畢業(yè)設(shè)計(jì)----基于plc包裝碼垛生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) [論 文]</p><p>　　題目：包裝碼垛生產(chǎn)線控制系統(tǒng) </p><p><b>　　的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　系 別： 電氣與電子工程系</p><p>　　專 業(yè)： 自動(dòng)化</p><p><b>　　姓

2、 名： </b></p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p><b>　　指導(dǎo)教師： </b></p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p><b>　　任 　務(wù) 　書</b></p><p>　　本

3、科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書</p><p>　　注：任務(wù)書必須由指導(dǎo)教師和學(xué)生互相交流后，由指導(dǎo)老師下達(dá)并交教研室主任審核后發(fā)給學(xué)生，最后同學(xué)生畢業(yè)論文等其它材料一起存檔。</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)?cè)u(píng)定</p><p><b>　　答辯小組評(píng)定意見(jiàn)</b></p><p>　　一、評(píng)語(yǔ)（根據(jù)學(xué)生答辯情況及其

4、論文質(zhì)量綜合評(píng)定）。</p><p>　　二、評(píng)分（按下表要求評(píng)定）</p><p>　　答辯小組成員簽字 </p><p>　　年 月 日 </p><p><b>　　畢業(yè)答辯說(shuō)明</b

5、></p><p>　　1、答辯前，答辯小組成員應(yīng)詳細(xì)審閱每個(gè)答辯學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），為答辯做好準(zhǔn)備，并根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)給出實(shí)際得分。</p><p>　　2、嚴(yán)肅認(rèn)真組織答辯，公平、公正地給出答辯成績(jī)。</p><p>　　3、指導(dǎo)教師應(yīng)參加所指導(dǎo)學(xué)生的答辯，但在評(píng)定其成績(jī)時(shí)宜回避。</p><p>　　4、答辯中要有

6、專人作好答辯記錄。</p><p><b>　　指導(dǎo)教師評(píng)定意見(jiàn)</b></p><p>　　一、對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的學(xué)術(shù)評(píng)語(yǔ)（應(yīng)具體、準(zhǔn)確、實(shí)事求是）：</p><p>　　簽字： </p><p>　　年 月 日</p><p>　　二、對(duì)

7、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)分[按下表要求綜合評(píng)定]。</p><p><b>　　（1）理工科評(píng)分表</b></p><p><b>　?。?）文科評(píng)分表</b></p><p>　　指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日</p><p><b>　　摘要

8、</b></p><p>　　傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備與產(chǎn)品，多是以機(jī)械為主，是電氣、液壓或氣動(dòng)控制的機(jī)械設(shè)備。隨著工業(yè)水平的不斷發(fā)展，機(jī)械設(shè)備己逐步地由手動(dòng)操作改為自動(dòng)控制，設(shè)備本身也發(fā)展成為機(jī)電一體化的綜合體。可編程序控制器(PLC)是以微處理器為核心，綜合計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置。經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展，目前，可編程序控制器已成為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中最重要、應(yīng)用最多的控制

9、裝置，己躍居工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化四大支柱(可編程序控制器、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造)的首位。其應(yīng)用的深度和廣度已成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)先進(jìn)與自動(dòng)化程度高低的標(biāo)志。</p><p>　　包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線適用于石油化工、化肥、糧食、港口等行業(yè)，可對(duì)PP、PE粒子、PVC、化肥、糧食等粉狀、顆粒狀物料進(jìn)行全自動(dòng)包裝碼垛作業(yè)，便于用戶儲(chǔ)存、運(yùn)輸和銷售，全自動(dòng)包裝碼垛生產(chǎn)線主要由自動(dòng)定量包裝機(jī)、自動(dòng)上袋機(jī)組、封口系

10、統(tǒng)、倒袋機(jī)、金屬檢測(cè)機(jī)、重量檢驗(yàn)機(jī)、檢選機(jī)、噴墨打印機(jī)、碼垛機(jī)等單元組成。通過(guò)可編程序控制器、對(duì)整個(gè)生產(chǎn)線的工作過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)控制，對(duì)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的故障或供料不足，供袋不及時(shí)、出垛不及時(shí)等，進(jìn)行聲光報(bào)警。該設(shè)備具有操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，維修方便等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　關(guān)鍵詞:PLC，控制系統(tǒng)，包裝碼垛生產(chǎn)線 </p>&

11、lt;p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Most conventional mechanical facilities are machines. They are mechanical facilities in the control of electrics, hydraulic pressure and aerodynamic pressure. A

12、utomatic control of mechanical facility has replaced manual work step by step .PLC is a late-model automatic equipment. Its development is based on computer technology, automatization technology and communications. At th

13、e present, PLC has become the most important automatic equipment and been applied widely, after the development of 30 ye</p><p>　　Automatic bagging & palletizing line is used in the industries of petroch

14、emical, 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 grain

15、s etc. It is easy for customers to store, transport and sale their products. Automatic bagging & palletizing line consists of auto-weighing bagging machine, auto-bag feed group, sealing system ,bag turn down</p>

16、;<p>　　Keywords: PLC,control system,bagging and palletizing line</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p><b>　　1.1 引言1</b></p&

17、gt;<p>　　1.2 PLC概述1</p><p>　　1.3 包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線的發(fā)展、應(yīng)用現(xiàn)狀和存在問(wèn)題2</p><p>　　1.3.1 包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線的發(fā)展2</p><p>　　1.3.2 包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線的應(yīng)用現(xiàn)狀3</p><p>　　2 包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線系統(tǒng)組成5</p>&l

18、t;p><b>　　2.1 概述5</b></p><p>　　2.2 包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線系統(tǒng)組成5</p><p>　　3 包裝碼垛生產(chǎn)線控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)8</p><p>　　3.1 PLC控制的優(yōu)點(diǎn)8</p><p>　　3.2 PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)9</p><p>　　

19、3.3控制系統(tǒng)原理圖13</p><p>　　4 包裝碼垛生產(chǎn)線控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)15</p><p>　　4.1 包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線工藝流程15</p><p>　　4.2 程序控制邏輯16</p><p>　　4.2.1包裝部分16</p><p>　　4.2.2 碼垛部分22</p>&l

20、t;p>　　4.3 PLC控制系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì)26</p><p><b>　　結(jié)論28</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)29</b></p><p><b>　　致謝30</b></p><p><b>　　附錄31</b>

21、</p><p>　?、?圖-1包裝部分的梯形圖31</p><p>　?、?圖2碼垛部分的梯形圖33</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1 引言</b></p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，生產(chǎn)力水平的不斷提高，人們對(duì)

22、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、改善工作環(huán)境同時(shí)重視起來(lái)。石油化工、化肥、糧食等行業(yè)對(duì)包裝質(zhì)量和勞動(dòng)效率的要求也日益提高，從而促進(jìn)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，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(yùn)輸和存儲(chǔ)，對(duì)包裝要求更加嚴(yán)格，包裝已成為企業(yè)升級(jí)和獲得經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)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(wù)之一，也是用戶對(duì)這些行業(yè)的要求。國(guó)際上日本NEWLON

23、G、英國(guó)BL、美國(guó)ORY等公司掌握了包裝先進(jìn)技術(shù)。目前國(guó)內(nèi)全自動(dòng)包裝碼垛設(shè)備主要依靠進(jìn)口，國(guó)產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)廠家較少，市場(chǎng)呼吁國(guó)產(chǎn)化的全自動(dòng)包裝生產(chǎn)線。在新的世紀(jì), 隨著我國(guó)各項(xiàng)事業(yè)的蓬勃發(fā)展以及知識(shí)經(jīng)濟(jì)所面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn), 包裝碼垛機(jī)械必將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用, 為國(guó)民生產(chǎn)產(chǎn)生不可估量的經(jīng)濟(jì)效益。</p><p><b>　　1.2 PLC概述</b></p><p>　

