生產(chǎn)線自動(dòng)裝箱裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述

1、攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）文獻(xiàn)綜述題 目 生產(chǎn)線自動(dòng)裝箱裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師評(píng)語： 指導(dǎo)教師評(píng)定成績(jī) 簽字： 交叉評(píng)閱教師評(píng)語： 交叉評(píng)閱教師評(píng)定成績(jī) 簽字： 文獻(xiàn)綜述：生產(chǎn)線自動(dòng)裝箱裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1 本課題的研究意義 當(dāng)今時(shí)代，由于科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。在機(jī)械制造、電子等行業(yè)已經(jīng)設(shè)計(jì)和制造出大量的類型各異的自動(dòng)化生產(chǎn)線。這些自動(dòng)化生產(chǎn)線的使用，在提高勞動(dòng)效率和產(chǎn)品的質(zhì)量、改善工人勞動(dòng)條件、降低能源消耗、節(jié)約材料等方面均取得了顯著的成效1。而對(duì)于以前，當(dāng)生產(chǎn)力還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如現(xiàn)在代，生產(chǎn)線都十分復(fù)雜并且嚴(yán)重浪費(fèi)財(cái)力物力，從而生

2、產(chǎn)出來的商品的合格率也令人堪憂，生產(chǎn)的發(fā)展受到了很大的制約。這種情況下先驅(qū)改革者們開始思考用一種方法來改變這一現(xiàn)實(shí)，生產(chǎn)者們希望能通過制造各種機(jī)器來完全代替手工制作，而其他工人就只需要在旁邊對(duì)機(jī)器進(jìn)行控制與操作即可，每一道工序如：清點(diǎn)產(chǎn)品的數(shù)目，自動(dòng)包裝等工序都能讓機(jī)器精確很而快速的進(jìn)行。1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司（dec）研制出第一臺(tái)可編程控制器,用于通用汽車的生產(chǎn)線，取代生產(chǎn)線上的繼電器控制系統(tǒng)，開創(chuàng)了工業(yè)控制的新紀(jì)元。1971年，日本、德國、英國、法國等相繼開發(fā)了適于本國的可編程控制器，并推廣應(yīng)用2。從此之后，這項(xiàng)新得技術(shù)迅速在全球得到廣泛推廣與應(yīng)用，這項(xiàng)技術(shù)最大限度的按照人們預(yù)先的期

3、望來實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)及控制，使生產(chǎn)效率大大的提高，使繁重的生產(chǎn)至此變得簡(jiǎn)單、有序、準(zhǔn)確。在自動(dòng)化生產(chǎn)逐步普及的當(dāng)今，包裝機(jī)械自動(dòng)化程度的優(yōu)劣直接會(huì)對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率產(chǎn)生重大的影響。在工業(yè)的現(xiàn)代化生產(chǎn)中時(shí)常需要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行計(jì)數(shù)，包裝。但是這些繁雜的工作如果都讓人工去完成的話不但麻煩，而且生產(chǎn)效率低下，勞動(dòng)強(qiáng)度讓人難以忍受，這不能夠達(dá)到現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要。為了適應(yīng)現(xiàn)代化大批量生產(chǎn)一種產(chǎn)品，促進(jìn)工業(yè)現(xiàn)代化的飛速發(fā)展，增加國民經(jīng)濟(jì)，提高廣大勞動(dòng)人民的生活水平,就應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)出一套完整的自動(dòng)化生產(chǎn)線，再用這種自動(dòng)化生產(chǎn)線來取代人工完成各種各樣的繁雜工作。而且還需要有對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行計(jì)數(shù)，包裝等各道程序。生產(chǎn)自動(dòng)化技

4、術(shù)的使用大幅度的提高了工廠的經(jīng)濟(jì)效益，這在包裝業(yè)中體現(xiàn)的尤為明顯。特別是近年來，包裝生產(chǎn)線的自動(dòng)化、電子監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)的大力發(fā)展，使包裝企業(yè)以高速度、較少的停機(jī)時(shí)間和包裝故障，以及產(chǎn)品損耗減少、工傷和老毛病降低等優(yōu)點(diǎn)而獲得出色的成績(jī)。2002年11月3至7日在芝加哥舉行的國際pack expo上，我們可以看到多家自動(dòng)化公司展示的最新的包裝設(shè)備和新技術(shù)。這些經(jīng)濟(jì)實(shí)用的自動(dòng)化技術(shù)將會(huì)成為未來的發(fā)展力量?？梢娮詣?dòng)裝箱技術(shù)的應(yīng)用前景十分廣闊。 當(dāng)然由于生產(chǎn)的產(chǎn)品不同，各種類型的自動(dòng)化生產(chǎn)線的大小不一，結(jié)構(gòu)有別，功能各異。我們可以把自動(dòng)化生產(chǎn)線分為五個(gè)部分：機(jī)械本體、檢測(cè)、信息處理、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和接口部分。

