基于PLC包裝機系統(tǒng)設(shè)計

摘 要對某型枕式糖果包裝機進行自動化改造。按照生產(chǎn)工藝要求,選用可編程邏輯控制器（PLC)作為控制核心，結(jié)合變頻技術(shù)、人機界面技術(shù)對糖果包裝機控制系統(tǒng)進行了重新設(shè)計;控制系統(tǒng)工作正常，包裝速度大幅提升,滿足生產(chǎn)工藝要求。PLC以及變頻技術(shù)的應(yīng)用，提高了系統(tǒng)自動化程度，成功完成了對原機器的改造。關(guān)鍵詞:PLC、糖果包裝機、目錄目錄 0第一章 緒論 0第一節(jié) 課題設(shè)計的目的及意義 0TOC\o"1-2"\h\z\u第二節(jié) 全自動包裝機系統(tǒng)國內(nèi)外形勢 1第三節(jié) 采用PLC控制的優(yōu)點 2第二章 系統(tǒng)控制方案的確定 3第一節(jié) 本文主要介紹的方向 3第二節(jié) 糖果包裝機生產(chǎn)工藝分析 3第三章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 5第一節(jié) 糖果包裝機的開關(guān)控制量 5第二節(jié) 糖果包裝機對電機的選擇 5第四章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 7第一節(jié) 控制系統(tǒng)的選用 7第二節(jié) PLC程序設(shè)計 7第三節(jié) 人機界面設(shè)計 8結(jié)束語 18謝 辭 19參考文獻 2000第一章 緒論第一節(jié) 課題設(shè)計的目的及意義通過本次畢業(yè)設(shè)計，使得對全自動包裝機控制系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展有進一步了掌握如何進行現(xiàn)場調(diào)試及投運.自動化是現(xiàn)代科技進步的一特征，現(xiàn)代生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,對自動化技術(shù)提出越來越高的要求，同時也為自動化技術(shù)的革新提供了必要條件。基于PLC有效減輕職工的勞動強度并降低能源和資源的消耗.要想在規(guī)定的時間內(nèi)，為自己創(chuàng)造出最大的利益,就要確保自己的食品包裝關(guān)重要的.自動裝置和系統(tǒng)工程方面的技術(shù)正在進一步深化,并得到更廣泛的應(yīng)用。全自動包裝機是以塑料或塑料鋁箔薄膜為包裝材料，對液體、固體、粉狀糊狀的食品、糧食、果品、醬菜、果脯、化學(xué)藥品、藥材、電子元件、精密儀器、稀有金屬等進行包裝.特別適用于茶葉、食品、醫(yī)藥、商店、研究機構(gòu)等行業(yè)，具有外型美觀、結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、操作簡便等優(yōu)點.隨著自動化程度的提高，包裝機的操作、維護和日常保養(yǎng)更加方便簡單,降8090裝，前景非常看好。PAGEPAGE2第二節(jié) 全自動包裝機系統(tǒng)國內(nèi)外形勢國內(nèi)全自動包裝機系統(tǒng)雖還較落后,基本仍是手工操作，但有些城市全自動包裝機系統(tǒng)引進全部或局部計算機控制，取得了一定的經(jīng)驗。2050802020809030005有了大幅提升,從加工條件上講，加工中心、數(shù)控機床、樹脂砂鑄件等先進生產(chǎn)1996我國包裝機械發(fā)展較晚，目前正處于起步應(yīng)用階段,雖然從九十年代后，我國的制袋充填機有了較快發(fā)展，通過參考國內(nèi)外產(chǎn)品進行消化吸收,自主開發(fā)研制，技術(shù)上有了很大的提高，但與國外相比，國內(nèi)大多數(shù)產(chǎn)品技術(shù)含量低，產(chǎn)品差異程度低，成熟產(chǎn)品技術(shù)易模仿和抄襲，造成低水平重復(fù)，阻礙了對包裝機的技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展。在產(chǎn)品技術(shù)方面，國內(nèi)包裝機的主要特點如下：速度低,品種少國外大多數(shù)制袋充填包裝機根據(jù)包裝物料的不同和產(chǎn)量的大小，一般在20—100袋/分之間，大多為單列式包裝，封合形式一般是三邊封，四邊封和背封式.