24、　上世紀(jì)六十年代末，美國(guó)最大的汽車制造商——通用汽車公司(GM)為滿足市場(chǎng)需求，適應(yīng)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(biāo)公開(kāi)向社會(huì)招標(biāo)，要尋求一種比繼電器更可靠，響應(yīng)速度更快、功能更強(qiáng)大的通用工業(yè)控制器。1969年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司(DEC)根據(jù)十條要求研制出世界上第一臺(tái)可編程控制器PDP-14，并在GM公司的汽車生產(chǎn)線上首次應(yīng)用成功?？删幊炭刂破魇且晕⑻幚砥鳛楹诵?，把電氣傳動(dòng)和邏輯控制、自動(dòng)測(cè)量和調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)計(jì)算和處理有

25、機(jī)地結(jié)合起來(lái)，具有豐富的軟件資源的現(xiàn)代化工業(yè)自動(dòng)化控制器。經(jīng)過(guò)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(yīng)用場(chǎng)合最廣泛的工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī)。在可編程控制器中，充分應(yīng)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)，迅速地從早期的邏輯控制發(fā)展到進(jìn)入位置控制、過(guò)程控制等領(lǐng)域。</p><p>　　可編程序邏輯控制器(Programmable Logical Controller)，又稱PC或PLC，它是以微

26、型計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的一種為用于工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)的數(shù)字式電子系統(tǒng)，這種系統(tǒng)用可編程序存儲(chǔ)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(shí)、計(jì)數(shù)、數(shù)字運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理等，通過(guò)數(shù)字量的輸入、輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。</p><p>　　可編程控制器是“專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)”，由于其具有很強(qiáng)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

27、斷涌現(xiàn)，始終保持著旺盛的市場(chǎng)生命力?？删幊炭刂破鞯某霈F(xiàn)，除了取代傳統(tǒng)的繼電器控制外，正在逐步占領(lǐng)DCS和PID市場(chǎng)份額。國(guó)際市場(chǎng)：當(dāng)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(guó)SIEMENS公司、美國(guó)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(chǎng)銷售額的67％。我國(guó)對(duì)可編程控制器的研制始于1974年，目前全國(guó)有幾十個(gè)生產(chǎn)廠家，但產(chǎn)品多

28、為128個(gè)開(kāi)關(guān)量I/O點(diǎn)以下的小型機(jī)。</p><p>　　我國(guó)應(yīng)用PLC還處于初級(jí)階段，而且局限于鋼鐵、化工、汽車、機(jī)床、煤炭、電站等領(lǐng)域，其他行業(yè)的應(yīng)用尚未普及，中國(guó)尚有廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域等待開(kāi)拓。我國(guó)90％的PLC市場(chǎng)由國(guó)外占領(lǐng)，中、大型PLC中，幾乎100％是國(guó)外產(chǎn)品，以美國(guó)MODICON公司、GE公司、德國(guó)SIEMENS，日本富士公司為主。我國(guó)的包裝設(shè)備在許多方面采用了PLC，并取得了非常好的效果。<

29、/p><p>　　隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展和工業(yè)自動(dòng)化愈來(lái)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(kāi)關(guān)量控制的時(shí)代已經(jīng)過(guò)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(gè)方向發(fā)展：一個(gè)是向超小型專用化和低價(jià)格方向發(fā)展；另一個(gè)是向高速多功能和分布式自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展。趨勢(shì)如下：</p&

30、gt;<p>　?。?）系統(tǒng)構(gòu)成規(guī)模向大、小兩個(gè)方向發(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。</p><p>　　（2）功能不斷增強(qiáng)，各種應(yīng)用模塊不斷推出。</p><p>　　（3）產(chǎn)品更加規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化。</p><p>　　1.3 包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線的發(fā)展、應(yīng)用現(xiàn)狀和存在問(wèn)題</p><

31、;p>　　1.3.1 包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線的發(fā)展</p><p>　　在工業(yè)生產(chǎn)中，有很多地方需要對(duì)粉末狀或小顆粒狀散狀固體的流量進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量和控制，再配以給料設(shè)備組成定量給料控制系統(tǒng)。它是集喂料、流量測(cè)量和控制于一身的設(shè)備。目前，作為許多生產(chǎn)設(shè)備的定量給料控制系統(tǒng)己廣泛應(yīng)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(lái)越重要的作用，正因?yàn)槠鋺?yīng)用的廣泛性，如果能提

32、高給料系統(tǒng)的精度、自動(dòng)化程度，就有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。</p><p>　　包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線屬于工業(yè)機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人是在第二次世界大戰(zhàn)期間發(fā)展起來(lái)的，始于40年代的美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的搬運(yùn)核原料的遙控機(jī)械操作手。工業(yè)機(jī)器人是一種能自動(dòng)控制、可重復(fù)編程、多功能、多關(guān)節(jié)的操作機(jī)。它可以是固定式或移動(dòng)式的，用于工業(yè)自動(dòng)化作業(yè)中。工業(yè)機(jī)器人與其他專用自動(dòng)機(jī)的主要區(qū)別在于，專用自動(dòng)機(jī)是適應(yīng)于大量生產(chǎn)的專用自動(dòng)化設(shè)備，而

33、工業(yè)機(jī)器人是一種能適應(yīng)產(chǎn)品種類變更，具有多自由度動(dòng)作功能的柔性自動(dòng)化設(shè)備。</p><p>　　包裝碼垛生產(chǎn)線是機(jī)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(shí)現(xiàn)對(duì)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、折邊、封袋、倒袋整形、金屬檢測(cè)、重量復(fù)檢、批號(hào)打印、轉(zhuǎn)位編組、碼垛、托盤和垛盤的輸送等作業(yè)全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。通過(guò)可編程序控制器，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)線的工作過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)控制，對(duì)

34、運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的故障或供料不足，供袋不及時(shí)、出垛不及時(shí)等，進(jìn)行聲光報(bào)警。該設(shè)備具有操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，維修方便等優(yōu)點(diǎn)。包裝碼垛生產(chǎn)線簡(jiǎn)單地講，它是由包裝機(jī)械和碼垛機(jī)械組成的，其中的主要部分還是包裝機(jī)械，碼垛機(jī)械是從包裝生產(chǎn)線上分離出來(lái)而發(fā)展起來(lái)。其流程圖如圖1-1所示。</p><p>　　圖1-1 包裝碼垛生產(chǎn)線流程圖</p><p>　　在我國(guó)，包裝機(jī)械的研制始于1958年，主要是自用

35、設(shè)備，屬革新產(chǎn)品，未進(jìn)入市場(chǎng)，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(shì)，“九五”期間進(jìn)入轉(zhuǎn)型期，逐步成為高科技、高效益、現(xiàn)代化、國(guó)防化的產(chǎn)業(yè)。</p><p>　　我國(guó)包裝機(jī)械起步較晚，解放后輕工業(yè)開(kāi)發(fā)了一批專用包裝設(shè)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(jī)械作為新興的工業(yè)部門開(kāi)始發(fā)展起來(lái)，經(jīng)過(guò)近二十年的艱苦努力，一支從事包裝設(shè)備科研、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造及教育管理

36、的行業(yè)隊(duì)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(jī)械工業(yè)在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的崛起中正在不斷發(fā)展完善。</p><p>　　1.3.2 包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線的應(yīng)用現(xiàn)狀</p><p>　　從專業(yè)化程度看，目前國(guó)內(nèi)包裝設(shè)備廠專業(yè)化程度還不高，57%的企業(yè)是兼業(yè)生產(chǎn)，僅上海、山東、江蘇、遼寧、浙江、廣東等省市專業(yè)廠較多。很久以來(lái)，包裝生產(chǎn)線只做到把物料包裝好為止

