毕业设计(论文)_基于plc包装码垛生产线控制系统设计说明.doc
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1、 . 摘 要在工业生产中,有很多地方需要对粉末状或小颗粒状散状固体的流量进行准确的测量和控制,再配以给料设备组成定量给料控制系统。它是集喂料、流量测量和控制于一身的设备。目前,作为许多生产设备的定量给料控制系统己广泛应用于水泥、冶金、建材、电力、化工、食品、矿山、粮食等各行各业。定量给料在工业生产中发挥着越来越重要的作用,正因为其应用的广泛性,如果能提高给料系统的精度、自动化程度,就有着重要的现实意义。包装码垛自动生产线适用于石油化工、化肥、粮食、港口等行业,可对PP、PE粒子、PVC、化肥、粮食等粉状、颗粒状物料进行全自动包装码垛作业,便于用户储存、运输和销售,全自动包装码垛生产线主要由自动
2、定量包装机、自动上袋机组、封口系统、倒袋机、金属检测机、重量检验机、检选机、喷墨打印机、码垛机等单元组成。通过可编程序控制器对整个生产线的工作过程进行自动控制,对运行过程中出现的故障或供料不足,供袋不与时、出垛不与时等,进行声光报警。该设备具有操作简单,运行可靠,维修方便等优点。关键词:控制系统,包装码垛生产线,可编程序控制器44 / 55ABSTRACTIndustrialproduction, there are many places need for powdered or granular solids flow for accurate measurement and contro
3、l, with 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, f
4、ood, mining, 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 palletizi
5、ng line 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 s
6、tore, transport 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 wh
7、ole system 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.KEYWORDS:control systembagging , palleti
8、zing line,Programmable controller目 录摘要IABSTRACTII目录III1 绪论11.1 引言11.2 PLC概述11.3 包装码垛自动生产线设计的容21.3.1 包装码垛自动生产线的应用现状21.3.2 包装码垛自动生产线设计的要求32 包装码垛自动生产线系统组成52.1 概述52.2 包装码垛自动生产线系统组成53 包装码垛生产线控制系统硬件设计103.1 PLC控制的优点103.2 PLC控制系统硬件设计113.3 控制系统电气原理图154 包装码垛生产线控制系统软件设计164.1 包装码垛自动生产线工艺流程164.2 程序控制逻辑174.2.1包装部
9、分174.2.2 码垛部分234.3 PLC控制系统软件程序设计275系统抗干扰措施295.1抗电源干扰295.2 控制系统接地295.3 防I/O信号干扰30结论31参考文献32致33附录34图A包装部分的梯形图34图B码垛部分的梯形图36图C电气控制主电路图411 绪论1.1 引言随着科学技术的迅猛发展,生产力水平的不断提高,人们对降低劳动强度、改善工作环境同时重视起来。石油化工、化肥、粮食等行业对包装质量和劳动效率的要求也日益提高,从而促进了这些企业的现代化改造。而传统的人工包装由于其生产效率低下而成为这些行业产量和包装质量提高的巨大障碍,已不能满足现代化大生产的需要。用户为了便于产品的
10、运输和存储,对包装要求更加严格,包装已成为企业升级和获得经济效益的关键因素,因此尽快提高产品的包装质量,是这些行业的迫切任务之一,也是用户对这些行业的要求。国际上日本NEWLONG、英国BL、美国ORY等公司掌握了包装先进技术。目前国全自动包装码垛设备主要依靠进口,国产设备生产厂家较少,市场呼吁国产化的全自动包装生产线。在新的世纪, 随着我国各项事业的蓬勃发展以与知识经济所面临的机遇和挑战, 包装码垛机械必将发挥越来越重要的作用, 为国民生产产生不可估量的经济效益。1.2 PLC概述上世纪六十年代末,美国最大的汽车制造商通用汽车公司(GM)为满足市场需求,适应汽车生产工艺不断更新的需要,提出了