5、從功能上來看，不論何種類型的自動(dòng)化生產(chǎn)線都應(yīng)具備最基本的四大功能：即運(yùn)轉(zhuǎn)功能、控制功能、檢測(cè)功能和驅(qū)動(dòng)功能。運(yùn)轉(zhuǎn)功能在自動(dòng)化生產(chǎn)線中依靠動(dòng)力源來提供。控制功能在自動(dòng)生產(chǎn)線當(dāng)中得以實(shí)現(xiàn)，是由微型機(jī)、單片機(jī)、可編程控制器或其他一些電子裝置來承擔(dān)完成的。在工作過程中，設(shè)在各部位的傳感器把信號(hào)檢測(cè)出來，控制裝置對(duì)信號(hào)進(jìn)行儲(chǔ)存、運(yùn)輸、運(yùn)算、變換等等，然后用相應(yīng)的接口電路向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出命令，完成必要的動(dòng)作。檢測(cè)功能主要有位置傳感器、直線位移傳感器、角位移傳感器等各種傳感器來實(shí)現(xiàn)。傳感器收集生產(chǎn)線上的各種信息，如：位置、溫度、壓力、流量等傳遞給信息處理部分完成控制作用。驅(qū)動(dòng)功能主要有電動(dòng)機(jī)、液壓缸、氣壓缸、

6、電磁閥、機(jī)械手或機(jī)器人等執(zhí)行機(jī)構(gòu)來完成1。2 生產(chǎn)線自動(dòng)化的發(fā)展概況2.1國內(nèi)研究的歷史及現(xiàn)狀 中國的包裝業(yè)相對(duì)于如美國和歐盟等這些發(fā)達(dá)國家而言就相當(dāng)落后，但是卻具有非常大的發(fā)展?jié)摿??？刂葡到y(tǒng)早在20世紀(jì)四十年代就已經(jīng)開始運(yùn)用了，最初的現(xiàn)場(chǎng)基地式儀表和后來的繼電器成為了控制系統(tǒng)的前身?，F(xiàn)在通常所說的控制系統(tǒng)，大多指的是采用電腦或微處理器進(jìn)行智能控制的電子系統(tǒng)，在控制系統(tǒng)多年發(fā)展的歷史上，它被稱為第三代控制系統(tǒng)。這一代系統(tǒng)以plc為代表，從70年代開始應(yīng)用以來，在輕工、電力、冶金、石油等工業(yè)過程控制中得到飛速的發(fā)展。plc，即可編程控制器，開始主要是從順序控制發(fā)展而來，但自從90年代以來，隨著通

7、信技術(shù)、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，plc的性能得到了大規(guī)模的拓展，plc的應(yīng)用范圍也逐漸向連續(xù)流程工業(yè)生產(chǎn)方面進(jìn)軍，這一應(yīng)用極大的使得自動(dòng)化生產(chǎn)線得到了前所未有的發(fā)展。 在中國，自動(dòng)化技術(shù)還沒有成熟，需要較長(zhǎng)一段時(shí)間的積累和發(fā)展，因此在以后各行業(yè)將會(huì)有足夠的空間來發(fā)展這項(xiàng)技術(shù)，這理所當(dāng)然的成為未來很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)的發(fā)展方向和趨勢(shì)。目前而言中國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展局勢(shì)也表明了十分需要各種高技術(shù)來支持，這樣才能滿足有一個(gè)比較穩(wěn)定的發(fā)展基礎(chǔ)。國家西部大開發(fā)的政策方針就必然伴隨著許多高技術(shù)的轉(zhuǎn)移，各類工業(yè)生產(chǎn)也將需要自動(dòng)化技術(shù)大力支持，因此加大發(fā)展自動(dòng)化生產(chǎn)的力度也就成為了目前以及未來必然的趨勢(shì)。相信中國經(jīng)濟(jì)跨

8、越式進(jìn)步的背景下必將有生產(chǎn)自動(dòng)化技術(shù)成熟后的深遠(yuǎn)影響。現(xiàn)階段我國自動(dòng)化市場(chǎng)有著活躍的發(fā)展?fàn)顩r，這種前提下劇烈地促進(jìn)了對(duì)各種自動(dòng)化人才的大量需求。此外，國外自動(dòng)化企業(yè)正在實(shí)施的包括人員本土化在內(nèi)的全方位戰(zhàn)略，這一舉措也使得我國對(duì)自動(dòng)化人才需求的與日驟增。 abb是一家國家著名的跨國公司，被廣大業(yè)內(nèi)人士稱為“多國部隊(duì)”。因?yàn)閍bb更加重視在它的業(yè)務(wù)發(fā)展到的任何一個(gè)地方，都毫不猶豫并全力地推行人才本土化戰(zhàn)略。2004年10月25日，abb集團(tuán)董事長(zhǎng)兼首席執(zhí)行官杜曼先生在北京的新聞發(fā)布會(huì)上曾表示：5年后，中國將取代美國和德國成為abb的第一大市場(chǎng)。為了順利實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，abb已經(jīng)制定了清晰的5點(diǎn)戰(zhàn)略，