37、，至于后續(xù)的搬運(yùn)工作，則完全由搬運(yùn)工人來(lái)完成。造成這種局面有多方面的原因，但主要是由于我國(guó)生產(chǎn)力水平較低，勞動(dòng)力便宜，科研人才缺乏造成的。隨著知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的到來(lái)，這種局面必將會(huì)被打破。</p><p>　　總的來(lái)說(shuō),我國(guó)包裝設(shè)備制造工業(yè)經(jīng)近20年的努力，在數(shù)量、質(zhì)量、水平方面均有較大的進(jìn)展，為我國(guó)建立一個(gè)門類齊全、技術(shù)先進(jìn)、水平相當(dāng)、獨(dú)立完善的包裝設(shè)備生產(chǎn)系統(tǒng)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。但要想在未來(lái)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中占有一席之地

38、，還必須要找出自身缺點(diǎn)和不足，特別是要找出與北美、日本、西歐等國(guó)家的差距。</p><p>　　2 包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線系統(tǒng)組成</p><p><b>　　2.1 概述</b></p><p>　　包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線是一個(gè)典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)。所謂的機(jī)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(jìn)了電子技術(shù)，并把機(jī)械裝置、執(zhí)行

39、部件、計(jì)算機(jī)等電子設(shè)備以及軟件等有機(jī)結(jié)合而構(gòu)成的系統(tǒng)，即機(jī)械、執(zhí)行、信息處理、接口和軟件等部分在電子技術(shù)的支配下，以系統(tǒng)的觀點(diǎn)進(jìn)行組合而形成的一種新型機(jī)械系統(tǒng)。該系統(tǒng)由機(jī)械系統(tǒng)(機(jī)構(gòu))、電子信息處理系統(tǒng)(計(jì)算機(jī))、動(dòng)力系統(tǒng)(動(dòng)力源)、傳感檢測(cè)系統(tǒng)(傳感器)、執(zhí)行元件系統(tǒng)(如電機(jī))等五大子系統(tǒng)組成。其五種內(nèi)部功能即主功能、動(dòng)力功能、檢測(cè)功能、控制功能、構(gòu)造功能。</p><p>　　機(jī)電一體化系統(tǒng)的一大特點(diǎn)是由于機(jī)

40、電一體化系統(tǒng)的微電子裝置取代了人對(duì)機(jī)械的絕大部分的控制功能，并加以延伸和擴(kuò)大，克服了人體能力的不足和弱點(diǎn)。另一大特點(diǎn)是節(jié)省能源和材料消耗。其主要特征是自動(dòng)化操作。</p><p>　　包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線主要應(yīng)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(dòng)包裝碼垛。包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線可分為包裝部分和碼垛部分。包裝部分實(shí)現(xiàn)定量稱重、自動(dòng)供袋、裝袋、夾口整形、折邊縫口、金屬檢測(cè)、重量復(fù)檢等功能。碼垛部分實(shí)

41、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。</p><p>　　2.2 包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線系統(tǒng)組成</p><p>　　電子稱重機(jī)是包裝機(jī)起始部機(jī)，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(shí)采用雙秤交替的運(yùn)行模式，可以保證生產(chǎn)線的包裝速度達(dá)到800～1000包／小時(shí)。整個(gè)稱重系統(tǒng)的動(dòng)力源采用氣

42、動(dòng)元件。給料系統(tǒng)采用氣動(dòng)控制的二級(jí)投料方式，即稱重過(guò)程開(kāi)始時(shí)，首先粗流料門完全打開(kāi)，當(dāng)進(jìn)料量達(dá)到預(yù)先設(shè)定的粗進(jìn)料值時(shí)(一般為總量的80%～85％左右)，粗進(jìn)料氣缸復(fù)位，粗流料門關(guān)閉，快速投料過(guò)程停止；這時(shí)粗流料門前端有一方形孔即細(xì)流口還沒(méi)關(guān)閉，物料從該方形孔中繼續(xù)投料，即開(kāi)始細(xì)投料過(guò)程，當(dāng)充填物料達(dá)到預(yù)置重量時(shí)，細(xì)投料氣缸復(fù)位，細(xì)流料門關(guān)閉，給料結(jié)束。</p><p>　　自動(dòng)供袋機(jī)是由供袋器、吸袋器、袋子傳送器

43、、接袋器、取袋器等部件組成。全自動(dòng)包裝供袋工作是由供袋機(jī)械自動(dòng)完成，操作人員只要將空袋子按要求碼放到上袋機(jī)的備用倉(cāng)中就可以了。當(dāng)袋倉(cāng)中沒(méi)有袋子時(shí)備用袋倉(cāng)中的袋子會(huì)被送袋機(jī)構(gòu)整摞地自動(dòng)送到供袋器的袋倉(cāng)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(jī)的斜板上。在導(dǎo)向板、接袋器、吸盤和光電開(kāi)關(guān)的作用下，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

44、作用下，包裝袋定位在包裝機(jī)的中心線上，等待裝袋機(jī)將包裝袋取走。自動(dòng)供袋機(jī)供袋速度快，供袋質(zhì)量穩(wěn)定可靠，易于實(shí)現(xiàn)包裝工作的自動(dòng)化。但機(jī)械結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，且對(duì)袋子的材料、尺寸和質(zhì)量以及往備用袋倉(cāng)中碼放袋子時(shí)袋口的方位等都有一定的要求。</p><p>　　自動(dòng)裝袋機(jī)是由過(guò)渡料斗、取袋開(kāi)袋夾送裝置、翻門縮口裝置、機(jī)架等構(gòu)成。過(guò)渡料斗是裝袋機(jī)聯(lián)接電子稱重機(jī)的過(guò)渡裝置，它可以存儲(chǔ)一袋物料，提高電子稱重機(jī)的稱重速度，減小物料落差

45、，降低粉塵產(chǎn)生量，利于除塵，同時(shí)保證物料順利地導(dǎo)入裝袋機(jī)并防止裝袋機(jī)產(chǎn)生的振動(dòng)傳遞到電子稱重機(jī)上。取袋開(kāi)袋夾送裝置將自動(dòng)供袋機(jī)的取袋器取好的袋子夾住，開(kāi)袋吸盤吸住袋子的兩面，在主氣缸推動(dòng)下送到翻門縮口裝置的下面并將袋口拉開(kāi)(此動(dòng)作是和翻門縮口動(dòng)作同時(shí)進(jìn)行)為填裝物料做準(zhǔn)備，同時(shí)將已裝好物料的料袋送到夾口整形機(jī)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(diǎn)得以緩沖并使裝袋機(jī)振動(dòng)減輕。翻門縮口裝置將送過(guò)來(lái)的料袋通過(guò)夾袋手爪夾住袋子的兩

46、上邊，通過(guò)縮口動(dòng)作收縮袋口(此動(dòng)作與開(kāi)袋動(dòng)作同時(shí)進(jìn)行)使翻門插入袋口，并在檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)到料袋位置正確后向電子稱重機(jī)和過(guò)渡料斗發(fā)出卸料請(qǐng)求指令，投下物料，完成裝袋。每次裝填完物料后翻門關(guān)閉，夾袋手爪將袋口繃緊，松開(kāi)，放到輸送機(jī)上，再由取袋夾送裝置在取袋的同時(shí)夾送到夾口整形機(jī)內(nèi)。</p><p>　　轉(zhuǎn)位輸送機(jī): 將送來(lái)的料袋進(jìn)行變換方位的設(shè)備。該機(jī)實(shí)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

47、需回轉(zhuǎn)的角度是以保證料袋口向內(nèi)為準(zhǔn), 保證垛形整齊、美觀。當(dāng)料袋到達(dá)轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)板下方時(shí), 光電開(kāi)關(guān)給出信號(hào), 輸送機(jī)電機(jī)制動(dòng), 繼電器輸出, 氣缸動(dòng)作, 推動(dòng)夾板夾住, 轉(zhuǎn)位電機(jī)根據(jù)編組工序需要, 通過(guò)同步帶傳動(dòng)將料袋旋轉(zhuǎn)至所需角度。此時(shí)夾板打開(kāi), 輸送電機(jī)啟動(dòng), 送到下一工位。</p><p>　　編組機(jī)是是將轉(zhuǎn)位輸送機(jī)送來(lái)的料袋按碼垛要求實(shí)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