精度低100g~1000g精度一般<1%，62％～63%之間?？煽啃缘碗娮釉?、控件或低級的原材料，再加上無規(guī)范的加工和裝配工藝,沒有針對具體情況進行改造，導(dǎo)致產(chǎn)品不穩(wěn)定或不適合用戶使用要求。4．自動化和智能化水平低PLC能的機器。第三節(jié) 采用PLC控制的優(yōu)點(1）控制方式上看：PLC軟接線,只需改變控制程序就可輕易改變邏輯或增加功能。（2)工作方式看：PLC串行工作，不受制約。控制速度上看:PLC動一說。憶功能。的監(jiān)控功能，現(xiàn)場調(diào)試和維護方便。PAGEPAGE3第二章 系統(tǒng)控制方案的確定第一節(jié) 本文主要介紹的方向計涉及的某型枕式包裝機主要用于巧克力類糖果的包裝,原系統(tǒng)采用凸輪、棘輪、差速輪系等純機械裝置運動實現(xiàn)，該方式運行穩(wěn)定，但封裝精度差，封裝速度不易調(diào)整，效率低下,已不適應(yīng)生產(chǎn)需求。本試驗利用高可靠性的PLC作為控制系統(tǒng)核心，與日益成熟的傳感器技術(shù)、變頻器技術(shù)、人機交互技術(shù)相結(jié)合重新設(shè)計了枕式糖果包裝機控制系統(tǒng),取得了較理想的效果.第二節(jié) 糖果包裝機生產(chǎn)工藝分析kW（31圖2—1糖果包裝工藝流程為了實現(xiàn)糖果包裝機的自動控制,系統(tǒng)在來料傳送帶末端，包糖機構(gòu)入口處、送紙機構(gòu)部分中的送紙電磁閥附近、出料傳送帶上端分別增加了光電傳感器、色PAGEPAGE5標(biāo)傳感器、行程開關(guān)SQ3個傳感器，分別用于糖果檢測、包裝紙定位及限高檢測.另外，在送紙機構(gòu)部分新增步進電機及其驅(qū)動器1臺.光電傳感器檢測到糖果到來時，向PLC發(fā)出信號,控制推糖機構(gòu)電磁閥吸合、下拉推糖機構(gòu),將糖果送入糖果托盤。糖果進入糖果托盤延時一段時間(糖果從包裝系統(tǒng)入口轉(zhuǎn)至包裝位置所需時間）后,送紙系統(tǒng)開始向包裝系統(tǒng)送包裝紙。PLC利用送紙部分中的色傳感器與步進電機完成包裝紙的精確定位:當(dāng)包裝紙長度不合標(biāo)準(zhǔn)時,PLC向步進電機驅(qū)動器發(fā)出脈沖，控制步進電機前后轉(zhuǎn)動，將包裝紙拖拉到準(zhǔn)確位置。包裝紙到位后，在包糖機構(gòu)的作用下，完成糖果包裝.糖果包裝完成后，經(jīng)由出料傳送帶送至成品糖庫，當(dāng)糖果超高時，視為不合格品,會觸動SQ，系統(tǒng)會發(fā)出報警信號,將其剔出。系統(tǒng)反復(fù)重復(fù)以上動作，實現(xiàn)糖果包裝自動化.第三章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計第一節(jié) 糖果包裝機的開關(guān)控制量系統(tǒng)主要為開關(guān)量控制,經(jīng)分析，共有1616根據(jù)輸入輸出信號的數(shù)量、類型、控制要求，同時按I/O點數(shù)20％~30％的備用量原則,系統(tǒng)選用了臺達型整體式PLC［2］64EHPLC，應(yīng)用領(lǐng)3232個輸出點,同時擁有RS-232RS—4852種通訊接輸入項目名稱表3—1地址糖果包裝機PLCI/O分配表輸出項目名稱地址編碼器A相輸入X0步進電機PLS—Y0編碼器B相輸入X1步進電機DIR-Y1編碼器Z相輸入X2步進電機FREE-Y2啟動X4噴膠電磁閥Y3停止X5運行指示Y4手動/自動X6色標(biāo)補償Y5色標(biāo)開關(guān)X7缺紙斷紙Y6強行送紙X10產(chǎn)品過大指示Y7壓縮空氣X11送紙電磁閥Y10變頻器故障X12推糖電磁閥1Y11色標(biāo)傳感器X13變頻器繼電器Y12來料檢測X14壓縮空氣繼電器Y13皺紙檢測X15送紙電磁閥Y14斷紙開關(guān)X16推糖電磁閥2Y15產(chǎn)品過大輸入X17壓縮空氣電磁閥Y16故障復(fù)位X20變頻器故障Y17第二節(jié) 糖果包裝機對電機的選擇糖果包裝速度是由主電機的運行速度所決定的,因此,包裝速度的控制實際上就是對主電機運行速度的控制。變頻調(diào)速是最經(jīng)濟、可靠的調(diào)速方式.