0260-瓶裝牛肉醬自動生產(chǎn)線- PLC控制系統(tǒng)和測試系統(tǒng)的設(shè)計

0260-瓶裝牛肉醬自動生產(chǎn)線- PLC控制系統(tǒng)和測試系統(tǒng)的設(shè)計,0260-瓶裝牛肉醬自動生產(chǎn)線-,PLC控制系統(tǒng)和測試系統(tǒng)的設(shè)計,瓶裝,牛肉,自動生產(chǎn)線,plc,控制系統(tǒng),以及,測試,系統(tǒng),設(shè)計 瓶裝牛肉醬自動生產(chǎn)線－PLC控制系統(tǒng)和測試系統(tǒng)的設(shè)計 題目：瓶裝牛肉醬自動生產(chǎn)線- PLC控制系統(tǒng)和測試系統(tǒng)的設(shè)計 Automatic Production Line Of Bottled Sauce Beef - Design Of Control System And Test System By PLC 瓶裝牛肉醬自動生產(chǎn)線－PLC控制系統(tǒng)和測試系統(tǒng)的設(shè)計 摘 要 瓶裝牛肉醬自動生產(chǎn)線是一類比較傳統(tǒng)的生產(chǎn)線，隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活的改善，這種自動生產(chǎn)線技術(shù)也得到了空前的發(fā)展。近年來，我國的瓶裝牛肉醬需求量日趨增大，隨著市場競爭的加劇與消費群體的日益成熟，對瓶裝牛肉醬的要求也越來越高。但是我國的瓶裝牛肉醬生產(chǎn)工業(yè)目前還存在許多不盡如人意的地方。由于瓶裝牛肉醬自動生產(chǎn)線的控制復(fù)雜，目前我國大多數(shù)瓶裝牛肉醬生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)裝備落后，自動化程度低，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。如何提高瓶裝牛肉醬生產(chǎn)的綜合自動化水平，增強我國瓶裝牛肉醬產(chǎn)業(yè)的綜合實力和國際競爭力是一個刻不容緩的研究課題。為此，本文通過對瓶裝牛肉醬自動生產(chǎn)線的控制及關(guān)鍵問題的分析，從硬件、軟件兩個方面對瓶裝牛肉醬生產(chǎn)過程中的自動控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。整個系統(tǒng)分為兩個部分。第一部分為可編程控制器(PLC)控制系統(tǒng)的設(shè)計，控制瓶裝牛肉醬自動生產(chǎn)線的相關(guān)動作，主要完成對現(xiàn)場數(shù)字、模擬信號進(jìn)行采集和處理以及對執(zhí)行元件進(jìn)行實時控制的功能。第二部分為測試系統(tǒng)的設(shè)計，通過PLC系統(tǒng)的內(nèi)部信號對系統(tǒng)進(jìn)行測試，并將結(jié)果顯示到文本屏上，方便用戶處理各種情況。 關(guān)鍵詞：裝箱機(jī)；瓶裝牛肉醬； PLC Abstract Automatic production line of bottled sauce beef is one of traditional production line. With the development of civil economy and the improvement of demotic living condition，Bottled sauce beef industry has also been rapidly improved. But still，because of the complex technology of the bottled sauce beef production，there are many drawbacks，Such as behindhand technical equipments，rare application of automation，instable product quality. How to improve the integrated automation level in automatic production line of bottled sauce beef becomes a urgent research project. Thus，this paper designs the automatic production line of bottled sauce beef in hardware and software through analyzing the technology and the analysis of key issues. Two aspects of the bottled sauce beef process in the control system design. Adopting a classification system as a whole structure. The first class for the programmable logic controller(PLC), complete control of the main software interface and control process data monitoring, management and recording functions. PLC main sub-stations between the stations and through network connection, PLC and IPC network connection. The two class for Test System (PLC),system is tested by internal signal of PLC, and result is printed by the signal screen for convenient. Key words: packing machine ; bottled sauce beef ; PLC 第1章 緒 論 1 1.1 裝箱機(jī)的定義 1 1.2 裝箱機(jī)的工作過程 1 1.3 自動裝箱機(jī)的工作原理 1 1.4 裝箱機(jī)的選擇 2 1.5 我國裝箱機(jī)市場狀況 2 1.6 裝箱機(jī)的技術(shù)發(fā)展趨勢 3 1.7 國外先進(jìn)裝箱機(jī) 3 1.8 國內(nèi)設(shè)備的技術(shù)創(chuàng)新 4 1.9 畢業(yè)設(shè)計題目及基本參數(shù) 5 第2章 總體方案設(shè)計 7 2.1 控制與檢測設(shè)計所需要的的結(jié)構(gòu)參數(shù) 7 2.2 整體控制與檢測方案設(shè)計及PLC的選用 7 2.2.1整體控制與檢測方案設(shè)計 7 2.2.2 PLC控制與檢測系統(tǒng)的選用 8 2.3 紙箱上料機(jī)構(gòu)的控制與檢測設(shè)計 8 2.4 牛肉醬瓶上料機(jī)構(gòu)的控制與檢測設(shè)計 9 2.5 裝箱機(jī)構(gòu)的控制與檢測設(shè)計 10 第3章 硬件電路設(shè)計 12 3.1 硬件電路設(shè)計所需元器件 12 3.1.1硬件電路設(shè)計所需元器件簡介 12 3.1.2硬件電路設(shè)計所需元器件分析與統(tǒng)計 14 3.2 強電的電路設(shè)計 