48、進(jìn)行。當(dāng)位于輸送帶入口處的光電開(kāi)關(guān)檢測(cè)到一個(gè)料袋到來(lái)時(shí)，立即啟動(dòng)減速電機(jī)將料袋向前拖動(dòng)到預(yù)定距離，而后停止運(yùn)轉(zhuǎn)。在下一個(gè)料袋到來(lái)時(shí)，光電開(kāi)關(guān)又重新啟動(dòng)電機(jī)重復(fù)上述動(dòng)作。當(dāng)完成二袋豎放或三袋橫放時(shí)，推袋裝置便把這組料袋推到緩?fù)０迳蠒捍?。如果?jì)數(shù)達(dá)到一層(二袋豎加三袋橫或三袋橫加二袋豎)時(shí)，推袋裝置就將二部分料袋一起推到碼垛區(qū)。由于緩?fù)０宓脑O(shè)置減少一次來(lái)回推袋的時(shí)間，從而提高了碼垛效率。</p><p>　　推袋壓袋

49、、分層、升降機(jī): 推袋機(jī)將編號(hào)的料袋推至緩沖區(qū), 并在分層碼垛時(shí)整形壓平, 推到分層機(jī), 分層機(jī)將料袋投放到升降機(jī)上的托盤, 完成一層料袋的碼垛。當(dāng)編組機(jī)完成一組時(shí), 接近開(kāi)關(guān)給出信號(hào), 推袋壓袋機(jī)的減速電機(jī)動(dòng)作, 帶動(dòng)推袋小車將料袋組用擋板推至緩沖區(qū), 然后推動(dòng)小車的擋板在氣缸的作用下抬起, 同時(shí)電機(jī)反向返回, 這一系列動(dòng)作由一組接近開(kāi)關(guān)狀態(tài)決定。當(dāng)緩沖區(qū)一層滿信號(hào)到位, 分層機(jī)左右擋板打開(kāi), 壓袋氣缸動(dòng)作, 將料袋組放至升降機(jī)托盤上

50、, 分層機(jī)關(guān), 推板復(fù)位, 推袋小車歸位, 減速電機(jī)制動(dòng), 完成一個(gè)循環(huán)。升降機(jī)在碼垛達(dá)到8 層后, 將托盤送至托盤輸送機(jī), 托盤倉(cāng)的啟用托盤電機(jī)啟動(dòng), 將托盤送到升降機(jī), 到位后升降機(jī)帶著托盤升到位, 等待料袋組碼垛。整個(gè)過(guò)程也是通過(guò)判斷接近開(kāi)關(guān)和光電開(kāi)關(guān)的狀態(tài)完成的。</p><p>　　托盤倉(cāng): 是存儲(chǔ)一定量的托盤, 并自動(dòng)完成托盤輸送過(guò)程的部分。通過(guò)托盤倉(cāng)內(nèi)的光電開(kāi)關(guān)判斷托盤的數(shù)量, 當(dāng)升降機(jī)將托盤送到下

51、一工位, 托盤倉(cāng)下方的氣缸動(dòng)作將托盤倉(cāng)內(nèi)的最下端的托盤頂起, 同時(shí)驅(qū)動(dòng)電機(jī), 將下端的托盤送出, 氣缸恢復(fù), 托盤在通過(guò)光柵光電開(kāi)關(guān)后, 電機(jī)制動(dòng), 作為下一循環(huán)的啟用托盤。</p><p>　　3 包裝碼垛生產(chǎn)線控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　在包裝過(guò)程中，自動(dòng)完成稱重、供袋、取袋、裝袋、縫口、輸送、金屬檢測(cè)、重量檢測(cè)及碼垛等多個(gè)動(dòng)作，動(dòng)作多，運(yùn)動(dòng)復(fù)雜，而所處工作環(huán)境惡劣(高溫、振

52、動(dòng)、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(qiáng)的故障診斷能力，確保生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行。由于包裝生產(chǎn)線的各種控制為開(kāi)關(guān)量，而目前流行的PLC具有結(jié)構(gòu)小巧、運(yùn)行速度高、通用性好、可靠性高等特點(diǎn)，非常適合于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的高溫、振動(dòng)、粉塵等惡劣環(huán)境下的開(kāi)關(guān)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(dòng)生產(chǎn)線動(dòng)作關(guān)系復(fù)雜，I/O點(diǎn)數(shù)較多，以開(kāi)關(guān)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。</p

53、><p>　　3.1 PLC控制的優(yōu)點(diǎn)</p><p><b>　?、?高可靠性；</b></p><p>　　1）所有的I/O接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的外電路與PLC內(nèi)部電路之間電氣上隔離。</p><p>　　2）各輸入端均采用R-C濾波器，其濾波時(shí)間常數(shù)一般為10~20ms.</p><p

54、>　　3）各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。</p><p>　　4）采用性能優(yōu)良的開(kāi)關(guān)電源。</p><p>　　5）對(duì)采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。</p><p>　　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(kuò)大。</p><p>　　7）大型PLC還可以采用由雙CPU構(gòu)成冗余系

55、統(tǒng)或有三CPU構(gòu)成表決系統(tǒng),使可靠性更進(jìn)一步提高。</p><p>　?、?豐富的I/O接口模塊；</p><p>　　PLC針對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，如：交流或直流；開(kāi)關(guān)量或模擬量；電壓或電流；脈沖或電位； 強(qiáng)電或弱電等。有相應(yīng)的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè)備，如：按鈕；行程開(kāi)關(guān)；接近開(kāi)關(guān)；傳感器及變送器；電磁線圈；控制閥等直接連接。</p><p>　　另外為了

56、提高操作性能，它還有多種人-機(jī)對(duì)話的接口模塊; 為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。</p><p>　　③ 采用模塊化結(jié)構(gòu)；</p><p>　　為了適應(yīng)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(gè)部件，包括CPU，電源，I/O等均采用模塊化PLC，由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來(lái)，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。

57、</p><p><b>　　④ 編程簡(jiǎn)單易學(xué)；</b></p><p>　　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(duì)使用者來(lái)說(shuō)，不需要具備計(jì)算機(jī)的專門知識(shí)，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。⑤ 安裝簡(jiǎn)單，維修方便；</p><p>　　工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。使用時(shí)只需將現(xiàn)場(chǎng)的各種設(shè)備與PLC相應(yīng)的I/O端相連接，即可投入

58、運(yùn)行。各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障。</p><p>　　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(guò)更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行。</p><p>　　3.2 PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　PLC控制系統(tǒng)示全包裝生產(chǎn)線的核心部分，而在包裝過(guò)程中，動(dòng)作多，運(yùn)動(dòng)復(fù)雜，這就要求控制系統(tǒng)具有很高的可靠性、

59、良好的節(jié)能措施、很強(qiáng)的故障診斷能力，確保生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行。由于包裝生產(chǎn)線的各種控制為開(kāi)關(guān)量，動(dòng)作關(guān)系復(fù)雜，I/0點(diǎn)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)的需要靈活地組合成最佳的配置。</p><p><b>　?、?硬件配置</b></p><p>　　硬件配置包括FX2N基本單元、FX2N擴(kuò)展單元、檢測(cè)元件(光電開(kāi)關(guān)、