11、著名的十条技术指标公开向社会招标,要寻求一种比继电器更可靠,响应速度更快、功能更强大的通用工业控制器。1969年,美国数字设备公司(DEC)根据十条要求研制出世界上第一台可编程控制器PDP-14,并在GM公司的汽车生产线上首次应用成功。可编程控制器是以微处理器为核心,把电气传动和逻辑控制、自动测量和调节、数据计算和处理有机地结合起来,具有丰富的软件资源的现代化工业自动化控制器。经过30多年的发展,现在可编程控制器己经成为最重要、最可靠、应用场合最广泛的工业控制微型计算机。在可编程控制器中,充分应用了大规模集成电路技术、微电子技术与通信技术,迅速地从早期的逻辑控制发展到进入位置控制、过程控制等领
12、域。可编程序逻辑控制器(ProgrammableLogical Controller),又称PC或PLC,它是以微型计算机为基础的一种为用于工业环境而设计的数字式电子系统,这种系统用可编程序存储面向用户指令的部寄存器,完成规定的功能,如:逻辑、顺序、定时、计数、数字运算、数据处理等,通过数字量的输入、输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器是“专为工业环境下应用而设计的工业控制计算机”,由于其具有很强的抗干扰能力,很高的可靠性,能在恶劣环境下工作的大量的I/O接口,因此,伴随着新产品、新技术的不断涌现,始终保持着旺盛的市场生命力。可编程控制器的出现,除了取代传统的继电器控制外,正在逐步占
13、领DCS和PID市场份额。国际市场,当今世界的PLC生产厂家约200多家,生产400多种PLC。全球最大的5家PLC制造商,德国SIEMENS公司、美国A-B公司、SCHNEIDER公司、日本的MITSUBISHI公司、OMRON公司、三菱公司约占全球市场销售额的67。我国对可编程控制器的研制始于1974年,目前全国有几十个生产厂家,但产品多为128个开关量I/O点以下的小型机。我国应用PLC还处于初级阶段,而且局限于钢铁、化工、汽车、机床、煤炭、电站等领域,其他行业的应用尚未普与,中国尚有广阔的应用领域等待开拓。我国90的PLC市场由国外占领,中、大型PLC中,几乎100是国外产品,以美国M
14、ODICON公司、GE公司、德国SIEMENS,日本富士公司为主。我国的包装设备在许多方面采用了PLC,并取得了非常好的效果。随着计算机科学的发展和工业自动化愈来愈高的需求,可编程控制技术得到了飞速的发展,其技术和产品日趋完善。仅仅将PLC理解为开关量控制的时代已经过去,PLC不仅以其良好的性能满足了工业生产的广泛需要,而且将通信技术和信息处理技术融为一体,其功能也日趋完善。今后,PLC将主要朝着以下两个方向发展:一个是向超小型专用化和低价格方向发展;另一个是向高速多功能和分布式自动化网络方向发展。趋势如下:(1)系统构成规模向大、小两个方向发展。大是指大容量、高速度、多功能、高性能。小是指小
15、型化、专用化、模块化、低成本。(2)功能不断增强,各种应用模块不断推出。(3)产品更加规化、标准化。1.3 包装码垛自动生产线设计的容1.3.1 包装码垛自动生产线的应用现状在工业生产中,有很多地方需要对粉末状或小颗粒状散状固体的流量进行准确的测量和控制,再配以给料设备组成定量给料控制系统。它是集喂料、流量测量和控制于一身的设备。目前,作为许多生产设备的定量给料控制系统己广泛应用于水泥、冶金、建材、电力、化工、食品、矿山、粮食等各行各业。定量给料在工业生产中发挥着越来越重要的作用,正因为其应用的广泛性,如果能提高给料系统的精度、自动化程度,就有着重要的现实意义。包装码垛自动生产线属于工业机器人
16、。工业机器人是在第二次世界大战期间发展起来的,始于40年代的美国橡树岭国家实验室的搬运核原料的遥控机械操作手。工业机器人是一种能自动控制、可重复编程、多功能、多关节的操作机。它可以是固定式或移动式的,用于工业自动化作业中。工业机器人与其他专用自动机的主要区别在于,专用自动机是适应于大量生产的专用自动化设备,而工业机器人是一种能适应产品种类变更,具有多自由度动作功能的柔性自动化设备。包装码垛生产线是机电仪一体化高技术产品,适用于化工、粮食、食品与医药等行业。它可实现对粉、粒、块状物料(如塑料、化肥、合成橡胶、粮食等)的称重、供袋、装袋、折边、封袋、倒袋整形、金属检测、重量复检、批号打印、转位编组
17、、码垛、托盘和垛盘的输送等作业全部实现自动化。通过可编程序控制器,对整个生产线的工作过程进行自动控制,对运行过程中出现的故障或供料不足,供袋不与时、出垛不与时等,进行声光报警。该设备具有操作简单,运行可靠,维修方便等优点。包装码垛生产线简单地讲,它是由包装机械和码垛机械组成的,其中的主要部分还是包装机械,码垛机械是从包装生产线上分离出来而发展起来。其流程图如图1.1所示。来自主厂房的料物传感器称重料斗电子称重机组封口机码垛系统仓库输送机输送机图1.1 包装码垛生产线流程图在我国,包装机械的研制始于1958年,主要是自用设备,属革新产品,未进入市场,正式包装生产线起始于七十年代初,“八五”期间呈
