通帶的1/5左右；其使用壽命比普通膠帶長；其成槽性好；運輸距離大。 2.4 帶式輸送機的發(fā)展與現狀 長距離、大運量、高速是帶式輸送機的最新發(fā)展方向。與其他運輸設備(如機車類)相比，帶式輸送機不僅具有長距離(單機長度可達5000米，而且可以實現多機進行串聯搭接，運距可達206km )、大運量、連續(xù)運輸的特點，而且運行可靠，易于實現自動化和集中控制，經濟效益十分明顯。帶式輸送機運行維護費用遠遠低于公路汽運方式，而且只要生產時間超過5年，帶式輸送機輸送方式比公路汽運的總投資要小得多，所以在企業(yè)的生產過程中，凡能實現帶式輸送機輸送的場合，

21、一般都采用連續(xù)的帶式輸送機輸送。與其他設備相比，帶式輸送機有以下優(yōu)點：(1) 輸送物料種類廣泛；(2) 輸送能力范圍寬；(3) 輸送線路的適應性強；(4) 靈活的裝卸料，可以靈活實現一點或多點受料或卸料；(5) 可靠性和安全性高；(6) 費用低。第三章 帶式輸送機設計第三章 帶式輸送機設計3.1 輸送機的布置形式 電動機通過聯軸器、減速器帶動傳動滾筒轉動或其他驅動機構，借助于滾筒或其他驅動機構與輸送帶之間的摩擦力，使輸送帶運動。帶式輸送機的驅動方式按驅動裝置可分為單點驅動方式和多點驅動方式兩種。 通用固定式輸送帶輸送機多采用單點驅動方式，即驅動裝置集中的安裝在輸送機長度的某一個位置處，一般放在

22、機頭處。單點驅動方式按傳動滾筒的數目分，可分為單滾筒和雙滾筒驅動。對每個滾筒的驅動又可分為單電動機驅動和多電動機驅動。因單點驅動方式最常用，凡是沒有指明是多點驅動方式的，即為單驅動方式，故一般對單點驅動方式，“單點”兩字省略。 單筒、單電動機驅動方式最簡單，在考慮驅動方式時應是首選方式。在大運量、長距離的鋼繩芯膠帶輸送機中往往采用多電動機驅動。3.2 控制系統(tǒng)的硬件組成 (1) 為達到工藝上提出的要求，在與機械設計配合的基礎上，我們對電氣及自控方面提出了如下的方案: 為了滿足灌裝精度和速度的要求，在灌裝部分，我們采用了以司服電機作為主電機的定容式灌裝設計，因為司服電機控制系統(tǒng)具有控制精度高、速

23、度快、穩(wěn)定和調整設定方便等特點。而在容器灌裝前后的輸送部分采用了直線式設計;傳送帶部分采用了變頻調速控制;并且設計了一套自動的滑動分桶器，與傳動帶配合來達到將灌裝后的半成品與空容器快速分開并將其帶離灌裝機的目的。 采用直線定容式灌裝的設計，最大限度的節(jié)省了產品換型時間，提高了生產機動性和工作效率。 根據不同產品的溫度特性通過PLC程序模塊的設計和選擇，可以完成自動調容的要求。 對于環(huán)保的要求，我們是通過軟件和硬件的設計共同完成的，硬件上我們采用了司服電機控制系統(tǒng)和變頻調速控制，與硬件相配合在軟件上我們設計了各種速度及灌裝過程中每個階段的加速度和減速度的分別調整，這樣我們就可以根據實際情況將設備

24、調整到合適的狀態(tài)，杜絕濺油、冒油的現象。 為了適應網絡控制的要求，我們采用了具有網絡功能，并且穩(wěn)定性較好的西門子S7-300 PLC控制系統(tǒng)。 在操作方面我采用每臺設備可利用觸摸屏進行單獨操作，或者通過聯網的計算機系統(tǒng)進行集中控制和監(jiān)控，操作界面非常直觀，使操作更加簡便高效。3.3 控制系統(tǒng)主要組成部分的選型 PLC系統(tǒng)的選擇:系統(tǒng)采用了SIEMENS公司生產的S7-300系列PLC，由1個CPU315-2DP模塊、2個接口模塊IM365、模擬量輸入輸出模塊SM335和模擬量輸出模塊SM332、2個高速計數模塊FM350、4個數字量輸入模塊SM321、3個數字量輸出模塊SM322組成了雙層機架