15 3.2.1紙箱上料機(jī)構(gòu)的電路設(shè)計 15 3.2.2牛肉醬瓶上料機(jī)構(gòu)的電路設(shè)計 15 3.2.3裝箱機(jī)構(gòu)的電路設(shè)計 16 3.3 PLC相關(guān)硬件的電路設(shè)計 17 3.3.1紙箱上料機(jī)構(gòu)的PLC電路設(shè)計 17 3.3.2牛肉醬瓶上料機(jī)構(gòu)的PLC電路設(shè)計 17 3.3.3 PLC輸出端的電路設(shè)計 18 3.3.4 PLC其他端口的電路設(shè)計 19 第4章 軟件程序設(shè)計 20 4.1 程序初始準(zhǔn)備工作 20 4.1.1 上電清零程序設(shè)計 20 4.1.2 復(fù)位指示燈程序設(shè)計 20 4.1.3 缺料報警程序設(shè)計 21 4.1.4 牛肉醬瓶上料滿足裝箱要求程序設(shè)計 21 4.1.5 啟動、急停程序設(shè)計 22 4.2 手動程序設(shè)計 22 4.2.1 手動控制各個電機(jī)動作的程序設(shè)計 22 4.2.2 整機(jī)復(fù)位的程序設(shè)計 23 4.2.3 手動部分結(jié)尾的程序設(shè)計 24 4.3 自動程序設(shè)計 24 4.3.1 紙箱上料的自動程序設(shè)計 24 4.3.2 牛肉醬上料的自動程序設(shè)計 25 4.3.3 推桿動作的自動程序設(shè)計 25 4.3.4 裝箱動作的自動程序設(shè)計 26 4.4 報警程序設(shè)計 27 第5章 結(jié)論 28 參考文獻(xiàn) 29 致 謝 30 附 錄 一 PLC輸入、輸出批注表 31 附 錄 二 PLC程序設(shè)計指令表 33 V 第1章 緒 論 1.1 裝箱機(jī)的定義 裝箱機(jī)是一種將無包裝的產(chǎn)品或者小包裝的產(chǎn)品半自動或者自動裝入運輸包裝的一種設(shè)備，其工作原理是將產(chǎn)品按一定排列方式和定量裝入箱中（瓦楞紙箱、塑料箱、托盤），并把箱的開口部分閉合或封牢。按照裝箱機(jī)的要求，它應(yīng)具有紙箱成形(或打開紙箱)、計量、裝箱的功能，有些還配有封口或者捆扎功能。包裝機(jī)械是集機(jī)、電、光、聲、磁、化、生、美為一體的高技術(shù)、高智能、高競爭的產(chǎn)品。發(fā)展速度快、更新速度快是它的一大特點。世界上一切高技術(shù)成果，都會在包裝機(jī)械產(chǎn)品中得到應(yīng)用。 自動裝箱機(jī)用于完成運輸包裝，它將包裝成品按一定排列方式和定量裝入箱中，并把箱的開口部 分閉合或封固。裝盒機(jī)是用于產(chǎn)品銷售包裝的機(jī)械，它將經(jīng)過計量的一份定量物料裝入盒中，并把盒的開口部分閉合或封固。裝箱機(jī)和裝盒機(jī)均有容器成形(或打開 容器)、計量、裝入、封口等功能。 1.2 裝箱機(jī)的工作過程 在自動包裝流水線中，裝箱機(jī)是整線系統(tǒng)運行的核心，雖不是產(chǎn)品直接生產(chǎn)機(jī)械，但它卻是實現(xiàn)生產(chǎn)自動化所必需的。裝箱機(jī)用于完成運輸包裝，它將包裝成品按一定排列方式和定量裝入箱中，并把箱的開口部分閉合或封固。 1.3 自動裝箱機(jī)的工作原理 自動裝箱機(jī)能自動將包裝物整形排列，裝入打開的紙箱中，并完成不干膠封口等動作的裝箱設(shè)備，所有動作都是全自動完成的。大多數(shù)自動裝箱機(jī)采用新型為組合結(jié)構(gòu)，包括成箱裝置、整列裝置、充填裝置和封箱裝置等功能單元，分別完成相應(yīng)的功能動作，各裝置都安裝在同一主機(jī)架上。成箱裝置的箱坯架在上方，充填裝置在成箱裝置正下方，整列裝置在充填裝置的前方，封箱裝置在充填裝置的后方。采用PLC和示屏控制。設(shè)有缺瓶報警停機(jī)，無瓶不裝箱安全裝置。大大方便操作、管理、減少生產(chǎn)人員和勞動強度，是自動化規(guī)模生產(chǎn)必不可少的設(shè)備。 1.4 裝箱機(jī)的選擇 裝箱機(jī)的選擇一般可從以下方面考慮： （1）．機(jī)械結(jié)構(gòu)：產(chǎn)品的收集、整理、集束排列是裝箱機(jī)的關(guān)鍵，所以用戶在選購前應(yīng)該注意裝箱機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分是否能滿足用戶的生產(chǎn)需要。另外，根據(jù)產(chǎn)品的不同裝箱方式，一般有抓、夾、吸、推四種可選擇的裝箱方式，用戶選購前應(yīng)該根據(jù)需要選擇最佳的裝箱方式。 （2）．自動控制：控制系統(tǒng)是所有功能正常運行的保證，也是對故障和出現(xiàn)意外時的自動保護(hù)，所以用戶在選擇時要詳細(xì)了解控制系統(tǒng)是如何設(shè)置的。 （3）．生產(chǎn)速度：能否達(dá)到生產(chǎn)要求。 （4）．內(nèi)部配置：好的配置才能保證有好的產(chǎn)品，所以用戶在選購裝箱機(jī)時要注意其內(nèi)部的配置是否選用了品質(zhì)較好的配件。 1.5 我國裝箱機(jī)市場狀況 資料顯示，包括裝箱機(jī)在年內(nèi)全球的包裝機(jī)械需求以每年5.3%的速度增長。全球市場上的包裝機(jī)械（包括裝箱機(jī)）大約有三分之一來自德國，銷量名列全球第一，其次是美國、日本和意大利。我國一些跨國公司和外資企業(yè)使用的裝箱機(jī)大部分都是從國外進(jìn)口。有關(guān)信息顯示，到2010年國內(nèi)食品和包裝機(jī)械市場總需求量將達(dá)到1100億元，其中裝箱機(jī)的市場需求量潛力巨大，僅中糧集團(tuán)的30多條生產(chǎn)線，潛在銷售額就達(dá)到2000萬元左右。另外，裝箱機(jī)在金屬鐵罐生產(chǎn)領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用也具有非常大的市場。據(jù)調(diào)查，全國的制罐企業(yè)有一千多家，如果每個企業(yè)配置1至3臺裝箱機(jī)，那么市場容量為1000~3000臺，銷售額可達(dá)6~18億元人民幣。由此可見國內(nèi)裝箱機(jī)市場前景非常樂觀。 我國的裝箱機(jī)制造業(yè)起步較晚，目前國內(nèi)專業(yè)裝箱機(jī)的生產(chǎn)企業(yè)只有十幾家。國產(chǎn)裝箱機(jī)與世界先進(jìn)水平還有較大的差距，還不適應(yīng)國內(nèi)市場需求和國際市場的競爭環(huán)境。國產(chǎn)設(shè)備在自動控制、自動化程度和加工精度等方面還比較落后。性能不穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、耗能、維修麻煩、效率低是國產(chǎn)裝箱機(jī)需要解決的主要問題。 針對上述情況，我國有的啤酒企業(yè)的工程技術(shù)人員，針對啤酒裝箱機(jī)性能單一的弊端，設(shè)計出了新型直線連續(xù)式啤酒裝箱機(jī)，可以適應(yīng)各種產(chǎn)量的包裝生產(chǎn)線，動力配置只有0.12kw。簡潔的抓瓶頭結(jié)構(gòu)，簡化的裝卸方式，較低的壓縮空氣噪音和設(shè)備重量，以及方便的操作與維修，顯著降低了能耗并提高工作效率。 1.6 裝箱機(jī)的技術(shù)發(fā)展趨勢 當(dāng)前，我國包裝機(jī)械行業(yè)正受到國際金融危機(jī)的影響和國際市場競爭的挑戰(zhàn)，以價格競爭的銷售策略已經(jīng)不能顯現(xiàn)企業(yè)的優(yōu)勢。