60、接近開(kāi)關(guān)、真空開(kāi)關(guān)等)、人機(jī)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(jī)和氣缸等)。</p><p>　?、?FX2N系列PLC輸入輸出擴(kuò)展方法，F(xiàn)X2N系列PLC是由電源、CPU、輸入輸出和程序存儲(chǔ)器組成的單元型可編程控制器。其主機(jī)稱為基本單元，為主機(jī)備有可擴(kuò)充輸入輸出點(diǎn)數(shù)的“擴(kuò)展單元(電源I/0)和擴(kuò)展模塊(I/0)”，此外，還可以連接特殊擴(kuò)展設(shè)備，用于特殊控制。&l

61、t;/p><p>　　在組織FX2N系列時(shí)，須考慮下述各點(diǎn):</p><p>　　輸入輸出總點(diǎn)數(shù)控制在256點(diǎn)以內(nèi)，其中輸入點(diǎn)數(shù)和輸出點(diǎn)數(shù)均不能超過(guò)184點(diǎn)；</p><p>　　DC24V電源和DC5V電源的容量，基本單元和擴(kuò)展單元內(nèi)部裝有電源，可以對(duì)擴(kuò)展模塊供給DC24V電源，對(duì)特殊模塊供給DC5V電源，因此擴(kuò)展模塊和特殊模塊的耗電量應(yīng)該控制在基本單元及擴(kuò)展單元的電

62、源范圍以內(nèi)；</p><p>　　對(duì)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(guò)8臺(tái)。關(guān)于輸入輸出序號(hào)的編號(hào)問(wèn)題，F(xiàn)X2N系列PLC使用如下的編號(hào)方法:</p><p>　　1）輸入繼電器(X)、輸出繼電器(Y)的序號(hào)是由基本單元開(kāi)始，按連接順序分配八進(jìn)制數(shù)碼；</p><p>　　2）特殊擴(kuò)展設(shè)備和PLC使用PLC的FROM和T0指令進(jìn)行數(shù)據(jù)信息交

63、換，但是輸入輸出繼電器不占序號(hào)；</p><p>　　3）功能擴(kuò)展板，F(xiàn)X2N-CNV-IF型轉(zhuǎn)換電纜，和輸出輸入點(diǎn)數(shù)無(wú)關(guān)。</p><p>　?、?具體的輸入輸出擴(kuò)展</p><p>　　根據(jù)對(duì)于本生產(chǎn)線的分析，系統(tǒng)需要約130個(gè)輸入點(diǎn)、160個(gè)輸出點(diǎn)，總的點(diǎn)數(shù)約在290個(gè)左右，加上一定的點(diǎn)數(shù)裕量，系統(tǒng)總的輸入輸出點(diǎn)數(shù)應(yīng)該配置在320點(diǎn)左右，而FX2N系統(tǒng)最大的點(diǎn)

64、數(shù)是256點(diǎn)，所以決定采取分段控制，將整個(gè)系統(tǒng)分成2段，前一段從電子稱重機(jī)到噴墨打印機(jī)，使用一個(gè)PLC系統(tǒng)控制，具體的擴(kuò)展方法是FX2N-128MR+FX2N-48ER各一臺(tái)，共有點(diǎn)數(shù)176個(gè)，輸入點(diǎn)88個(gè)，編號(hào)范圍是X000～X127，輸出點(diǎn)88個(gè)，編號(hào)范圍是Y000～Y127;剩下的后面作為一個(gè)控制系統(tǒng)，使用FX2N-128MR+FX2N-16EYR，總點(diǎn)數(shù)144個(gè)，輸入點(diǎn)數(shù)64個(gè)，編號(hào)范圍是X000～X077，輸出點(diǎn)80個(gè)，編號(hào)范

65、圍是Y000～Y117。這樣系統(tǒng)的總點(diǎn)數(shù)為320點(diǎn)，其中輸入點(diǎn)152個(gè)，輸出點(diǎn)168個(gè)，可以滿足系統(tǒng)的要求。圖3-1是I/0擴(kuò)展連接示意圖。</p><p><b>　　前段</b></p><p><b>　　后段 </b></p><p>　　圖3-1 I/0擴(kuò)展連接示意圖 </p><p>

66、　　④ 分配輸入/輸出點(diǎn)信號(hào)、輸出點(diǎn)與輸出控制是一一對(duì)應(yīng)的。分配好后，按系統(tǒng)配置的通道與接點(diǎn)號(hào)，分配給每一個(gè)輸入信號(hào)和輸出信號(hào)，即進(jìn)行編號(hào)。FX2N型PLC的輸入/輸出通道號(hào)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(diǎn)對(duì)應(yīng)的即為輸入繼電器，與輸出點(diǎn)對(duì)應(yīng)的即為輸出繼電器。包裝碼垛生產(chǎn)線控制系統(tǒng)包裝部分及碼垛部分輸入輸出接口如表3-2、3-3所示。</p><p>　　表3-2包裝部分I/O接口分配

67、</p><p>　　表3-3碼垛部分I/O接口分配</p><p>　　3.3 控制系統(tǒng)供電原理圖</p><p>　　系統(tǒng)供電電源采用三相四線制上機(jī)供電。供電電源等級(jí)為AC380±5％，50Hz。上電源經(jīng)總的低壓斷路器“QF0”為整機(jī)供電。其中QFl給包裝部分電機(jī)M1.1～M10.1提供電源，QF2給碼垛部分電機(jī)M11.1～M20.1提供電源，QF3給

68、變頻器和電機(jī)M21.1～M25.1提供電源，QF4為打印機(jī)、金檢、重量復(fù)檢提供電源。普通電機(jī)的主回路包括交流接觸器和熱繼電器，變頻調(diào)速電機(jī)包括交流接觸器、熱繼電器和變頻器，制動(dòng)電機(jī)還包括制動(dòng)單元的輔助回路。</p><p>　　整機(jī)的接地保護(hù)與系統(tǒng)的接地保護(hù)網(wǎng)相聯(lián)接。系統(tǒng)供電原理圖見(jiàn)圖3-4，電機(jī)控制電路圖見(jiàn)圖3-5。</p><p>　　圖3-4系統(tǒng)供電原理圖</p>&l

69、t;p>　　圖3-16 電機(jī)控制電路圖</p><p>　　4 包裝碼垛生產(chǎn)線控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線工藝流程</p><p>　　包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線可自動(dòng)完成稱重、供袋、取袋、裝袋、縫口、輸送、金屬檢測(cè)、重量檢測(cè)及碼垛等功能。全自動(dòng)包裝碼垛生產(chǎn)線的機(jī)械系統(tǒng)主要包括全自動(dòng)稱重單元、包裝單元、輸送檢測(cè)單元、碼垛單元。其主要

70、工藝流程如下:物料自儲(chǔ)料斗進(jìn)入包裝秤的給料裝置，通過(guò)粗、細(xì)給料，實(shí)現(xiàn)粗、細(xì)兩級(jí)加料。當(dāng)秤斗中的物料重量達(dá)到最終設(shè)定值時(shí)，稱重終端發(fā)出停止加料信號(hào)，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(shí)電子包裝秤等待裝袋機(jī)的投料信號(hào)。當(dāng)自動(dòng)裝袋機(jī)完成上袋后，發(fā)出訊號(hào)，使稱重箱打開(kāi)卸料翻門，向包裝袋內(nèi)投料，卸料后稱重箱關(guān)閉翻門，裝袋機(jī)張開(kāi)夾袋器，包裝袋通過(guò)夾口整形機(jī)和立袋輸送機(jī)進(jìn)入自動(dòng)折邊機(jī)，包裝袋經(jīng)折邊后，進(jìn)入縫口機(jī)，當(dāng)設(shè)在縫口機(jī)旁邊的光電開(kāi)關(guān)