25、的硬件組態(tài)結構。采用西門子的PLC系統(tǒng)是因為在CPU上同時集成了獨立的MPI和PROFIBUS-DP接口，不但可以方便的與人機設備相連，并且可以非常簡單的實現設備之間及設備與PC之間的聯網，具有強大的網絡功能;另外西門子的PLC S7-300系統(tǒng)還具有各種功能強大的模塊可以選擇，使用穩(wěn)定。具有較高的性價比，非常適合在包裝機械上應用。 灌裝主電機及其控制系統(tǒng):我們選擇了德國的SEW公司的MOVIDRIVE驅動器及帶編碼器反饋的電機系統(tǒng)，并采用電流矢量控制模式，通過豐富的參數設定來實現更高的控制精度和動態(tài)相應。輸送系統(tǒng)的變頻調速控制:我們采用了丹麥Danfoss公司的VLT5000型變頻器。因為他

26、們都是相關領域內的國際知名的專業(yè)生產企業(yè)，產品技術領先，在惡劣的生產環(huán)境下能夠長期穩(wěn)定的運行。 操作界面:西門子的觸摸屏TP170A 設備控制網絡采用了西門子的PROFIBUS-DP 系統(tǒng)，將整條生產線的四臺主要設備和工程師管理PC系統(tǒng)通過PROFIBUS電氣中繼器和無微處理器CP5611連接為一個完整的PROFIBUS網絡，實現了生產線的實時監(jiān)控和動態(tài)管理。3.4 控制系統(tǒng)的軟件設計 (1) 西門子模塊化編程介紹 西門子S7-300 PLC 采用SETP7編程軟件，SETP 7為程序設計提供了三種方法:線形化編程、模塊化編程、結構化編程。其中模塊化編程是把程序分成若干個程序塊，每個程序塊含有

27、一些設備和任務的邏輯指令。在組織塊(OB1)中的指令決定控制程序的模塊的執(zhí)行。模塊化編程中的功能(FC)或功能塊(FB)控制著不同的過程任務，這些塊相當于主循環(huán)程序的子程序。這種編程方法非常易于幾個人同時編程，并且易于程序的調試和故障的查找。另外每次循環(huán)中不是所有的塊都執(zhí)行，只有需要時才調用相關的程序塊，CPU得到了更有效的利用。因此我們在軟件編程時采用了模塊化編程方法，將大的任務分解成相對獨立的小任務先分開進行編寫和檢測，最后統(tǒng)一下載調試，大大的提高了程序編制和調試的速度。 (2) 軟件編程步驟 描述和分析控制過程的具體的任務，并分成多個簡單的小任務; 繪制機械動作控制流程圖; 對S7-30

28、0 PLC 進行硬件組態(tài)和PROFIBUS網絡的組態(tài); 為每個任務模塊分配輸入和輸出點; 為每個任務模塊編制程序，并分別進行測試和修改，直到所有的任務模塊都完成;第五章 垂直輸送機設計第四章 垂直輸送機概述4.1 運輸升降機系統(tǒng)概述 在工廠中經?？匆娨恍┥禉C械，這些升降機械很多由工頻電機直接帶動運行，電氣控制部分一般都很簡單，多數采用人工手動控制或采用繼電器控制方式。這些升降機械存在一些明顯的問題，如啟動停止和運行不平穩(wěn)，升降運動過程動作不可靠，自動化程度不高，故障率較高，設備能耗高，無法應急運行，存在安全隱患等等?；谶@些問題使得這些升降機械很難在工廠生產中發(fā)揮高效率的作用，同時也使得國內

29、這些生產的升降機械無法與進口的自動化生產線配套使用，也無法根據實際的生產需要轉換和調整升降機械的動作方式和工作順序。隨著變頻技術和PLC控制技術的發(fā)展，工廠中的自動化生產線也越來越多，由于一些行業(yè)的生產工藝的要求或是由于生產車間和場地的特殊情況，要求一些生產線需要配置相應的物件提升裝置。 通過本次簡單設計過程，可以了解到在現實生產中的基本控制思想。認識到若要達到所設計的目的，不僅要做到知識的嚴謹，還要綜合考慮所可能遇到的各種情況以及所處的環(huán)境。在運行的過程中，由于環(huán)境的不同可能得到不同的結果。因此，在現實生產過程中，要全面考慮設計所要達到的目的，最重要的還要將環(huán)境與所設計結合起來，才能可能達到