抓住機(jī)遇，調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，以高科技產(chǎn)品提升企業(yè)競爭力是未來我國包裝機(jī)械行業(yè)應(yīng)對危機(jī)和挑戰(zhàn)的唯一出路。面對我國裝箱機(jī)的市場需求，包裝機(jī)械企業(yè)應(yīng)重點開發(fā)一批具有國際先進(jìn)水平的全自動、多功能、節(jié)能、環(huán)保的現(xiàn)代化裝箱機(jī)，提高國產(chǎn)裝箱機(jī)的市場競爭力。專家指出，在開發(fā)裝箱機(jī)產(chǎn)品中一定要充分體現(xiàn)出高效、高精、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、彈性化且具有多種切換功能、可拆卸以及節(jié)能、環(huán)保的設(shè)計理念。在引進(jìn)、消化、吸收的基礎(chǔ)上，開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)品牌。 1、模塊化設(shè)計是未來包裝機(jī)械設(shè)計的方向。模塊化設(shè)計就是在一定范圍內(nèi)，在對不同功能或相同功能下的不同性能、不同規(guī)格的產(chǎn)品進(jìn)行功能分析的基礎(chǔ)上，劃分并設(shè)計出一系列功能模塊，通過模塊的選擇和組合可以構(gòu)成不同的產(chǎn)品，換用一個或幾個單元，即可應(yīng)對包裝產(chǎn)品的變化，滿足不同產(chǎn)品裝箱的需求。另外在設(shè)計中還要體現(xiàn)零件的可拆卸性。 良好的可拆卸性可以使裝箱機(jī)便于維護(hù)，所用易損件要便于回收和可再生利用，從而達(dá)到方便用戶、節(jié)省成本和保護(hù)環(huán)境的目的。 2、均衡壽命設(shè)計是近年來提出的科學(xué)、環(huán)保設(shè)計理念。它要求在設(shè)計中盡量使每個零部件具有相同或相似的使用壽命。就裝箱機(jī)而言，某種重要組成模塊應(yīng)具有較長的壽命，而易于損壞的模塊要易于更換，對于一些關(guān)鍵部件和涉及到安全性的模塊在設(shè)計時應(yīng)考慮設(shè)計成可維修、便于檢測的結(jié)構(gòu)。 3、人機(jī)工程設(shè)計在現(xiàn)代化的裝箱機(jī)設(shè)計中也具有重要的意義。人機(jī)工程設(shè)計的目的是為減少裝箱機(jī)使用中人的差錯，發(fā)揮人和機(jī)械各自的特點以提高裝箱機(jī)整體的可靠性。利用人機(jī)工程學(xué)原理設(shè)計裝箱機(jī)的人機(jī)系統(tǒng)，包括要適于人的使用習(xí)慣，便于識別操作，保證安全問題和不易出錯的防誤操作設(shè)計等。這些都要通過機(jī)電一體化控制，利用計算機(jī)實現(xiàn)自動操作、自動數(shù)據(jù)收集、自動檢驗以及自動診斷來實現(xiàn)。 1.7 國外先進(jìn)裝箱機(jī) 近年來，國外一些廠商通過對技術(shù)的不斷改進(jìn)，使裝箱機(jī)性能更好地適應(yīng)了自動化、多功能及高效率的要求。 　　SWF公司推出的DP320裝箱機(jī)，具有高速、適應(yīng)性廣、用戶界面友好等特點。該設(shè)備的裝箱速度達(dá)到每分鐘25箱，可以連續(xù)包裝不同規(guī)格的玻璃、塑料或金屬容器，適用的包裝方式與容器尺寸范圍很廣。 DP320具有一系列的獨特性能，包括垂直紙箱輸送、PLC控制、安全保護(hù)自鎖、擁堵自動截至傳感器等。還配有規(guī)格更換輔助裝置、NEMA 12電控系統(tǒng)，下游還設(shè)有一個光電控制器以實現(xiàn)自動啟動或停機(jī)。該機(jī)器采用紙箱帶式輸送，配備低壓氣動裝置和塑料帶以實現(xiàn)平穩(wěn)輸送。 　　Douglas設(shè)備公司最新推出的Axiom系列新型裝箱機(jī)通過采用伺服系統(tǒng)間歇運動控制紙箱包裝過程，使生產(chǎn)速度提高50%，而運動范圍則縮小30%。Axiom系列采用第三代伺服設(shè)計，通過動態(tài)增強位置重復(fù)精度以及簡化失誤檢測與恢復(fù)，使生產(chǎn)效率大幅提升。該設(shè)備的不銹鋼網(wǎng)板以及零部件數(shù)減少了50%，可有效減少設(shè)備維護(hù)和配件更換等所需時間。 　　ABC公司推出的新型裝箱機(jī)在裝箱同時，可以在高速生產(chǎn)線上直接完成紙箱表面印刷。通過這臺設(shè)備，客戶可以在生產(chǎn)線上直接完成企業(yè)商標(biāo)、產(chǎn)品批號、產(chǎn)品說明等信息的印制。 這種新型設(shè)備具有良好的適應(yīng)性，當(dāng)裝箱完成時，相關(guān)的圖案、文字就同時出現(xiàn)在紙箱的各個部分，如頂部、側(cè)面、角部或端部。包裝制造商不再需要購買多色印刷頭、紙箱旋轉(zhuǎn)與定位設(shè)備，這些設(shè)備不但價格昂貴而且會影響生產(chǎn)線速度。該機(jī)可實現(xiàn)紙箱雙側(cè)打碼以及在包裝與封箱兩端加注運輸標(biāo)志，即采用一個印刷頭能夠完成紙箱的雙側(cè)印刷，或采用兩個印刷頭完成四面印刷。如果紙箱干凈、平整，可以獲得最佳的印刷清晰度。印刷控制系統(tǒng)可以安裝于紙箱控制板旁邊，易于紙箱規(guī)格更換或印刷數(shù)據(jù)切換。它每分鐘可以完成35箱的包裝。 1.8 國內(nèi)設(shè)備的技術(shù)創(chuàng)新 近年來，國產(chǎn)裝箱機(jī)在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)升級和技術(shù)創(chuàng)新方面也取得了較大的進(jìn)展。 　　江西德賽特包裝機(jī)械設(shè)備有限公司研制成功的多功能全自動裝箱機(jī)在多項性能指標(biāo)上都達(dá)到了國際先進(jìn)水平。 　　這項多功能全自動裝箱機(jī)適用各種規(guī)格圓形瓶、扁形瓶、方形瓶。其特點是可以根據(jù)裝箱要求，能將產(chǎn)品自動分道理排。在控制上，它采用伺服系統(tǒng)，因而定位準(zhǔn)確、動作穩(wěn)定，可以自動完成瓶子提升、移動、降落的裝箱動作，抓瓶器還可以將瓶子自動裝進(jìn)帶隔板的紙箱內(nèi)。該機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性體現(xiàn)在：運動由伺服驅(qū)動器和變頻器控制的電機(jī)驅(qū)動，起步和終止均緩慢平穩(wěn)；裝箱速度采用變頻器進(jìn)行無級調(diào)速，生產(chǎn)效率極高，生產(chǎn)速高達(dá)10000~90000瓶/小時；更換不同瓶型時，只需要更換夾瓶機(jī)構(gòu)即可。該裝箱機(jī)采用現(xiàn)代顯示技術(shù)——觸摸屏，設(shè)備常見故障可自行分析、診斷，并排除。產(chǎn)品除了設(shè)置保護(hù)罩，還配備光電安全保護(hù)裝置，當(dāng)裝箱過程中出現(xiàn)缺瓶、缺箱、堵箱、錯位等現(xiàn)象時，能立即自動停機(jī)，保護(hù)機(jī)器。 　　