18、全方位发展态势,“九五”期间进入转型期,逐步成为高科技、高效益、现代化、国防化的产业。我国包装机械起步较晚,解放后轻工业开发了一批专用包装设备,为啤酒厂、饮料厂、卷烟厂、火柴厂配套,尚未形成行业。80年代初,包装机械作为新兴的工业部门开始发展起来,经过近二十年的艰苦努力,一支从事包装设备科研、设计、生产制造与教育管理的行业队伍已形成,并初具规模,产品品种不断增加,产量迅速上升,技术水平逐年提高,作为包装机械工业在我国国民经济的崛起中正在不断发展完善。1.3.2 包装码垛自动生产线设计的要求(1)进行对包装码垛系统的控制工艺流程分析,确定包装码垛系统原理。(2)完成对包装码垛控制系统的运行过程分
19、析与控制系统功能,系统硬件分析控制参数选择与电控系统的需求,PLC的选型,确定此系统的布置形式。(3)电路系统等供电设计,PLC控制系统设计与方案论证。(4)系统软件分析,系统状态流程图设计,系统抗干扰措施。2 包装码垛自动生产线系统组成2.1 概述包装码垛自动生产线是一个典型的机电一体化系统。所谓的机电一体化系统是指在系统的主功能、信息处理功能和控制功能等方面引进了电子技术,并把机械装置、执行部件、计算机等电子设备以与软件等有机结合而构成的系统,即机械、执行、信息处理、接口和软件等部分在电子技术的支配下,以系统的观点进行组合而形成的一种新型机械系统。该系统由机械系统(机构)、电子信息处理系统
20、(计算机)、动力系统(动力源)、传感检测系统(传感器)、执行元件系统(如电机)等五大子系统组成。其五种部功能即主功能、动力功能、检测功能、控制功能、构造功能。机电一体化系统的一大特点是由于机电一体化系统的微电子装置取代了人对机械的绝大部分的控制功能,并加以延伸和扩大,克服了人体能力的不足和弱点。另一大特点是节省能源和材料消耗。其主要特征是自动化操作。包装码垛自动生产线主要应用于化工、粮食、食品与医药等行业中的粉、粒、块状物料的全自动包装码垛。包装码垛自动生产线可分为包装部分和码垛部分。包装部分实现定量称重、自动供袋、装袋、夹口整形、折边缝口、金属检测、重量复检等功能。码垛部分实现转位编组、推袋
21、压袋、码垛与托盘的提供和垛盘的输送等功能。2.2 包装码垛自动生产线系统组成电子称重机是包装机起始部机,其作用是完成物料的定值称重、投料等作业。本生产线采用净重式电子称重方式,这样称量结果不受容器皮重变化的影响,称量精度高,同时采用双秤交替的运行模式,可以保证生产线的包装速度达到8001000包小时。整个称重系统的动力源采用气动元件。给料系统采用气动控制的二级投料方式,即称重过程开始时,首先粗流料门完全打开,当进料量达到预先设定的粗进料值时(一般为总量的80%85左右),粗进料气缸复位,粗流料门关闭,快速投料过程停止;这时粗流料门前端有一方形孔即细流口还没关闭,物料从该方形孔中继续投料,即开始
22、细投料过程,当充填物料达到预置重量时,细投料气缸复位,细流料门关闭,给料结束。自动供袋机是由供袋器、吸袋器、袋子传送器、接袋器、取袋器等部件组成。全自动包装供袋工作是由供袋机械自动完成,操作人员只要将空袋子按要求码放到上袋机的备用仓中就可以了。当袋仓中没有袋子时备用袋仓中的袋子会被送袋机构整摞地自动送到供袋器的袋仓中去。带有真空吸盘的吸袋器从供袋器上把包装袋吸住,然后向上提升到位后,传送给传送器。传送器将袋子输送到供袋机的斜板上。在导向板、接袋器、吸盘和光电开关的作用下,确保包装袋在斜板上保持正确的位置和形状。取袋器捡起斜板上的包装袋,在取袋器四连杆的作用下,包装袋定位在包装机的中心线上,等待
23、装袋机将包装袋取走。自动供袋机供袋速度快,供袋质量稳定可靠,易于实现包装工作的自动化。但机械结构较复杂,且对袋子的材料、尺寸和质量以与往备用袋仓中码放袋子时袋口的方位等都有一定的要求。自动装袋机是由过渡料斗、取袋开袋夹送装置、翻门缩口装置、机架等构成。过渡料斗是装袋机联接电子称重机的过渡装置,它可以存储一袋物料,提高电子称重机的称重速度,减小物料落差,降低粉尘产生量,利于除尘,同时保证物料顺利地导入装袋机并防止装袋机产生的振动传递到电子称重机上。取袋开袋夹送装置将自动供袋机的取袋器取好的袋子夹住,开袋吸盘吸住袋子的两面,在主气缸推动下送到翻门缩口装置的下面并将袋口拉开(此动作是和翻门缩口动作同
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