30、設計的目的。4.11 運輸升降機機械系統(tǒng)的組成 運輸升降機的機械系統(tǒng)由升降機入口和出口傳輸機構，轎箱內部吊籃傳輸機構，轎箱升降機構，升降機廳門安全機構和升降電機安全抱閘機構組成。 升降機入口和出口傳輸機構用于將生產線上的產品向升降機內或升降機外傳送。轎箱內部吊籃傳送機構用于將產品傳入或傳出轎箱。轎箱升降機構用于提升升降機轎箱或下降升降機轎箱。升降機廳門安全機構用于在升降機轎箱升降過程中關閉升降機井廳門入口，防止安全事故發(fā)生。升降電機安全抱閘機構用于在升降機轎箱停止運動時抱住升降電機主軸，防止升降機轎箱在停止運動時發(fā)生上下滑動，避免由此而產生的安全事故。4.12 運輸升降機的自動控制系統(tǒng)的組成

31、運輸升降機的自動控制系統(tǒng)由程序邏輯控制器PLC，外部光電傳感器，觸摸屏，變頻驅動器，聲光報警燈和檢修手動盒等元氣件組成。 程序邏輯控制器PLC采集外部輸入點的輸入信號，如啟動停止信號，各個光電傳感器的狀態(tài)信號，各限位開關的輸入信號，人機界面上的輸入信號，經過邏輯判斷和運算后輸出相應輸出信號，控制電氣系統(tǒng)中的相應交流接觸器和變頻器動作。來完成將一層樓的產品自動的轉移到另外一層樓的生產線上。4.13 運輸升降機的工作原理和控制要求 運輸升降機的工作狀態(tài)分為自動運行狀態(tài)和檢修操作狀態(tài)，兩個工作狀態(tài)相互獨立彼此分開。當升降升降機處于自動運行狀態(tài)下時，要求檢修操作盒的所有按鈕無效，同樣當設備處于檢修狀態(tài)

32、下時要求來自系統(tǒng)外部的控制信號無效，此時系統(tǒng)只能通過檢修手動盒點動檢修。 在自動運行時要求升降機能夠將一層樓的產品自動的傳送到另外一層樓的生產輸送帶上，并自動返回到出發(fā)點進行下一個工作周期。這個過程當中要求PLC能根據外部生產線的速度自動調節(jié)升降機的運轉速度。要求升降機的轎箱能夠準確平層，能夠判斷進出口堵塞情況的發(fā)生，能夠自動的連續(xù)點動正反轉，以自動消除進出口的堵塞現象，減少不必要的停機發(fā)生。同時要求升降系統(tǒng)能夠多樓層多順序的傳送運行，能根據生產需求調整傳送方向。要求系統(tǒng)有可靠的安全保護，能避免設備安全事故的發(fā)生。要求設備具有應急運行功能，減少因設備故障造成的生產線停機。 在操作上要求通過人機

33、界面能夠方便地修改參數，記錄生產情況和報警信息，要求在觸摸屏上復位報警和點動功能。能夠設置管理人員密碼，能夠記錄生產批次和生產數量，具有歷史數據查詢功能。4.14 運輸升降機的電機驅動系統(tǒng)的組成 本系統(tǒng)硬件由三相交流鼠籠式電機、西門子MM420系列通用型變頻器、西門子S7-200 226CPU的PLC、交流接觸器組成。 設計要求：可以根據生產線的實際情況，來設計上述各輸送帶和升降機升降機構驅動電機的功率大小。本設計中采用升降機輸入口，升降機輸出口和吊籃電機都為0.75KW的三相交流鼠籠式電機，設計升降機升降機構電機為1.5KW三相交流鼠籠式電機。各個電機功率可以根據實際的情況來設計，但在設計升

34、降機入口，升降機出口和吊籃內輸送帶電機時，要求將這三處的輸送帶驅動電機功率設計為一樣大小。這樣設計的目的在于，因為升降機在一二樓之間來回運動運送產品，但一二樓的入口傳送帶和出口傳送帶的工作狀態(tài)為二選一。即當其中一個輸送帶的電機處于工作狀態(tài)下，另外一臺電機則處于停止的狀態(tài)。這樣就可以使用一臺變頻器來驅動多個樓層升降機入口或出口的輸送電機，以達到減少機械系統(tǒng)設備的投入。吊籃內輸送帶的驅動電機和變頻器的功率盡量選擇和升降機出入口輸送帶驅動電機同等功率，這樣做的目的在于減少變頻器和輸送帶驅動電機的型號差別，方便設計，同時也方便安裝、調試和以后的設備檢修與維護。升降機升降機構的驅動電機和變頻器的功率容量