該公司正在開發(fā)一種適用于異形鐵罐及PET瓶等高度不同的非標(biāo)容器的裝箱機(jī)，現(xiàn)在已經(jīng)突破了倒罐、卡罐、吸罐導(dǎo)向、精確定位等一系列技術(shù)和制造難題，即將完成試制，投入批量生產(chǎn)。? 　　大連佳林設(shè)備制造有限公司近日研制成功的潤滑油全自動裝箱機(jī)通過抓住塑料瓶的瓶頸每次可以將12~30瓶產(chǎn)品進(jìn)行裝箱，每小時裝瓶數(shù)量達(dá)到7000瓶，這在國內(nèi)處于領(lǐng)先水平。該裝箱機(jī)通過真空泵控制抓頭上的真空或是通過電磁的吸、放來實現(xiàn)抓放產(chǎn)品。它通過機(jī)械運轉(zhuǎn)，氣動和機(jī)電控制把產(chǎn)品準(zhǔn)確可靠地從輸瓶臺上裝入紙箱。?? 該設(shè)備運行平穩(wěn)，動作協(xié)調(diào)，通過變頻電機(jī)獨立驅(qū)動不同的機(jī)械機(jī)構(gòu)使產(chǎn)品提升、平移、降落，并與氣動、電、光控制相結(jié)合實現(xiàn)自動化操作。它采用無壓力輸送，輸箱通道采用三段（進(jìn)箱段，裝箱段，出箱段）無壓力控制設(shè)計，由變頻驅(qū)動的減速電機(jī)來實現(xiàn)快速進(jìn)箱、裝箱及出箱。此外，它采用兩組箱體底部定位，不但定位效果好，還減少了因紙箱外型尺寸差異所造成的故障停機(jī)。為了滿足食品包裝的要求，該設(shè)備還使用了無油潤滑的氣動元件，大部份運動部件之間均采用了終生不需要注油潤滑的人性化設(shè)計，避免了油的污染，也減少了用戶的維護(hù)成本。? 1.9 畢業(yè)設(shè)計題目及基本參數(shù) 本設(shè)計的題目為瓶裝牛肉醬的封口機(jī)構(gòu)包裝機(jī)構(gòu)及封箱的控制設(shè)計。本設(shè)計主要完成紙盒、牛肉醬瓶的上料及裝箱裝置設(shè)計。 優(yōu)點： （1）直觀性好，顧客易于辨認(rèn)商品的品質(zhì)； （2）保護(hù)商品，防止損壞和污染； （3）密封性好，防潮、防變質(zhì)。 基本參數(shù)為： 1. 瓶裝牛肉醬容量為230g，計量誤差控制在±2g； 2. 瓶裝牛肉醬尺寸：底部直徑120mm，開口直徑90mm，瓶高200mm； 3. 要求工作穩(wěn)定，使用壽命10年； 4. 生產(chǎn)能力： 50瓶／min； 5. 瓶裝牛肉醬為36瓶一箱包裝。 6.瓶子灌裝之和的質(zhì)量為：516g 本設(shè)計的設(shè)計任務(wù)為： ①．總體方案設(shè)計、傳動系統(tǒng)控制設(shè)計； ②．紙箱上料機(jī)構(gòu)的控制設(shè)計，完成相應(yīng)PLC程序； ③．牛肉醬瓶上料機(jī)構(gòu)的控制設(shè)計，完成相應(yīng)PLC程序； ④．裝箱裝置機(jī)構(gòu)的控制設(shè)計，完成相應(yīng)PLC程序； ⑤．部分電路圖設(shè)計； ⑥．設(shè)計說明書一份，字?jǐn)?shù)為1.5萬； ⑦．電氣圖紙合計為5張，利用計算機(jī)。 37 第2章 總體方案設(shè)計 2.1 控制與檢測設(shè)計所需要的的結(jié)構(gòu)參數(shù) 本設(shè)計的裝箱機(jī)為立式瓶裝牛肉醬裝箱機(jī)。機(jī)器的總體尺寸為1500×1444×750。立式機(jī)器不僅節(jié)省了空間，而且比較美觀。為了節(jié)省空間，本設(shè)計選用了YCJ電動機(jī)，及電動機(jī)和減速器直聯(lián)。機(jī)座號為160，電動機(jī)功率為3，輸出軸轉(zhuǎn)速為58，輸出轉(zhuǎn)矩為452，電動機(jī)代號為100。 2.2 整體控制與檢測方案設(shè)計及PLC的選用 根據(jù)本設(shè)計的結(jié)構(gòu)參數(shù)確定整體的控制方案，以及選用合適的PLC來控制、協(xié)調(diào)和檢測整機(jī)的運作。 2.2.1整體控制與檢測方案設(shè)計 圖2-1瓶裝牛肉醬自動生產(chǎn)線工藝流程示意圖 本設(shè)計的工藝路線為： 1、紙箱送料───2、瓶裝牛肉醬送料───3、裝箱 本設(shè)計主要完成紙箱上料機(jī)構(gòu)的控制設(shè)計、瓶裝牛肉醬送料機(jī)構(gòu)的控制設(shè)計、裝箱機(jī)構(gòu)的控制設(shè)計三部分的控制設(shè)計。 2.2.2 PLC控制與檢測系統(tǒng)的選用 PLC，是Programmable Logic Controller的縮寫，又名可編程、可編程控制器、可編程序控制等，是為工業(yè)自動化領(lǐng)域?qū)ｉT設(shè)計的、實現(xiàn)數(shù)字運算操作的電子裝置。 臺達(dá)PLC采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。 臺達(dá)PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都是按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計，在本設(shè)計中選用臺達(dá)的PLC來完成對整個機(jī)器的控制及檢測。詳情請見本設(shè)計的硬件電路設(shè)計中的PLC硬件電路的設(shè)計。 2.3 紙箱上料機(jī)構(gòu)的控制與檢測設(shè)計 紙箱上料的運動過程：主要由凸輪帶動帶有吸嘴的軸上下運動完成的。軸上附有撥桿，在將紙箱吸下的過程中，撥桿壓住連桿上的小軸，這時彈簧處于拉伸狀態(tài)，連桿向上運動，使連桿帶動擋片擋住上面的紙箱，從而保證只有一個箱被吸下。在箱被放下的過程中，擋片逐漸壓在箱上，防止箱蹦起來。當(dāng)負(fù)壓真空裝置向上運動時，連桿在彈簧的作用下向下運動，使連桿帶動擋片向上翻。如此往復(fù)運動完成吸紙箱的過程。當(dāng)紙箱被放下時，停止吸氣，紙箱被支撐起來，傳送裝置將紙箱傳送到下一道工序。 在此處安裝檢測紙箱到位的接近傳感器 步進(jìn)電機(jī)帶動減速裝置再聯(lián)接到凸輪上 圖2-2紙箱上料機(jī)構(gòu)的控制與檢測設(shè)計 紙箱上料運動的控制設(shè)計：紙箱上料的運動主要由凸輪控制，這樣需要用一個步進(jìn)電機(jī)帶動減速裝置再聯(lián)接到凸輪上，由凸輪運動的角度來對紙箱上料的整個機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，因此對于控制系統(tǒng)來說只要控制步進(jìn)電機(jī)就可以實現(xiàn)對紙箱的上料了，見圖2-2紙箱上料機(jī)構(gòu)的控制與檢測設(shè)計。 紙箱上料運動的檢測設(shè)計：在吸嘴位置安裝檢測紙箱到位的接近傳感器，這樣如果紙箱沒有料供上、外界的影響或者機(jī)器本身的原因?qū)е录埾渖狭铣霈F(xiàn)問題可以及時的讓控制系統(tǒng)知道，然后報警，讓工作人員來處理實際出現(xiàn)的問題。見圖2-2紙箱上料機(jī)構(gòu)的控制與檢測設(shè)計。 2.4 牛肉醬瓶上料機(jī)構(gòu)的控制與檢測設(shè)計 1、牛肉醬瓶上料機(jī)構(gòu)的控制與檢測設(shè)計——傳送部分 牛肉醬瓶上料機(jī)構(gòu)傳送部分的運動過程：被包裝的牛肉醬瓶由齒形帶傳送到指定位置 ，經(jīng)過滑槽到達(dá)工作架上，推瓶板的機(jī)構(gòu)將牛肉醬瓶推到紙箱里。傳送牛肉醬瓶的速度及間歇時間由槽輪控制，推瓶板的機(jī)構(gòu)由齒輪齒條帶動。 