根212kW臺達VFD22M43B變頻器。光電編碼器與PLCPLC過RS—485與變頻器進行通訊。PAGEPAGE6圖3—1系統(tǒng)硬件框圖PAGEPAGE7第四章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計糖果包裝機有手動和自動2種工作方式,可通過工作方式開關(guān)X6進行選擇，調(diào)試或單件生產(chǎn)時用手動工作方式,連續(xù)生產(chǎn)時用自動工作方式。當(dāng)工作方式開關(guān)X6置于手動時,可通過操作面板上的相應(yīng)按鈕運行對應(yīng)工序;工作方式設(shè)為自動時，系統(tǒng)自動運行,并可對意外故障人工干預(yù),緊急停機。第一節(jié) 控制系統(tǒng)的選用控制系統(tǒng)選用DVP-TOP4G人機界面實現(xiàn)對各設(shè)備運行狀態(tài)進行監(jiān)視和提示,并完成簡單的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置。人機界面使用RS—232與PLC進行通訊.系統(tǒng)配備一個電氣控制柜.PLC、變頻器、人機界面等均安裝在控制柜中。包裝紙長度設(shè)定、包裝速度設(shè)定等操作在人機界面上完成，而設(shè)備的啟/停、壓縮空氣開關(guān)等操作則通過控制柜上的手動按鈕完成第二節(jié) PLC程序設(shè)計控制系統(tǒng)PLC的I/O分配如表1所示，使用臺達DVP系統(tǒng)PLC專用編程軟件WPLSoft進行程序編制。WPLSoftDVP系列在WINDOWSWPLSoft除了一般PLC劃及WINDOWS的一般編輯功能外，另提供多種中/英文批注編輯及其他便利功能。DVPPLC編程語言有3種:梯形圖(LDSTL)程圖語言（SFC),其他編程語言作為可選軟件包使用。通過WPLSoft在W功后，通過連接上位機和PLC的RS232接口將程序下載至PLC中。3所示為主程序流程.自檢模塊主要完成PLC、步進電機驅(qū)動器、變頻器的狀態(tài)檢測及其初始化,確認(rèn)設(shè)PLC才會按指令繼續(xù)運行。運行模塊是控制系統(tǒng)軟件的核心,糖果包裝機在運行模塊程序驅(qū)動下,完成糖果的包裝。運行模塊根據(jù)工作方式又分為自動運行模式子模塊、手動運行子模塊。自動運行模式子模塊程序如圖4PAGEPAGE9第三節(jié) 人機界面設(shè)計TOP04G型人機界面最大可顯示4本系統(tǒng)通過人機界面命令操作鍵與復(fù)合功能鍵組合，實現(xiàn)了包裝速度、包裝紙長度的設(shè)定，同時實時監(jiān)控顯示包裝速度、色標(biāo)補償方向、補償長度等數(shù)據(jù)。圖4—1糖果包裝機控制系統(tǒng)程序總體流程圖圖4-2自動運行模式程序流程圖一、電機的PLC控制指令語LDP X4AND X6ANI X12ANI X15ANI X16ANI X17SET M2LD M2ANDANI

X6X12ANI X15ANI X16ANI X17PAGEPAGE10ANDT0SETY12RSTM2LDX4ANIX6ANIX12ANIX15ANIX16ANIX16ANIX17ANDT0SETY12LDFX4ANIX6ANIX12ANIX15ANIX16ANIX17RSTY12LDPX5ORX16ORX17ORX15RSTY12LDY12OUTY4二、糖果包裝機控制系統(tǒng)梯形圖PAGEPAGE17圖4—3 梯形圖的設(shè)計PAGEPAGE20結(jié)束語糖果包裝機控制系統(tǒng)設(shè)計完成后,經(jīng)過安裝與調(diào)試,目前已經(jīng)投入實際生產(chǎn)。系統(tǒng)運行良好，各項功能達到了預(yù)先設(shè)計目標(biāo)，改造后的糖果包裝機最大包裝速度由原來的200/min提升到350個/min,正常包裝速度提高50％PLC取得了良好的經(jīng)濟效益。謝 辭利的完成。不時的討論并指點我正確的方向,使我在畢業(yè)設(shè)計這段時間中獲益匪淺。讓我在以后的工作中能夠做得更好。在三年大學(xué)生涯快要結(jié)束的時候還要感謝這三年來遇到的每個老師對我的關(guān)心和照顧。在這三年里你們不僅教會了我很多知識,還教會了我很多做人的道師工作順利，身體健康，家庭和睦.最后還要感謝我的每一個同學(xué)，是