35、根據產品的實際質量、升降機構的機械效率和安全系數來確定。所有升降機上使用的變頻器選用西門子MM420系列通用型變頻器。 方案選擇：電機變頻驅動系統(tǒng)和工頻驅動系統(tǒng) 結構示意圖如圖21所示。 說明：圖21中1、2和3為西門子MM420系列變頻器，、和分別為運輸升降機1樓入口輸送帶電機、二樓出口輸送帶電機、轎箱吊籃輸送帶電機和升降機構電機。PLC為西門子S7-200 226CPU，112為交流接觸器。所有的變頻器和交流接觸器工作狀態(tài)都由PLC集中控制完成。 設計改進：為了避免工頻正反轉輸出時發(fā)生短路事故，在工頻正反轉輸出的交流接觸器上實施電氣和機械互鎖的安全措施。為了避免變頻器輸出時和工頻輸出短接，

36、或者為了避免4.15 運輸升降機自動化控制系統(tǒng)的組成 運輸升降機的工作狀態(tài)：自動狀態(tài)和維修工作狀態(tài)。這兩種工作狀態(tài)互相獨立、彼此分開，目的在于確?？刂苹芈返妮敵龅奈ㄒ恍?，避免發(fā)生類似雙線圈輸出的情況，杜絕事故的發(fā)生。 升降機自動化控制系統(tǒng)的組成：整個升降機自動化控制系統(tǒng)的組成由核心控制元件PLC、空氣開關、電機馬達開關、交流接觸器、觸摸屏、開關、按鈕、指示燈、報警器和外部光電傳感器等元部件組成。其中由面板旋鈕開關或帶鎖的鑰匙旋鈕開關選擇整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，通過狀態(tài)安全繼電器的得電或失電來區(qū)分自動運行和手動運行的輸出電源的通和斷。這樣就使得系統(tǒng)只有在自動運行狀態(tài)下時PLC的輸出端子才有輸出電壓，

37、當系統(tǒng)在手動運行狀態(tài)下時，PLC輸出端子上無輸出電壓。馬達開關作用為當系統(tǒng)指令電機以工頻方式工作時，起到保護電機的作用。人機界面能夠方便操作人員對設備進行操作和監(jiān)控，同時實時顯示設備工作狀態(tài)，記錄生產產量和班產批次等歷史數據。報警燈由多級柱裝燈塔組成，不同顏色代表不同意義。設備外部設有多個光電傳感器，向PLC傳輸外部狀態(tài)信號，指示自動升降機的工作狀態(tài)。自動化控制系統(tǒng)中的安全部分的緊急停止按鈕擁有最高的設備輸出中止權，即無論在手動還是自動狀態(tài)下，只要緊停按鈕被按下，設備都會立即停止任何動作。升降機井除了在高處和低處安裝了感應升降機吊籃位置的光電傳感器，還在井架極限高位和極限低位安裝了機械式的行程

38、限位開關，確保升降機轎箱不發(fā)生沖頂和撞底的事故。在1樓升降機進口輸送帶和2樓升降機出口輸送帶上分別安裝有1個光電傳感器，用來檢測運輸的產品。在轎箱吊籃內輸送帶上安裝有2個光電傳感器，用來檢測運輸產品的進出情況。 控制柜設計方案：由于生產線的情況決定了在運輸升降機的自動化控制系統(tǒng)中需要設立主控制柜和現場分控制箱。在主控制柜內安裝所有空氣開關，馬達開關，PLC，觸摸屏，塔式報警燈等元氣件，在現場分控制箱上安裝自動狀態(tài)系統(tǒng)停止旋鈕開關。手動檢修操作盒采用移動式手持盒，所有手動按鈕相互連鎖，并且都為點動按鈕。具體見如下示意圖。第五章 垂直輸送機設計對電機輸送機的基本要求是能快速、準確地拾-放和搬運物件