步進(jìn)電機(jī)控制傳送帶的啟停 此處安裝接近傳感器用來統(tǒng)計牛肉醬瓶上料的數(shù)量。 圖2-3牛肉醬瓶上料機(jī)構(gòu)傳送部分的控制與檢測設(shè)計 牛肉醬瓶上料機(jī)構(gòu)傳送部分的控制設(shè)計：通過傳感器和步進(jìn)電機(jī)來實現(xiàn)。在指定位置安裝傳感器，步進(jìn)電機(jī)開始工作，從而帶動帶輪轉(zhuǎn)動，將牛肉醬瓶送到指定位置。傳感器統(tǒng)計達(dá)到箱內(nèi)的數(shù)量要求以后，步進(jìn)電機(jī)接收到傳感器發(fā)出的信號，讓步進(jìn)電機(jī)停止送料，等到裝箱完成的傳感器發(fā)出信號后，步進(jìn)電機(jī)又開始工作，如此循環(huán)，見圖2-3牛肉醬瓶上料機(jī)構(gòu)傳送部分的控制與檢測設(shè)計。 牛肉醬瓶上料機(jī)構(gòu)傳送部分的檢測設(shè)計：通過傳感器來實現(xiàn)。在指定位置安裝傳感器，在傳感器統(tǒng)計箱內(nèi)的數(shù)量時，若長時間沒有到達(dá)到要求的數(shù)量，這說明機(jī)器的動作出現(xiàn)了問題，步進(jìn)電機(jī)接收到傳感器發(fā)出的信號，讓步進(jìn)電機(jī)停止送料，報警，讓工作人員來處理出現(xiàn)的問題，見圖2-3牛肉醬瓶上料機(jī)構(gòu)傳送部分的控制與檢測設(shè)計。 2、牛肉醬瓶上料機(jī)構(gòu)的控制與檢測設(shè)計——推桿部分 牛肉醬瓶上料機(jī)構(gòu)的運動過程：齒條由齒輪帶動運動，帶動推桿將牛肉醬推入箱中（推桿凹進(jìn)去的部分可容納了36瓶牛肉醬，即一箱）。 圖2-4牛肉醬瓶上料機(jī)構(gòu)推桿部分的控制與檢測設(shè)計 牛肉醬瓶上料機(jī)構(gòu)的控制設(shè)計：當(dāng)傳送帶處的傳感器發(fā)出完成36瓶的信號時，齒條由齒輪帶動開始運動，帶動推桿將36瓶牛肉醬推入箱中，見圖2-4牛肉醬瓶上料機(jī)構(gòu)推桿部分的控制與檢測設(shè)計。 牛肉醬瓶上料機(jī)構(gòu)的檢測設(shè)計：牛肉醬瓶上料機(jī)構(gòu)的檢測由圖2-4牛肉醬瓶上料機(jī)構(gòu)推桿部分的控制與檢測設(shè)計中所示的稱重傳感器來完成，預(yù)先稱出36瓶牛肉醬瓶的重量，并將此參數(shù)寫入PLC的相關(guān)程序當(dāng)中，如果實際的稱重小于此參數(shù)，說明少裝了一瓶或者多瓶牛肉醬，報警，停機(jī)，等待工作人員來處理相關(guān)的問題。見圖2-4牛肉醬瓶上料機(jī)構(gòu)推桿部分的控制與檢測設(shè)計。 2.5 裝箱機(jī)構(gòu)的控制與檢測設(shè)計 裝箱機(jī)構(gòu)的運動過程：裝箱裝置由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)帶動，經(jīng)過固定裝置及撥桿，從而完成裝箱的過程，裝箱共分三道工序，分別為： A. 裝牛肉醬瓶 B. 打印日期 C. 蓋紙箱蓋 醬瓶 帶 圖2.5裝箱機(jī)構(gòu)傳送帶圖 紙箱的傳送裝置曲柄搖桿機(jī)構(gòu)帶動，能實現(xiàn)上下左右運動，即作平行四邊形運動。當(dāng)紙箱被吸下來時，該傳送裝置向上運動，輔助將箱撐起來。然后傳送裝置向前運動，完成裝箱和蓋箱蓋后，傳送裝置向下運動，然后往回運動，進(jìn)行下一次動作。該機(jī)構(gòu)設(shè)計為純機(jī)械設(shè)計，要嚴(yán)格要求與其他動作的時間和空間同步化，因此在設(shè)計方面要求很高的精度。紙箱傳送裝置如圖2-6所示。 連桿 紙箱（ 送箱架 圖2-6 紙箱傳送裝置 紙箱處安裝計數(shù)接近傳感器 裝箱機(jī)構(gòu)的控制設(shè)計：裝箱機(jī)構(gòu)的控制主要是由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)完成，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)由步進(jìn)電機(jī)帶動完成相關(guān)動作。 裝箱機(jī)構(gòu)的檢測設(shè)計：紙箱處的支架上安裝接近傳感器，用來檢測裝箱的動作是否成功完成，這里的接近傳感器還有一個用處是用來統(tǒng)計機(jī)器完成的箱數(shù)，以便用戶了解工作進(jìn)度。 第3章 硬件電路設(shè)計 3.1 硬件電路設(shè)計所需元器件 搭建本設(shè)計的控制與檢測系統(tǒng)所需要的元器件有PLC（可編程控制器）、電機(jī)、接近傳感器、稱重傳感器、變頻器、導(dǎo)線等。 3.1.1硬件電路設(shè)計所需元器件簡介 1、PLC（可編程控制器）：PLC = Programmable logic Controller，可編程邏輯控制器，一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。 PLC實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機(jī)相同，如圖所示： 　　a. 中央處理單元(CPU) 　　中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當(dāng)PLC投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。 　　為了進(jìn)一步提高PLC的可靠性，近年來對大型PLC還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個CPU出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運行。 　　b. 存儲器 　　存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。 　　存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。 c. 電源 PLC的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒有一個良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此PLC的制造商對電源的設(shè)計和制造也十分重視。一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去。 2、步進(jìn)電機(jī)：將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。由于脈沖信號數(shù)與步距角的線性關(guān)系，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無累積誤差等特點，使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來控制變的非常的簡單。 　　