71、檢測(cè)到包裝袋后，縫紉機(jī)開(kāi)始工作，縫合包裝袋，當(dāng)包裝袋離開(kāi)縫紉機(jī)后，縫紉機(jī)停止，并自動(dòng)切斷縫合線。包裝袋經(jīng)過(guò)倒袋整形機(jī)進(jìn)入金屬檢測(cè)機(jī)及重量復(fù)檢機(jī)，如果檢測(cè)不合格，在包裝袋通過(guò)自動(dòng)撿選機(jī)時(shí)將被剔除，而合格的包裝袋則順利通過(guò)自動(dòng)撿選機(jī)，再經(jīng)噴墨打印機(jī)、過(guò)渡輸送機(jī)、緩?fù)C(jī)等設(shè)備，將包裝袋輸送到碼垛單元，由轉(zhuǎn)位機(jī)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”</p><p>　　包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線工藝流

72、程如圖4-1所示。</p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　Y</b></p><p>　　圖4-1 包裝碼垛生產(chǎn)線工藝流程圖</p><p>　　4.2 程序控制邏輯</p><p><b>　　4.2.1包裝部分</b>&

73、lt;/p><p>　?、?自動(dòng)供袋控制邏輯</p><p>　　當(dāng)吸袋垂直氣缸電磁閥接通時(shí)，氣缸開(kāi)始下降，同時(shí)吸袋真空裝置接通，當(dāng)吸袋真空閥達(dá)到設(shè)定值時(shí)，吸袋垂直氣缸開(kāi)始上升，吸盤吸住袋子上升，上限位開(kāi)關(guān)打開(kāi)后，傾斜氣缸電磁閥接通，使垂直氣缸傾斜，把袋送入供袋輥?zhàn)?，斜限位開(kāi)關(guān)閉合后，傾斜氣缸停止運(yùn)動(dòng)，吸袋真空吸盤斷真空，袋子開(kāi)始進(jìn)入供袋輥?zhàn)印Ｍ瑫r(shí)，傾斜氣缸開(kāi)始返回，完成吸袋操作，這個(gè)過(guò)程不斷

74、重復(fù)進(jìn)行。自動(dòng)供袋流程圖如圖4-2所示。</p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　Y</b></p><p>　　真空閥到 N</p><p><b>　　設(shè)定值？ </b>

75、;</p><p><b>　　Y</b></p><p>　　圖4-2 自動(dòng)供袋流程圖</p><p>　?、?自動(dòng)取袋控制邏輯</p><p>　　袋子通過(guò)供袋輥?zhàn)铀偷叫蓖邪迳?，?dāng)斜托板上的光電開(kāi)關(guān)檢測(cè)到袋底時(shí)，支持袋底的斜托盤開(kāi)始下降，當(dāng)光電開(kāi)關(guān)檢測(cè)到袋口時(shí)，斜托板上的防滑吸盤吸住袋子。這時(shí)橫進(jìn)裝置應(yīng)在生產(chǎn)線取袋位

76、置，如果不在，應(yīng)向該方向移動(dòng)，移動(dòng)過(guò)程中，由減速開(kāi)關(guān)控制減速運(yùn)動(dòng)，由到位限位開(kāi)關(guān)控制到位。到位后，磕頭裝置傾斜，由限位開(kāi)關(guān)限位，同時(shí)起動(dòng)真空電磁閥，實(shí)現(xiàn)真空吸袋，經(jīng)過(guò)延時(shí)，吸住袋，磕頭裝置立起，斜托板上升回到原來(lái)位置，完成取袋操作，這個(gè)過(guò)程重復(fù)進(jìn)行。自動(dòng)取袋流程圖如圖4-3所示。</p><p>　　圖4-3自動(dòng)取袋流程圖 </p><p>　　③ 自動(dòng)裝袋控制邏輯</p>

77、<p>　　這時(shí)開(kāi)袋、抱板與大夾子應(yīng)處于張開(kāi)位置，橫進(jìn)裝置向包裝線取袋方向移動(dòng)，同時(shí)移動(dòng)過(guò)程中有減速過(guò)程，到位后，限位開(kāi)關(guān)閉合，抱板與大夾子閉合。當(dāng)夾抱限位開(kāi)關(guān)閉合后，料斗下縮口夾子應(yīng)張開(kāi)，同時(shí)取袋裝置真空打開(kāi)，橫進(jìn)裝置向包裝線裝袋位置移動(dòng)，同樣經(jīng)過(guò)減速過(guò)程，然后由限位開(kāi)關(guān)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(dòng)作，完成夾送動(dòng)作。同時(shí)空袋子袋口被大夾子夾緊，這時(shí)縮口夾袋壓力接通，縮口夾子向里收，同時(shí)，開(kāi)袋、

78、抱袋、張開(kāi)，開(kāi)袋真空檢測(cè)和夾袋壓力檢測(cè)工作，如果沒(méi)有夾住袋子或沒(méi)有把袋口打開(kāi)，縮口夾子則松開(kāi)，開(kāi)袋真空和夾袋壓力斷開(kāi)，然后進(jìn)行吹袋操作。如果通過(guò)加緊壓力檢測(cè)袋子被夾住，真空開(kāi)袋把袋口確實(shí)打開(kāi)，則關(guān)閉真空和壓力置，卸料門打開(kāi)，進(jìn)行裝袋操作。從放料門插入，打開(kāi)袋口，然后秤卸料總定時(shí)器開(kāi)始起動(dòng)，總定時(shí)器的時(shí)間設(shè)定裝袋、拍打、墩實(shí)的時(shí)間，當(dāng)定時(shí)到裝料總時(shí)間的三分之二時(shí)，拍打板上升，進(jìn)行墩實(shí)總的定時(shí)時(shí)間到后，放料門關(guān)閉，裝料操作完畢。自動(dòng)裝袋流程

79、圖如圖4-4所示。</p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　Y</b></p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　Y</b></p><p><b>　　N</b

80、></p><p><b>　　Y </b></p><p>　　圖4-4自動(dòng)裝袋流程圖</p><p>　?、?折邊、縫口控制邏輯</p><p>　　橫進(jìn)裝置向包裝線裝料方向移動(dòng)，經(jīng)過(guò)減速過(guò)程，橫進(jìn)裝置到位，抱板與大夾子夾緊，縮口夾子張開(kāi)，為送袋操作做好準(zhǔn)備。</p><p>　　當(dāng)橫

81、進(jìn)裝置向包裝線裝料方向移動(dòng)時(shí)，同時(shí)把裝滿料的袋子送到輸送帶上，進(jìn)行折邊、縫袋口操作。這樣完成送袋操作，此后重復(fù)上述各種操作。折邊縫口流程圖如圖4-5所示。</p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　Y </b></p><p>　　圖4-5折邊縫口流程圖</p><p>

82、　?、?倒袋、輸送控制邏輯</p><p>　　料袋由縫口機(jī)進(jìn)入倒袋輸送機(jī)，光電開(kāi)關(guān)檢測(cè)到料袋后，倒袋氣缸伸出，將料推倒，進(jìn)入整形部分，此后重復(fù)上述各種操作。倒袋、輸送流程圖如圖4-6所示。 </p><p>　　圖4-6倒袋、輸送流程圖 </p><p>　?、?金屬檢測(cè)、重量檢測(cè)控制邏輯</p><p>　　料袋通過(guò)金屬檢測(cè)輸送機(jī)時(shí)，如果

83、發(fā)現(xiàn)袋中有金屬物體，檢測(cè)器將發(fā)出警報(bào)，含金屬料袋將由自動(dòng)撿選機(jī)剔除。合格料袋繼續(xù)向前進(jìn)入重量檢測(cè)輸送機(jī)，如果料袋重量不合格，也將由自動(dòng)撿選機(jī)剔除。合格料袋繼續(xù)向前輸送。金屬檢測(cè)、重量檢測(cè)流程圖如圖4-7所示。</p><p><b>　　Y</b></p><p><b>　　N</b></p><p><b>