39、，這就要求它們具有高精度、快速反應、一定的承載能力、足夠的工作空間和靈活的自由度及在任意位置都能自動定位等特性。設計電機輸送機的原則是:充分分析作業(yè)對象(工件)的作業(yè)技術要求，擬定最合理的作業(yè)工序和工藝，并滿足系統(tǒng)功能要求和環(huán)境條件;明確工件的結構形狀和材料特性，定位精度要求，取、放、搬運時的受力特性、尺寸和質量參數等，從而進一步確定對輸送機結構及運行控制的要求;盡量選用定型的標準組件，簡化設計制造過程，兼顧通用性和專用性，并能實現柔性轉換和編程控制.本次設計的輸送機是通用電機上下料輸送機（如圖3-2所示），是一種適合于成批或中、小批生產的、可以改變動作程序的自動搬運或操作設備，動作強度大和操

40、作單調頻繁的生產場合。它可用于操作環(huán)境惡劣的場合。圖5-1 裝配圖圖5-2 爆炸圖圖5-3 支架5.1 垂直輸送機實現所需動作的控制原理 此輸送機采用了日本的三菱的可編程控制器來對輸送機進行控制而且是與原來輸送帶的控制系統(tǒng)是分開的，此控制系統(tǒng)采用單獨的一臺三菱的PLC進行控制。3.5.1輸送機實現所需動作的I/O分配表如表5-1所示，狀態(tài)轉移圖5-4所示，梯形圖 如圖5-5圖5-8所示。表5-1 I/O分配表 圖5-4 狀態(tài)轉移圖圖5-5 梯形圖圖5-6 梯形圖 圖5-7 梯形圖 圖5-8 梯形圖PLC程序如下：LD M8002 SET S0STL S0LD X0AND X2AND X7SET

41、 S20STL S20OUT Y4LD X6SET S21STL S21OET Y1OUT K0 T30LD T0SET S22STL S22OUT Y1OUT T1 K70LD T1SET S23STL S23OUT Y7LD X3SET S24STL S24OUT Y2LD X4SET S25STL S25OUT Y5LD X10SET S26STL S26OUT Y0OUT T3 K70LD T3SET S27STL S27OUT Y3LD X5SET S28OUT Y6STL S31OUT Y0OUT T4 K40LD T4SET S32STL S32OUT Y3LD X2SET S3

42、3STL S33OUT Y6LD X10SET S34STL S34OUT Y4LD X5SET S35STL S35OUT Y1OUT T5 K70LD T5SET S36STL S365.2 運輸升降機自動運行步驟設計 運輸升降機將產品從二樓向一樓輸送，再返回二樓。為了有效的運用PLC的內部空間和程序設計的簡單全面，整個控制程序采用西門子專用的步進控制程序語言編寫。具體步驟如下。 第一步：2樓生產線使能，系統(tǒng)判斷吊籃位置（PS5/PS6），傳送第一件貨物進入吊籃。同時傳送第二件貨物到2樓進口輸送帶上等待下一傳送周期(PS1被第二件貨物擋住后停止前行)（吊籃電機正轉）。 第二步：判斷升降機構

43、是否可以升降（吊籃入口光電傳感器PS2是否由貨物擋?。?，向下降升貨物至一樓。（升降電機正轉） 第三步：判斷一樓出口輸送帶是否堵塞（PS4是否被擋?。?向升降機外輸送貨物。（吊籃電機反轉） 第四步：判斷升降機構是否可以升降（吊籃入口光電傳感器PS2是否由貨物擋?。蛏戏祷?樓。（升降電機反轉）5.3 垂直輸送機的主要技術參數和強度校核5.31 電動機的選擇 在工業(yè)上一般采用三相交流電動機，Y系列三相交流異步電動機由于具有結構簡單、價格低廉、維護方便等特點。一般用于空氣中不含易燃、易炸或腐蝕性氣體的場所。適用于電源電壓為380V無特殊要求的機械上，如機床、泵、風機、各種運輸機、攪拌機、農業(yè)機械等

44、。故在本輸送機的設計中優(yōu)先考慮。電動機的結構有開啟式、防護式、封閉式和防爆式。在此可選用封閉式的電動機。綜合考慮各因素可選用Y系列全封閉式自扇冷式籠型三相異步電動機。 1、確定電動機的轉速 同一功率的異步電動機有同步轉速3000、1500、1000、750 r/min 等幾種。一般來說，電動機的同步轉速愈高，磁極對數少，外闊尺寸小、價格低；反之，轉速愈低，外闊尺寸愈大，價格愈高。由于工作機滾筒的轉速很低，所以不易選用高速電動機，一般應選擇同步轉速為1000或1500 r/min的電動機。 2、電動機功率的選擇 選擇的原則：功率選得過小，不能保證工作機的正常工作或使電動機長期過載而過早損壞；功率

