畢業設計論文基于plc包裝碼垛生產線控制系統設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 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，其運動速度均由調速器調節，只要不產生振動即可。然后兩閥門的開關控制配置在橫進裝置上的霍爾開關控制。裝袋、夾袋、開袋口的氣路系統及檢測:該氣路系統為基本氣動回路。橫進裝置上設置的開袋口吸盤，夾住袋子送到料斗下面，夾袋機構夾住袋口兩側后，向內側縮口的同時，開袋口機構張開，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。夾袋機構夾住袋口的同時，夾緊探測器便發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:碼垛機氣路系統中重要部分為托盤倉的氣缸升降系統。氣缸下降、中停由換向閥通斷實現，該系統為進氣節流調速系統，其它裝置的氣路系統:除了以上裝置的氣路系統，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:真空系統由真空泵、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，并發出卸料信號。傳感器數量的選擇是根據電子衡器的用途、秤體需要支撐的點數而定。 傳感器量程的選擇可依據秤的最大量程值、選用傳感器的個數、秤體的自重、可能產生的最大偏載及動載等因素綜合評價來確定。根據經驗，一般應使傳感器工作在其30%~70%量程內，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，才能保證傳感器的使用安全和壽命。稱重傳感器：一種將質量信號轉變為可測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定性，因此被喻為衡器的心臟。傳感器的穩定性有定量的指標，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，所選用的傳感器穩定性要求更嚴格，更能經受長時間的考驗。光電式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換成光信號的變化，然后借助光電元件進一步將光信號轉換成電信號。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，因此在工業自動化裝置和機器人中獲得了廣泛的應用。9河南城建學院本科畢業設計（論文） 包裝碼垛自動生產線控制系統硬件設計3 包裝碼垛生產線控制系統硬件設計在包裝過程中，自動完成稱重、供袋、取袋、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，而所處工作環境惡劣(高溫、振動、粉塵)，這就要求控制系統具有很高的可靠性、良好的節能措施、很強的故障診斷能力，確保生產的穩定運行。由于包裝生產線的各種控制為開關量，而目前流行的PLC具有結構小巧、運行速度高、通用性好、可靠性高等特點，非常適合于工業現場的高溫、振動、粉塵等惡劣環境下的開關控制。所以選用PLC作為控制系統的核心部件。本包裝碼垛自動生產線動作關系復雜，I/O點數較多，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。 PLC控制的優點① 高可靠性；（1）所有的I/O接口電路均采用光電隔離，使工業現場的外電路與PLC內部電路之間電氣上隔離。（2）各輸入端均采用RC濾波器，其濾波時間常數一般為10~20ms.（3）各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。（4）采用性能優良的開關電源。（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構成冗余系統或有三CPU構成表決系統,使可靠性更進一步提高。② 豐富的I/O接口模塊；PLC針對不同的工業現場信號，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模塊與工業現場的器件或設備，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。 為了組成工業局部網絡，它還有多種通訊聯網的接口模塊，等等。③ 采用模塊化結構；為了適應各種工業控制需要，除了單元式的小型PLC以外，絕大多數PLC均采用模塊化結構。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，系統的規模和功能可根據用戶的需要自行組合。④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人員所理解和掌握。⑤安裝簡單，維修方便；工業環境下直接運行。使用時只需將現場的各種設備與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。由于采用模塊化結構，因此一旦某模塊發生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統迅速恢復運行。 PLC控制系統硬件設計PLC控制系統示全包裝生產線的核心部分，而在包裝過程中，動作多，運動復雜，這就要求控制系統具有很高的可靠性、良好的節能措施、很強的故障診斷能力，確保生產的穩定運行。由于包裝生產線的各種控制為開關量，動作關系復雜，I/0點數較多，選擇日本三菱公司的FX2N系列PLC。該系列PLC為模塊式結構，可以根據控制系統的需要靈活地組合成最佳的配置。① 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)以及執行元件(電機和氣缸等)。② 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:輸入輸出總點數控制在256點以內，其中輸入點數和輸出點數均不能超過184點；DC24V電源和DC5V電源的容量，基本單元和擴展單元內部裝有電源，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；對于FX2N基本單元，外接特殊單元和特殊模塊的數量，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碼。（2）特殊擴展設備和PLC使用PLC的FROM和T0指令進行數據信息交換，但是輸入輸出繼電器不占序號。（3）功能擴展板，FX2NCNVIF型轉換電纜，和輸出輸入點數無關。③具體的輸入輸出擴展根據對于本生產線的分析，系統需要約130個輸入點、160個輸出點，總的點數約在290個左右，加上一定的點數裕量，系統總的輸入輸出點數應該配置在320點左右，而FX2N系統最大的點數是256點，所以決定采取分段控制，將整個系統分成2段，前一段從電子稱重機到噴墨打印機，使用一個PLC系統控制，具體的擴展方法是FX2N128MR+FX2N48ER各一臺，共有點數176個，輸入點88個，編號范圍是X000～X127，輸出點88個，編號范圍是Y000～Y127。剩下的后面作為一個控制系統，使用FX2N128MR+FX2N16EYR，總點數144個，輸入點數64個，編號范圍是X000～X077，輸出點80個，編號范圍是Y000～Y117。這樣系統的總點數為320點，其中輸入點152個，輸出點168個，可以滿足系統的要求。FX2N48ERFX2N128MR 前段FX2N16EYRFX2N128MR 后段 I/0擴展連接示意圖④ 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。、。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輸入輸出名稱接口名稱接口編組傳輸光電開關X001轉位機轉位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轉位傳輸電機Y005滿半層信號X004緩停機運轉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轉位機停止X060碼垛程序啟動X077 控制系統電氣原理圖系統供電電源采用三相四線制上機供電。供電電源等級為AC380177。5％，50Hz。上電源經總的低壓斷路器QF0為整機供電。～，～，～，QF4為打印機、金檢、~。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的接地保護網相聯接。系統電氣控制主電路圖見附錄圖C。15河南城建學院本科畢業設計（論文） 包裝碼垛自動生產線控制系統軟件設計4 包裝碼垛生產線控制系統軟件設計 包裝碼垛自動生產線工藝流程包裝碼垛自動生產線可自動完成稱重、供袋、取袋、裝袋、縫口、輸送、金屬檢測、重量檢測及碼垛等功能。全自動包裝碼垛生產線的機械系統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