84、　　Y</b></p><p><b>　　N</b></p><p>　　圖4-7 金屬檢測(cè)、重量檢測(cè)流程圖</p><p>　　4.2.2 碼垛部分</p><p>　　機(jī)器人碼垛機(jī)主要由機(jī)械主體、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、手臂機(jī)構(gòu)、末端執(zhí)行器(抓手) 、末端執(zhí)行器調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)以及檢測(cè)機(jī)構(gòu)組成,按不同的物料包裝、堆垛順序

85、、層數(shù)等要求進(jìn)行參數(shù)設(shè)置,實(shí)現(xiàn)不同類型包裝物料的碼垛作業(yè)。按功能劃分為進(jìn)袋、轉(zhuǎn)向、排袋、編組、抓袋碼垛、托盤庫(kù)、托盤輸送以及相應(yīng)的控制系統(tǒng)等機(jī)構(gòu)。</p><p>　　(1)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。按設(shè)定程序?qū)Πb袋作轉(zhuǎn)向編排。</p><p>　　(2)排袋機(jī)構(gòu)。采用皮帶輸送機(jī)將編排好的包裝袋送至積袋機(jī)構(gòu)。</p><p>　　(3)積袋機(jī)構(gòu)。采用皮帶輸送機(jī)集中編排好的包裝袋。

86、</p><p>　　(4)抓袋碼垛機(jī)構(gòu)。采用機(jī)器人碼垛機(jī)構(gòu)完成碼垛作業(yè)。</p><p>　　(5)托盤庫(kù)。成疊的托盤由叉車送入,按程序逐個(gè)排放至托盤輥道輸送機(jī),有規(guī)律地向碼垛工序供應(yīng)空托盤,達(dá)到8層后的成垛托盤,由輥道輸送機(jī)輸送至成垛托盤庫(kù),最后由叉車取出送至倉(cāng)庫(kù)貯存。</p><p>　　碼垛工作過(guò)程:由包裝線上送來(lái)的包裝袋,其封口處于包裝袋前進(jìn)方向的末端。第

87、1只包裝袋不旋轉(zhuǎn)直接進(jìn)入排包工序,第2 只包裝袋做180°旋轉(zhuǎn)后進(jìn)入排包工序,然后由排包機(jī)將第1、2只包裝袋推至碼包工序,第3、4、5只包裝袋依次在旋轉(zhuǎn)機(jī)上做逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°,然后由排包機(jī)推至碼包工序;同時(shí)將先期進(jìn)入碼包區(qū)域的第1、2只包裝袋一起推送至卸包臺(tái)工作區(qū)域;由卸包機(jī)將編碼好的一層包裝袋卸入事先備好的托盤上進(jìn)行分層碼垛;此時(shí)承載托盤下降一層包裝袋高度的行程,至此完成第1 層的碼垛工作。后面第3、5、7層的碼垛

88、均按上述程序運(yùn)行。第2層包裝袋的運(yùn)行程序?yàn)?當(dāng)?shù)?層的第6、7、8只包裝袋依次進(jìn)入旋轉(zhuǎn)機(jī)后,在旋轉(zhuǎn)機(jī)上做順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)90°,并送至排包工序,然后由排包機(jī)將排列好的3只包裝袋推送至碼包工序,第9只包裝袋不用旋轉(zhuǎn)直接進(jìn)入排包工序,第10只包裝袋在旋轉(zhuǎn)機(jī)上做180°旋轉(zhuǎn)后進(jìn)入排包工序,由排包機(jī)推進(jìn)至碼包工序,將先期進(jìn)入碼包區(qū)域的第6、7、8這3只包裝袋編碼在一起,然后將第2層編碼好的5只包裝袋一起推送至卸包臺(tái)工作區(qū)域,由

89、卸包機(jī)將這5只包裝袋卸在第1層上面進(jìn)行碼垛;承載托盤再下降一層包裝袋的高程,至此完成第2</p><p>　?、?推袋/分層控制邏輯</p><p>　　編組機(jī)滿信號(hào)激發(fā)一次推袋動(dòng)作，推袋前進(jìn)之前，推袋擋板關(guān)閉。若滿半層時(shí)，推袋到滑臺(tái)位置，推袋擋板打開(kāi)，然后推袋機(jī)返回;當(dāng)滿一層而且分層機(jī)空時(shí)，推袋機(jī)推倒前端位置，推袋擋板打開(kāi)，然后推袋機(jī)返回。料袋進(jìn)入分層機(jī)后，側(cè)面整形擋板合上，然后壓袋機(jī)向

90、下壓袋。若托盤處于分層碼垛位置時(shí)，分層機(jī)打開(kāi)，升降機(jī)開(kāi)始下降，壓袋機(jī)壓到位后，壓袋和側(cè)面整形氣缸返回，升降機(jī)停止下降。若分層機(jī)空和壓袋機(jī)返回到位，分層機(jī)開(kāi)始關(guān)閉。推袋、分層流程圖如圖4-8所示。</p><p>　　圖4-8推袋、分層流程圖</p><p><b>　?、?升降機(jī)控制邏輯</b></p><p>　　分層機(jī)動(dòng)作和分層機(jī)滿光電開(kāi)關(guān)

91、觸發(fā)一次層計(jì)數(shù)，升降機(jī)根據(jù)層計(jì)數(shù)結(jié)果確定是否排垛。若層數(shù)小于8時(shí)，進(jìn)行分層碼垛動(dòng)作;當(dāng)層數(shù)為8時(shí)，觸發(fā)一次排垛動(dòng)作?？胀斜P到達(dá)待碼垛位置時(shí)，升降機(jī)開(kāi)始上升，到達(dá)上限位或升降機(jī)上臨界光電開(kāi)關(guān)，停止上升，等待分層碼垛。升降機(jī)根據(jù)所碼層數(shù)確定是否排垛，當(dāng)碼完8層后，升降機(jī)下降到達(dá)下限位置后，停止下降，并發(fā)托盤輸送機(jī)排垛。當(dāng)排垛未完成時(shí)，升降機(jī)上升或下降動(dòng)作均無(wú)效。升降機(jī)控制流程圖如圖4-9所示。</p><p><

92、;b>　　N</b></p><p><b>　　Y</b></p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　Y</b></p><p><b>　　N</b></p><p><b>

93、;　　Y </b></p><p>　　圖4-9升降機(jī)控制流程圖 </p><p>　?、?托盤和垛盤輸送機(jī)控制邏輯</p><p>　　當(dāng)升降機(jī)排垛時(shí)，托盤和垛盤輸送機(jī)是否起動(dòng)排垛，取決于垛盤位是否有空。若無(wú)空，則聲光報(bào)警，輸送機(jī)處于等待狀態(tài);一旦有空，則啟動(dòng)排垛輸送。當(dāng)實(shí)垛盤未到達(dá)垛盤輸送機(jī)時(shí)，托盤輸送機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。若空托盤到位和排垛完畢后，托盤輸送機(jī)

94、停止運(yùn)轉(zhuǎn)。然后，啟動(dòng)托盤倉(cāng)動(dòng)作，自動(dòng)放一個(gè)空托盤到待傳托盤位置上。</p><p>　　當(dāng)垛盤叉裝位置或垛盤緩沖位置有空而托盤輸送機(jī)占位時(shí)，垛盤輸送機(jī)將自動(dòng)啟動(dòng)運(yùn)行，將實(shí)垛盤送到垛盤緩沖位置上。托盤、垛盤輸送流程圖如圖4-10所示。</p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　Y </b></

95、p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　Y</b></p><p>　　圖4-10托盤、垛盤輸送流程圖</p><p><b>　　④ 托盤倉(cāng)控制邏輯</b></p><p>　　當(dāng)托盤倉(cāng)空時(shí)，則聲光報(bào)警。除自動(dòng)啟動(dòng)托盤倉(cāng)升降動(dòng)作外，