45、選得過大，則電動機價格高，且經常不在滿載下運行，而且功率因數很低，造成浪費。對于長期連續(xù)工作，載荷較穩(wěn)定的機械，可根據電動機所需的功率Pd 來選擇，而不必校驗電動機的發(fā)熱和啟動力矩，選擇時應使電動機的額定功率PN稍大于電動機的所需功率Pd 。由上面計算可知電動機的所需功率為：Pd=1.2 KW ,所以我們應選擇電動機的同步轉速為1500或1000 r/min ，功率為2.2 KW。5.32 主軸直徑的初步估算軸是組成機械的一個重要零件。它支撐著其他轉動件回轉并傳遞轉矩，同時它又通過軸承和機架聯接。所有軸上部件都圍繞軸心線作回轉運動，形成了一個以軸為基準的組合體-軸系部件。輸送機主軸主要受彎矩和

46、轉矩。所以按彎轉合成力矩初步估算軸徑。初步估算軸徑： 選擇軸的材料為40Cr 或 35SiMn、經調質處理。材料力學性能數據如表5-2所示，計算出來的軸參數表如表5-3所示。 表5-2 材料力學性能表毛坯材料硬度(HB)抗拉強度b MPa 屈服點sMPa彎曲疲勞強度-1MPa扭轉疲勞強-1MPa<=200217-155650360270155E=2.15x10e5Mpa 表5-3 軸參數表軸的材料Q23540Cr 35SiMn/N· mm-212204052A16013510698注：當彎矩相對較小或只受轉矩時，取較大值，A取較小值；反之取較小值，A取較大值。由于結構設計需采用

47、實心軸結構，所以按照實心軸的許用切應力的計算公式：d (5T/ ) × (1/(1-4) 或： d A×(P/n) × (1/(1-4) 其中： d 軸的直徑（mm） T-軸傳遞的額定轉轉矩（N.mm） P 軸傳遞的額定功率（kw） n 軸的轉速 （r/min） n=300r/min 軸材料的許用切應力（MPa），見表38.3-2 取=20 A 按而定的系數，見表38.3-2取A=98空心圓軸的內直徑d0與外直徑d之比。由實心軸的計算公式可得 dmin=A =98=18.44mm故初取軸徑為: d=18mm由機械零件設計手冊第13章按上式計算的軸徑，未考慮鍵槽對軸

48、強度的影響，若開一個鍵槽則軸徑增大3%7%，經計算得：d=18.5419.12mm故主軸直徑取d=18mm。5.33 傳動鏈的選擇垂直輸送機采用的是鏈傳動，鏈傳動與帶傳動相比：鏈傳動沒有彈性滑動和打滑的現象，因此它能保持準確的平均傳動比，傳動效率較高；又因鏈條不需要像帶那樣張的很緊，所以作用與軸上的徑向壓力也比較??；在同樣使用條件下，鏈傳動結構更為緊湊。同時鏈傳動能在高溫及速度較低的場合下工作。 鏈傳動與齒輪相比：鏈傳動的制造與安裝精度要求較低，成本低廉;在遠距離傳動（大中心距）時候，其結構比齒輪傳動輕便的很多。 鏈按照用途不同，可分為起重鏈、曳引鏈和傳動鏈三大類。起重鏈主要用于起重機械中提起

49、重物，其工作速度n0.25m/s；曳引鏈主要用于鏈式輸送機中提升重物，其工作速度n4m/s；傳動鏈用于一般機械中傳遞運動和動力，通常工作速度n15m/s。 傳動鏈有齒形鏈和滾子鏈兩種。 齒形鏈利用特定齒形的鏈片和鏈輪相嚙合來實現傳動的，是用銷軸將多對具有60°角的工作面的鏈片組裝而成。鏈片的工作面與鏈輪相嚙合。為防止鏈條在工作時從鏈輪上脫落，鏈條上裝有內導片或外導片。嚙合時導片與鏈輪上相應的導槽嵌合。故又稱無聲鏈傳動。齒形鏈允許的工作速度可達40m/s，但制造成本高，重量大，故多用于高速或運動精度要求較高的場合。 套筒滾子鏈由內鏈板、外鏈板、套筒、銷軸、滾子組成。外鏈板固定在銷軸上,