步進(jìn)電機(jī)是一種感應(yīng)電機(jī)，它的工作原理是利用電子電路，將直流電變成分時供電的，多相時序控制電流，用這種電流為步進(jìn)電機(jī)供電，步進(jìn)電機(jī)才能正常工作，驅(qū)動器就是為步進(jìn)電機(jī)分時供電的，多相時序控制器 　　雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能象普通的直流電機(jī)，交流電機(jī)在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅(qū)動電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進(jìn)電機(jī)卻非易事，它涉及到機(jī)械、電機(jī)、電子及計算機(jī)等許多專業(yè)知識。 　　步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一, 廣泛應(yīng)用在各種自動化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增，在各個國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用。 3、變頻器：利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。它主要由兩部分電路構(gòu)成，一是主電路（整流模塊、電解電容和逆變模塊），二是控制電路（開關(guān)電源板、控制電路板）。CPU就安裝在控制電路板上，變頻器的操作軟件燒錄在CPU上，同一型號的變頻器軟件是固定的，唯一例外的就是三晶變頻器，軟件可根據(jù)使用需求更改。 4、接近傳感器：代替限位開關(guān)等接觸式檢測方式，以無需接觸檢測對象進(jìn)行檢測為目的的傳感器的總稱。能檢測對象的移動信息和存在信息轉(zhuǎn)換為電氣信號。在換為電氣信號的檢測方式中，包括利用電磁感應(yīng)引起的檢測對象的金屬體中產(chǎn)生的渦電流的方式、捕測體的接近引起的電氣信號的容量變化的方式、利石和引導(dǎo)開關(guān)的方式。 在JIS規(guī)格中，根據(jù)IEC60947-5-2的非接觸式位置檢測用開關(guān)，制定了JIS規(guī)格（JIS C 8201-5-2低壓開關(guān)裝置及控制裝置、第5控制電路機(jī)器及開關(guān)元件、第2節(jié)接近開關(guān)）。在JIS的定義中，在傳感器中也能以非接觸方式檢測到物體的接近和附近檢測對象有無的產(chǎn)品總稱為“接近開關(guān)”，由感應(yīng)型、靜電容量型、超聲波型、光電型、磁力型等構(gòu)成。在本技術(shù)指南中，將檢測金屬存在的感應(yīng)型接近傳感器、檢測金屬及非金屬物體存在的靜電容量型接近傳感器、利用磁力產(chǎn)生的直流磁場的開關(guān)定義為“接近傳感器”。 5、稱重傳感器：按轉(zhuǎn)換方法分為光電式、液壓式、電磁力式、電容式、磁極變形式、振動式、陀螺儀式、電陰應(yīng)變式等8類，以電阻應(yīng)變式使用最廣。電阻應(yīng)變式傳感器 利用電阻應(yīng)變片變形時其電阻也隨之改變的原理工作（圖11）。主要由彈性元件、電阻應(yīng)變片、測量電路和傳輸電纜4部分組成。電阻應(yīng)變片貼在彈性元件上，彈性元件受力變形時，其上的應(yīng)變片隨之變形，并導(dǎo)致電阻改變。測量電路測出應(yīng)變片電阻的變化并變換為與外力大小成比例的電信號輸出。電信號經(jīng)處理后以數(shù)字形式顯示出被測物的質(zhì)量。 3.1.2硬件電路設(shè)計所需元器件分析與統(tǒng)計 1、紙箱上料機(jī)構(gòu)的控制與檢測設(shè)計所需元器件： a. 電機(jī) 用來帶動減速裝置驅(qū)動凸輪運動，帶動吸嘴取放紙箱。 b. 接近傳感器 紙箱到位接近傳感器，用來檢測紙箱是否到位。 c. 變頻器 用PLC的信號來控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動。 2、牛肉醬瓶上料機(jī)構(gòu)的控制與檢測設(shè)計所需元器件： a. 步進(jìn)電機(jī) 用來帶動傳送帶裝置，傳送帶帶動牛肉醬瓶到達(dá)需要的位置。 b. 接近傳感器 牛肉醬瓶到位接近傳感器，用來檢測紙箱是否到位，并且將牛肉醬瓶的數(shù)量記錄下來。 d. 稱重傳感器 稱取36個牛肉醬瓶的重量，如果少瓶則報警。 c. 變頻器 用PLC的信號來控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動。 3、裝箱機(jī)構(gòu)的控制與檢測設(shè)計所需元器件： a. 步進(jìn)電機(jī) 用來帶動減速裝置驅(qū)動曲柄搖桿運動。 b. 接近傳感器 紙箱到位接近傳感器，用來檢測紙箱是否到位，并且將牛肉醬瓶的數(shù)量記錄下來。 c. 變頻器 用PLC的信號來控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動。 表3-1硬件電路設(shè)計所需元器件統(tǒng)計 相關(guān)機(jī)構(gòu)/所需元件 PLC 電機(jī) 接近傳感器 稱重傳感器 變頻器 紙箱上料機(jī)構(gòu) √ √ √ √ 牛肉醬瓶上料機(jī)構(gòu) √ √√ √ √ √ 裝箱機(jī)構(gòu) √ √ √ √ 3.2 強電的電路設(shè)計 3.2.1紙箱上料機(jī)構(gòu)的電路設(shè)計 紙箱上料的運動主要由凸輪控制，這樣需要用一個步進(jìn)電機(jī)M1帶動減速裝置再聯(lián)接到凸輪上。步進(jìn)電機(jī)M1要通過變頻器然后接到工業(yè)用的電源上，如圖紙箱上料機(jī)構(gòu)的電路設(shè)計所示。 圖3-1紙箱上料機(jī)構(gòu)的電路設(shè)計 3.2.2牛肉醬瓶上料機(jī)構(gòu)的電路設(shè)計 牛肉醬瓶上料機(jī)構(gòu)傳送帶部分：步進(jìn)電機(jī)M2開始工作，從而帶動帶輪轉(zhuǎn)動，將牛肉醬瓶送到指定位置。傳感器統(tǒng)計達(dá)到箱內(nèi)的數(shù)量要求以后，步進(jìn)電機(jī)M2接收到傳感器發(fā)出的信號，讓步進(jìn)電機(jī)M2停止送料，等到裝箱完成的傳感器發(fā)出信號后，步進(jìn)電機(jī)又開始工作，如此循環(huán)。步進(jìn)電機(jī)M2要通過變頻器然后接到工業(yè)用的電源上，如圖3-2牛肉醬瓶上料機(jī)構(gòu)的電路設(shè)計所示。 牛肉醬瓶上料機(jī)構(gòu)推桿部分：當(dāng)傳送帶處的傳感器發(fā)出完成36瓶的信號時，齒條由齒輪帶動開始運動，帶動推桿將36瓶牛肉醬推入箱中。齒輪的轉(zhuǎn)動由步進(jìn)電機(jī)M3帶動，步進(jìn)電機(jī)M3要通過變頻器然后接到工業(yè)用的電源上，如圖3-2牛肉醬瓶上料機(jī)構(gòu)的電路設(shè)計所示。 圖3-2牛肉醬瓶上料機(jī)構(gòu)的電路設(shè)計（左邊為傳送帶控制，右邊為推桿控制） 3.2.3裝箱機(jī)構(gòu)的電路設(shè)計 紙箱的傳送裝置曲柄搖桿機(jī)構(gòu)帶動，能實現(xiàn)上下左右運動，即作平行四邊形運動。當(dāng)紙箱被吸下來時，該傳送裝置向上運動，輔助將箱撐起來。然后傳送裝置向前運動，完成裝箱和蓋箱蓋后，傳送裝置向下運動，然后往回運動，進(jìn)行下一次動作。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的運動由步進(jìn)電機(jī)M4驅(qū)動，步進(jìn)電機(jī)M4要通過變頻器然后接到工業(yè)用的電源上，如圖3-3裝箱機(jī)構(gòu)的電路設(shè)計所示。 