96、還可用托盤倉(cāng)側(cè)面安裝的操作閘隨時(shí)啟動(dòng)升降動(dòng)作。托盤倉(cāng)上升時(shí)，當(dāng)上升到一定位置(待傳位空時(shí)到達(dá)托盤倉(cāng)上位時(shí)，到達(dá)托盤倉(cāng)中位，托盤叉打開(kāi)，托盤倉(cāng)繼續(xù)上升，直到頂部。當(dāng)托盤倉(cāng)下降時(shí)，降到托盤倉(cāng)中位時(shí)，托盤叉合上，托盤倉(cāng)繼續(xù)下降，直到底部。這樣即可放一個(gè)空托盤到待傳位上。托盤倉(cāng)控制流程圖如圖4-11所示。</p><p><b>　　N</b></p><p><b&g

97、t;　　Y</b></p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　Y</b></p><p>　　圖4-11托盤倉(cāng)控制流程圖</p><p>　　4.3 PLC控制系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì)</p><p>　　包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)是基于PLC

98、集成控制的系統(tǒng)，根據(jù)本節(jié)敘述的內(nèi)容中的系統(tǒng)整體控制流程圖及系統(tǒng)的輸入和輸出信號(hào)，來(lái)編制PLC的梯形圖。PLC采用循環(huán)掃描方式，按梯形圖從上而下，從左而右的先后順序予以執(zhí)行。下面給出的是程序的梯形圖，使用三菱公司全系列編程軟件GX Developer-7C編輯，編程方式是梯形圖，見(jiàn)附錄梯形圖。其中附錄-圖1是前段包裝部分的梯形圖，附錄-圖2為系統(tǒng)后段碼垛部分的梯形圖。</p><p><b>　　結(jié)論&l

99、t;/b></p><p>　　包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線包括機(jī)械、電控、氣動(dòng)等系統(tǒng)，雖然設(shè)備復(fù)雜，但操作卻很簡(jiǎn)單。設(shè)有多個(gè)操作盤或觸摸屏，可進(jìn)行自動(dòng)/手動(dòng)操作切換，在手動(dòng)操作時(shí)可對(duì)單一部機(jī)或動(dòng)作進(jìn)行控制。操作盤面上均有多個(gè)狀態(tài)顯示窗口和故障顯示窗口，以便于操作人員了解設(shè)備所處的狀態(tài)。</p><p>　　通過(guò)這段的的設(shè)計(jì)，除了鍛煉了自己的能力外，也積累了不少經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)總結(jié)如：</p&g

100、t;<p>　　(1)掌握了PLC控制原理及編程方式，設(shè)計(jì)了包裝碼垛生產(chǎn)線的工藝過(guò)程及動(dòng)作流程。</p><p>　　(2)完成了包裝生產(chǎn)線控制系統(tǒng)基礎(chǔ)硬件和軟件的設(shè)計(jì)。</p><p>　　由于時(shí)間很短，且自己掌握的知識(shí)有限，所以對(duì)包裝碼垛生產(chǎn)線控制系統(tǒng)只是做了一些初步工作，目前包裝碼垛生產(chǎn)線控制系統(tǒng)功能還很不完善，還有許多問(wèn)題尚待解決，如:</p><

101、p>　　(1)實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)情況有待于進(jìn)一步加強(qiáng)。</p><p>　　(2)控制系統(tǒng)中的故障診斷和故障處理應(yīng)進(jìn)一步完善。</p><p>　　(3)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了全自動(dòng)包裝動(dòng)作控制電路，能完成粉狀或粒狀物體的包裝動(dòng)作，但對(duì)于高性能的PLC來(lái)說(shuō)還未充分拓展其功能，如何擴(kuò)展PLC在包裝行業(yè)的功能仍是一項(xiàng)重要任務(wù)。</p><p>　　經(jīng)過(guò)這次設(shè)計(jì)，我最大的收獲是對(duì)理

102、論和實(shí)際相結(jié)合的重要性有了深刻的認(rèn)識(shí)。原來(lái)在課本上學(xué)到的東西當(dāng)實(shí)際用起來(lái)時(shí)才知道相差甚遠(yuǎn)，在設(shè)計(jì)里完成了軟硬件的選擇，梯形圖的編制中依然遇到許多的問(wèn)題。不過(guò)幸好在老師和同學(xué)的幫助下完成了設(shè)計(jì)并學(xué)到了很多知識(shí)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]．王庭有，可編程控制器原理及應(yīng)用，國(guó)防工業(yè)出版社．2008:</p>&l

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104、2004:</p><p>　　[6]．張萬(wàn)忠，可編程控制器入門與應(yīng)用實(shí)例[M].北京:中國(guó)電力出版社，2005:</p><p>　　[7]．徐元昌，工業(yè)機(jī)器人.北京:中國(guó)輕工業(yè)出版社，1999:</p><p>　　[8]．戴冠秀，劉太湖，鞏敦衛(wèi)，李明． PLC在運(yùn)料小車自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]．工礦自動(dòng)化．2005：</p><p>

105、　　[9]．楊有糧．基于PLC雙傳式清污機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)[J]．給水排水．2005：</p><p>　　[10]．Henning Dierks．Comparing model checking and logical reasoning for real-time systems[J]． Formal Aspects of Computing．2004： </p><p>　　[11]．郭

106、宗仁．可編程序控制器及其通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[M]．北京：人民郵電出版社，1999：</p><p>　　[12]．郭宗仁，吳亦峰，郭永．可編程序控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[M]．北京：人民郵電出版社，2002：</p><p>　　[13]．Grantges J．Raylnus．PERRY化學(xué)工程手冊(cè)(第7篇粉粒體的輸送及固體和液體的包裝．馬克承．(6)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，199

107、2：</p><p>　　[14]． Springer Berl in ／ Heidelberg． Networks． Lecture Notes in Computer Science[J]．2005： </p><p>　　[15]．楊公源．機(jī)電控制技術(shù)及應(yīng)用[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2005：191～192‘</p><p>　　[16]．李全利．可編程序

108、控制器及其網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的綜合應(yīng)用技術(shù)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005：</p><p>　　[17]．何南至．我國(guó)食品和包裝機(jī)械工業(yè)現(xiàn)狀及展望[J]．食品工業(yè)科技．1998：</p><p>　　[18]．黃成義．自動(dòng)包裝碼垛生產(chǎn)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究[D]．哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士論文．2001：</p><p>　　[19]．董愛(ài)梅．基于PLC的聚乙烯包裝碼垛機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)

109、計(jì)[J]．包裝工程．2005，26(1)：</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　在論文完成之際，我首先要向我的指導(dǎo)老師xx老師表示最真摯的謝意，xx老師從選題到開(kāi)題報(bào)告，從寫作提綱，到一遍又一遍地指出每稿中的具體問(wèn)題，嚴(yán)格把關(guān)，在此我表示衷心感謝。</p><p>　　我還要特別感謝我的同學(xué)，給予了我無(wú)私的幫助，在我學(xué)

110、習(xí)期間給我極大關(guān)心和支持的各位老師以及關(guān)心我的同學(xué)和朋友，正是他們的鼓勵(lì)和幫助之下，我得以順利完成論文。</p><p>　　寫作畢業(yè)論文是一次再系統(tǒng)學(xué)習(xí)的過(guò)程，畢業(yè)論文的完成，同樣也意味著新的學(xué)習(xí)生活的開(kāi)始。</p><p><b>　　附錄</b></p><p>　　圖-1包裝部分的梯形圖

111、 </p><p>　　圖1包裝部分的梯形圖(1/2)</p><p>　　圖1包裝部分的梯形圖(2/2)</p><p>　　圖2碼垛部分的梯形圖</p><p>　　圖2碼垛部分梯形圖1/5)</p><p>　　圖 2碼垛部分梯形圖(2/5)</p><p>　　圖2碼垛部分梯形圖(3