50、內鏈板固定在套筒上，滾子與套筒間和套筒與銷軸間均可相對轉動，因而鏈條與鏈輪的嚙合主要為滾動摩擦。套筒滾子鏈可單列使用和多列并用,多列并用可傳遞較大功率。套筒滾子鏈比齒形鏈重量輕、壽命長、成本低。在動力傳動中應用較廣。 套筒滾子鏈和齒形鏈鏈輪的齒形應保證鏈節(jié)自由進入或退出嚙合，在嚙入時沖擊很小，在嚙合時接觸良好。 由于我們傳動速度要求不快，考慮到經濟性故選用滾子鏈。第六章 結論結論 通過潤滑油生產線的PLC控制畢業(yè)設計，掌握了什么是設計程序，設計程序工作的基本過程及各階段的基本任務，熟悉了設計程序總流程圖，加深了對PLC的理解，課本上的知識是機械的，表面的。通過努力把課本上的知識變得更為簡單，對

51、實驗原理也有了更深的理解。通過這次畢業(yè)設計，使我更為全面系統(tǒng)的了解PLC的構造原理和基本實現方法。把課本的知識變得生動有趣，激發(fā)了我們的學習積極性，把學過的原理加以強化，把課堂學過的知識通過自己的設計程序表示出來，加深了對理論知識的理解?，F在通過自己的動對手做實驗，理論聯系實際，對PLC的原理認識更加深刻。在調試時應該很仔細，一步一步調試下來，做到準確無誤。在設計的過程中我還得到了指導老師的幫助與意見。在學習的過程中，不是每一個問題都能自己解決，向老師請教或向同學討論是一個很好的方法，不是有句話叫做思而不學者殆。做事要學思結合。通過本次設計，讓我很好的鍛煉了理論聯系實際，與具體項目、課題相結合

52、開發(fā)、設計產品的能力。既讓我們懂得了怎樣把理論應用于實際，又讓我們懂得了在實踐中遇到的問題怎樣用理論去解決。在本次設計中，我們還需要大量的以前沒有學到過的知識，于是圖書館和互聯網成了我們很好的助手。在查閱資料的過程中，我們要判斷優(yōu)劣、取舍相關知識，不知不覺中我們查閱資料的能力也得到了很好的鍛煉。我們學習的知識是有限的，在以后的工作中我們肯定會遇到許多未知的領域，這方面的能力便會使我們受益非淺。在設計過程中，總是遇到這樣或那樣的問題。有時發(fā)現一個問題的時候，需要做大量的工作，花大量的時間才能解決。自然而然，我的耐心便在其中建立起來了。為以后的工作積累了經驗，增強了信心。 現在企業(yè)的經營理念都是本

53、著節(jié)約成本，縮小生產過程中的必要勞動時間，以此來賺取更高的利潤。運用此PLC程序控制生產線流水的運行，能夠更快更有效的提高產品的灌裝速度，同時軟件設計中可考慮自動黏貼標示的控制，無需人工對此進行操作。程序運用上升沿加法處理指令和減法處理指令，經根據檢測到的信號自動計算空瓶數與滿瓶數，記錄到相應的存儲器中，整個過程簡便快捷，為企業(yè)節(jié)約勞動力，降低生產成本。畢業(yè)設計使我意識到只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，才是正確的，才能提高自己動手能力和獨立思索的能力。同時對于PLC發(fā)展歷史、強大功能、應用領域以及系列知識得到了大概的系統(tǒng)認識，也初步了解了一個完整的系統(tǒng)開發(fā)的過程，畢業(yè)設計對于創(chuàng)造思維的培養(yǎng)和開發(fā)能力的鍛煉有很大的幫助。在編程過程中，領略到了熟能生巧的含義。編程不僅要求有良好的基礎，而且要求對各種程序有深刻的了解，同時深切感受到團隊合作的重要性，尤其是在查資料的過程中，人多力量大，大家一起努力，查找資料的效率就提高了許多，大家在一起探討，相互學習，分工細化，互相提高，解決問題的速度就快多了。 老師知識的幫助，經驗的傳授，也是我這次設計的一道美麗的風景線，真正起到了拋磚引玉的目的。畢業(yè)設計讓我的動手能力得到了大大的鍛煉，解決實際問題的能力得到了大大的提高，為即將開始的