圖3-3裝箱機(jī)構(gòu)的電路設(shè)計 3.3 PLC相關(guān)硬件的電路設(shè)計 3.3.1紙箱上料機(jī)構(gòu)的PLC電路設(shè)計 紙箱上料的運動主要由凸輪控制，需要用一個電機(jī)帶動減速裝置再聯(lián)接到凸輪上。而這個電機(jī)的控制就要用PLC來實現(xiàn)了，PLC可以控制電機(jī)的啟動、停止，方便對整個系統(tǒng)的協(xié)調(diào)。X13連接凸輪電機(jī)按鈕，X4連接凸輪復(fù)位開關(guān)，X1連接吸嘴接近開關(guān)。如圖紙箱上料機(jī)構(gòu)的PLC電路設(shè)計所示。 圖3-4紙箱上料機(jī)構(gòu)的PLC電路設(shè)計 3.3.2牛肉醬瓶上料機(jī)構(gòu)的PLC電路設(shè)計 牛肉醬瓶上料機(jī)構(gòu)傳送帶上設(shè)計有4個傳感器，用來檢測牛肉醬瓶是否達(dá)到裝箱的要求，分別連接X5,X6,X7,X10，四個端口。如圖3-5所示。 圖3-5計數(shù)器PLC接線圖 推桿部分需要設(shè)計有推桿伸出、縮回按鈕，分別與X15、X16端口連接；推桿上、下限位開關(guān)分別與X2、X3端口連接。這樣可以將推桿伸出、縮回和推桿上、下限位狀態(tài)信號傳送給PLC，讓PLC再進(jìn)行處理。如圖3-6所示。 圖3-6推桿PLC接線圖 3.3.3 PLC輸出端的電路設(shè)計 輸出端口的接線如下， Y0::凸輪電機(jī) Y1::傳送電機(jī) Y2::推桿電機(jī)正轉(zhuǎn) Y3::推桿電機(jī)反轉(zhuǎn) Y4::裝箱電機(jī) Y5::報警指示燈 Y6::報警蜂鳴器 Y7::缺箱指示燈 Y9::缺瓶指示燈 Y10::推桿復(fù)位指示燈 Y11::凸輪復(fù)位指示燈 Y12::曲柄復(fù)位指示燈 Y0到Y(jié)4要控制四個電機(jī)的啟動、停止等動作，并且將其動作相互協(xié)調(diào)。Y5到Y(jié)12均為指示燈，可以讓工作人員更清楚的知道機(jī)器工作的狀態(tài)，或者在機(jī)器出問題的時候，工作人員能很快的找出機(jī)器到底哪個地方出了問題，對機(jī)器的維護(hù)，以及機(jī)器的生產(chǎn)效率起到很關(guān)鍵的作用。具體接線情況如圖3-7所示PLC輸出端的電路設(shè)計所示。 圖3-7所示PLC輸出端的電路設(shè)計 3.3.4 PLC其他端口的電路設(shè)計 一個機(jī)器的控制系統(tǒng)不可缺少按鈕有啟動、停止和復(fù)位按鈕，分別與X23、X24、X17連接，另外本設(shè)計加入了一個缺箱傳感器，一個缺瓶傳感器，當(dāng)有缺箱或者缺瓶情況發(fā)生時，機(jī)器就會報警，提醒工作人員來加料，如圖3-8所示。 圖3-8 PLC其他端口的電路設(shè)計 第4章 軟件程序設(shè)計 4.1 程序初始準(zhǔn)備工作 4.1.1 上電清零程序設(shè)計 啟始正向（RUN的瞬間On）脈沖（M1002）的時候?qū)λ械牟竭M(jìn)指令、輸出、中間繼電器、計數(shù)器、計時器清零處理。如圖4-1所示。 圖4-1上電清零程序設(shè)計 4.1.2 復(fù)位指示燈程序設(shè)計 當(dāng)牛肉醬瓶上料時，推桿的運動；紙箱上料時，凸輪的運動；裝箱時，曲柄的運動；都有一個復(fù)位問題。即讓其回到原始的運動位置以便對下面的機(jī)器正常動作做好準(zhǔn)備。設(shè)有X2推桿上限位開關(guān)、X4凸輪復(fù)位開關(guān)、X11曲柄復(fù)位開關(guān)，分別觸發(fā)推桿復(fù)位指示燈，凸輪復(fù)位指示燈，曲柄復(fù)位指示燈，如圖4-2所示。 圖4-2復(fù)位指示燈設(shè)計 4.1.3 缺料報警程序設(shè)計 在上料的過程的中，由于加工速度、特殊情況等原因，難免會出現(xiàn)缺料的情況，這時需要讓工作人員知道現(xiàn)在機(jī)器缺料了，讓工作人員及時來加料。在這個過程中機(jī)器要報警，并停機(jī)。設(shè)有X25缺箱傳感器，X26缺瓶傳感器分別觸發(fā)Y7缺箱指示類，Y11缺瓶指示燈，并報警。如圖4-3所示。 圖4-3缺料報警程序設(shè)計 4.1.4 牛肉醬瓶上料滿足裝箱要求程序設(shè)計 根據(jù)對牛肉醬瓶裝箱的設(shè)計，每36瓶裝一箱，在傳送帶處設(shè)計四個傳感器，用來計數(shù)，由于裝箱的時候是每9瓶一排，共4排，所以要用四個傳感器分別計數(shù)。分別設(shè)有X5瓶子計數(shù)1，X6瓶子計數(shù)2，X7瓶子計數(shù)3，X10瓶子計數(shù)4，觸發(fā)相應(yīng)的計數(shù)器，當(dāng)計數(shù)器都滿足大于9的要求時，啟動中間繼電器M1，如圖4-4所示。 圖4-4牛肉醬瓶裝箱計數(shù)的程序設(shè)計 4.1.5 啟動、急停程序設(shè)計 機(jī)器的啟動、急停一定要有相應(yīng)的按鈕設(shè)計，當(dāng)X21手動按鈕按下時執(zhí)行S5手動程序，跳轉(zhuǎn)到手動程序段上；當(dāng)自動按鈕按下時，并且啟動按鈕處于閉合狀態(tài)，啟動S0自動程序，跳轉(zhuǎn)到自動程序上；當(dāng)急停按鈕按下時，所有的步進(jìn)指令、輸出、中間繼電器、計數(shù)器、計時器清零處理，并且停機(jī)報警。如圖4-5啟動、急停程序設(shè)計所示。 圖4-5啟動、急停程序設(shè)計 4.2 手動程序設(shè)計 4.2.1 手動控制各個電機(jī)動作的程序設(shè)計 1、當(dāng)X13紙箱上料的凸輪電機(jī)啟動按鈕按下，同時Y2推桿電機(jī)正轉(zhuǎn)開關(guān)、Y3推桿電機(jī)反轉(zhuǎn)開關(guān)、Y4裝箱電機(jī)啟動開關(guān)失電時，則啟動Y0紙箱上料的凸輪電機(jī)。 2、當(dāng)X14傳送牛肉醬瓶的傳送帶電機(jī)啟動按鈕按下，同時Y2推桿電機(jī)正轉(zhuǎn)開關(guān)、Y3推桿電機(jī)反轉(zhuǎn)開關(guān)失電時，則啟動Y1傳送牛肉醬瓶的傳送帶電機(jī)。 3、當(dāng)X15推桿伸出按鈕按下，同時Y1傳送牛肉醬瓶的傳送帶電機(jī)開關(guān)、Y0紙箱上料的凸輪電機(jī)開關(guān)、Y4裝箱電機(jī)啟動開關(guān)失電時，則啟動Y2推桿電機(jī)正轉(zhuǎn)。 4、當(dāng)X16推桿縮回按鈕按下，同時Y1傳送牛肉醬瓶的傳送帶電機(jī)開關(guān)、Y0紙箱上料的凸輪電機(jī)開關(guān)、Y4裝箱電機(jī)啟動開關(guān)失電時，則啟動Y3推桿電機(jī)反轉(zhuǎn)。 5、當(dāng)X20裝箱動作曲柄電機(jī)啟動按鈕按下，Y2推桿電機(jī)正轉(zhuǎn)開關(guān)、Y3推桿電機(jī)反轉(zhuǎn)開關(guān)、Y0紙箱上料的凸輪電機(jī)開關(guān)失電時，則啟動Y4裝箱電機(jī)。 如圖4-6手動控制各個電機(jī)動作的程序設(shè)計。 圖4-6手動控制各個電機(jī)動作的程序設(shè)計 4.2.2 整機(jī)復(fù)位的程序設(shè)計 機(jī)器在動作的過程中，難免會出現(xiàn)這樣那樣的問題，如機(jī)器故障、停電、發(fā)生事故等原因，機(jī)器在停下的時候，各個電機(jī)驅(qū)動的機(jī)構(gòu)可能有沒有復(fù)位的情況，這時，就要用到復(fù)位按鈕，當(dāng)X17復(fù)位按下時，推桿電機(jī)反轉(zhuǎn)直到X3推桿下限位開關(guān)觸發(fā)，紙箱上料凸輪轉(zhuǎn)動直到X4紙箱上料凸輪復(fù)位接近傳感器觸發(fā)，裝箱電機(jī)轉(zhuǎn)動直到X11裝箱電機(jī)復(fù)位接近傳感器觸發(fā)，如圖4-7整機(jī)復(fù)位的程序設(shè)計。 圖4-7整機(jī)復(fù)位的程序設(shè)計 4.2.3 手動部分結(jié)尾的程序設(shè)計 當(dāng)復(fù)位按下時，推桿電機(jī)反轉(zhuǎn)直到推桿下限位開關(guān)觸發(fā)，紙箱上料凸輪轉(zhuǎn)動直到紙箱上料凸輪復(fù)位接近傳感器觸發(fā)，裝箱電機(jī)轉(zhuǎn)動直到裝箱電機(jī)復(fù)位接近傳感器觸發(fā)。以上的動作完成后對Y3推桿電機(jī)、Y0紙箱上料凸輪電機(jī)、Y4裝箱電機(jī)都需要清零，并且對中間繼電器清零，當(dāng)X3推桿電機(jī)、X4紙箱上料凸輪電機(jī)、X11裝箱電機(jī)都復(fù)位以后，如果X22自動按鈕按下，運行S0自動程序。如圖4-8手動部分結(jié)尾的程序設(shè)計所示。 圖4-8手動部分結(jié)尾的程序設(shè)計 4.3 自動程序設(shè)計 4.3.1 紙箱上料的自動程序設(shè)計 當(dāng)自動按鈕按下或者由手動程序跳轉(zhuǎn)到S0自動程序里，同時Y2、Y3推桿電機(jī)正、反轉(zhuǎn)失電，Y4裝箱電機(jī)啟動開關(guān)失電時，紙箱上料Y0凸輪電機(jī)開始運動。 這里要設(shè)計一個T0計時器進(jìn)行延時，這樣可以跳過X4紙箱上料凸輪復(fù)位傳感器的失電干擾，在這里計時器延時時間設(shè)為0.5秒，具體情況還要進(jìn)行現(xiàn)場實驗才能得到合適的參數(shù)。 紙箱上料凸輪的運動過程：當(dāng)紙箱上料凸輪轉(zhuǎn)動時，T0計時器開始延時跳過傳感器的信號，轉(zhuǎn)過失電信號區(qū)以后，X4傳感器開始工作一直得電，直到再次轉(zhuǎn)到失電信號區(qū)時，Y0紙箱上料凸輪電機(jī)停止轉(zhuǎn)動。 與此同時，當(dāng)X1吸嘴接近開關(guān)觸發(fā)時，說明紙箱上料成功，轉(zhuǎn)入下一個步進(jìn)指令S1牛肉醬瓶上料動作啟動。如圖4-9紙箱上料的自動程序設(shè)計。 圖4-9紙箱上料的自動程序設(shè)計 4.3.2 牛肉醬上料的自動程序設(shè)計 步進(jìn)指令S1牛肉醬瓶上料動作啟動，同時要滿足Y2、Y3推桿電機(jī)正、反轉(zhuǎn)無動作，滿足36瓶的裝箱要求（M1），Y1傳送帶電機(jī)啟動，轉(zhuǎn)入步進(jìn)指令S2推桿動作。如圖4-10牛肉醬上料的自動程序設(shè)計。 圖4-10牛肉醬上料的自動程序設(shè)計 4.3.3 推桿動作的自動程序設(shè)計 步進(jìn)指令S2推桿出動作啟動，同時要滿足Y1傳送帶電機(jī)、Y0紙箱送料凸輪電機(jī)、Y4裝箱電機(jī)動作無動作，當(dāng)?shù)竭_(dá)X2推桿上限位時，跳入步進(jìn)指令S3推桿回動作。同時要滿足Y1傳送帶電機(jī)、Y0紙箱送料凸輪電機(jī)、Y4裝箱電機(jī)動作無動作，當(dāng)?shù)竭_(dá)X3推桿下限位時，跳入步進(jìn)指令S4裝箱動作。如圖4-11推桿動作的自動程序設(shè)計。 圖4-11推桿動作的自動程序設(shè)計 4.3.4 裝箱動作的自動程序設(shè)計 圖4-12裝箱動作的自動程序設(shè)計 步進(jìn)指令S4裝箱動作啟動，同時滿足Y2、Y3推桿電機(jī)正反轉(zhuǎn)，紙箱上料凸輪電機(jī)無動作。這里要設(shè)計一個T0計時器進(jìn)行延時，同紙箱上料的自動程序設(shè)計中的作用類似，同時用X12計數(shù)傳感器記錄裝箱機(jī)共完成的裝箱數(shù)并且要清C0到C3計數(shù)器，以便下一次動作。 到此，自動程序執(zhí)行完畢，用RET命令返回。 4.4 報警程序設(shè)計 S100報警步進(jìn)程序一般是不執(zhí)行的，只有在特殊的情況下才執(zhí)行，因此要設(shè)計一個M100報警啟動，以免報警程序誤讀，浪費工作人員的時間，也影響工作的效率，報警步進(jìn)程序啟動后，首先報警指示燈亮，報警蜂鳴器響，提醒工作人員，機(jī)器出問題了。 同時對所有的步進(jìn)指令、輸出、中間繼電器、計數(shù)器、計時器進(jìn)行清零處理。如圖4-12報警程序設(shè)計所示。 圖4-12報警程序設(shè)計 第5章 結(jié)論 牛肉醬包裝機(jī)械屬于高技術(shù)、高智能、高競爭的機(jī)電一體化產(chǎn)品，高技術(shù)成果都會在包裝機(jī)械產(chǎn)品中得到應(yīng)用。紙箱包裝機(jī)械可分為折紙、下紙、牛肉醬瓶推送、紙箱打開、紙箱傳輸、折舌、插舌、壓平和打批號等功能。因此在設(shè)計過程中還要考慮機(jī)械潤滑、機(jī)械安全運行、包裝衛(wèi)生等功能。我國國產(chǎn)瓶裝牛肉醬裝箱機(jī)雖然在近十幾年來獲得了快速的發(fā)展，但其面臨的問題依然不少。在國內(nèi)瓶類裝箱裝備行業(yè)中牛肉醬自動裝箱機(jī)的制造商之中，技術(shù)含量和質(zhì)量較高的制造商寥寥無幾，且大多停留在半自動或中低速水平，同國外的同類產(chǎn)品相比，無論在裝備的發(fā)展水平、技術(shù)含量和應(yīng)用推廣方面都不盡人意。 本設(shè)計的主要設(shè)計內(nèi)容為瓶裝牛肉醬裝箱機(jī)的上料裝置控制設(shè)計、牛肉醬瓶裝箱裝置控制設(shè)計。完成的主要工作有： 1. 綜述了瓶裝牛肉醬裝箱機(jī)的發(fā)展歷程，發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展戰(zhàn)略。我國早期的瓶類生產(chǎn)裝箱主要是采用手工裝箱，后來隨著生產(chǎn)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，逐漸采用機(jī)械化裝箱。 2. 確定了總體方案、硬件電路設(shè)計、軟件程序設(shè)計的內(nèi)容。 3. 設(shè)計了紙箱上料機(jī)構(gòu)的控制與檢測設(shè)計。 4. 設(shè)計了牛肉醬瓶上料機(jī)構(gòu)，通過電機(jī)驅(qū)動齒形帶對牛肉醬進(jìn)行定量輸送。 5. 設(shè)計了裝箱機(jī)構(gòu)，將瓶裝牛肉醬裝入紙箱內(nèi)，同時控制完成紙箱的折疊封合。 本機(jī)總體上具有較高的性價比，具有很強的競爭力和很好的發(fā)展前景。此外包裝機(jī)械也可以有一些附加功能，如包裝箱中加入量杯、藥勺開瓶等工具，以方便用戶使用。在機(jī)種的開發(fā)方面可以設(shè)計較為先進(jìn)的機(jī)械，如無菌包裝機(jī)械、保鮮包裝機(jī)械等。還可以開發(fā)藥品包裝前處理成套設(shè)備和后處理配套設(shè)備。但由于經(jīng)驗不足，本設(shè)計也存在不足之處，有些地方考慮不夠周到，這些問題都有待進(jìn)一步解決。 參考文獻(xiàn) [1]. 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