9、其中包括培養(yǎng)本地人才。根據(jù)計(jì)劃，到2008年abb將在中國招聘新員工5000名。那時(shí)，abb在中國的雇員總數(shù)將達(dá)到約12,000名。這些目標(biāo)在此后一一得到了具體體現(xiàn)?，F(xiàn)在，與一系列的中國本土化戰(zhàn)略相對(duì)應(yīng)，更多的跨國企業(yè)都把大規(guī)模的招募計(jì)劃排上了日程安排甚至早已經(jīng)在實(shí)施。2.2國外生產(chǎn)線自動(dòng)化發(fā)展概況可編程控制器（plc）是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)工業(yè)控制裝置。隨著電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)通用技術(shù)的飛速發(fā)展，plc在硬件配置、軟件編程、通訊聯(lián)網(wǎng)功能以及模擬量控制等方面均取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，已經(jīng)成為工廠自動(dòng)化的標(biāo)準(zhǔn)配置之一。用內(nèi)部編程“軟元件”取代繼電器邏輯控制電路中的大量的時(shí)間繼電器

10、和中間繼電器簡(jiǎn)化控制線路、有效提高系統(tǒng)的可靠性，是plc的突出特點(diǎn)；根據(jù)實(shí)際工藝要求，借助于順序功能圖（sfc）和梯形圖來編制用戶程序，實(shí)現(xiàn)單臺(tái)設(shè)備或生產(chǎn)過程的順序控制，則是plc主要功能的具體體現(xiàn)3。 在許多工業(yè)比較發(fā)達(dá)的國家之中，配電系統(tǒng)的自動(dòng)化得到了各個(gè)企業(yè)甚至國家的高度重視，他們配電系統(tǒng)的自動(dòng)化已經(jīng)形成了集電容器組調(diào)節(jié)控制、變電所自動(dòng)化、遠(yuǎn)方抄表和饋線分段開關(guān)測(cè)控等系統(tǒng)于一體的配電網(wǎng)管理系統(tǒng)（dms），其功能已經(jīng)多達(dá)140余種。 另外，國外許多著名電力系統(tǒng)設(shè)備的制造廠家?guī)缀醵家呀?jīng)涉足配電系統(tǒng)自動(dòng)化領(lǐng)域，如美國cooper公司、德國西門子公司、日本東芝公司、法國施耐德公司等，他們均已經(jīng)推

11、出了具有自主產(chǎn)權(quán)的配電網(wǎng)自動(dòng)化產(chǎn)品。在這些產(chǎn)品中plc的運(yùn)用占有舉足輕重的作用，它對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。在國外，自從上個(gè)世紀(jì)30年代開始，許多機(jī)械加工企業(yè)為了大幅度提高生產(chǎn)效率，就開始采用機(jī)械化流水生產(chǎn)線的作業(yè)方式，并且大型自動(dòng)生產(chǎn)線所需要加工的對(duì)象也發(fā)生了很大的變化。但是由于生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)大量地使用繼電器，而繼電器在頻繁工作情況下使用壽命都不長(zhǎng)，這種狀況使的生產(chǎn)線的可靠性大為降低。因此許多公司為了解決這一問題而投入了大量的財(cái)力物力，直到20世紀(jì)60年代美國推出可編程邏輯控制器(programmable logic controller，plc）取代一直以來使用的繼電器控制裝置后，p

12、lc的發(fā)展開始進(jìn)入黃金時(shí)期，迅速在全球各地得到了大規(guī)模使用。20世紀(jì)末期，可編程控制器更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)控制的需要。從控制規(guī)模上來說，這個(gè)時(shí)期發(fā)展了大型機(jī)及超小型機(jī)；從控制能力上說，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各式各樣的控制場(chǎng)合；從產(chǎn)品的配套能力上來說，生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元，通訊單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的配套更加容易。21世紀(jì)的最初幾年，伴隨著現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的不斷進(jìn)步，可編程控制器重點(diǎn)發(fā)展了網(wǎng)絡(luò)通訊能力。可編程控制器在工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)層面上開始發(fā)揮重要作用。這標(biāo)志著可編程控制器已從單臺(tái)設(shè)備的控制及小型生產(chǎn)線的控制發(fā)展為石油化工、冶金鋼鐵、機(jī)械制

13、造、汽車、輕工業(yè)等領(lǐng)域的大型或集散控制系統(tǒng)中的基礎(chǔ)及骨干的設(shè)備4。 plc之所以在全球范圍內(nèi)得到廣泛推崇，它的工作原理是不可忽視的。plc的cpu中有著一種叫程序計(jì)數(shù)器的元件，它起著指示程序步存儲(chǔ)地址的作用。在指令下達(dá)之后，程序從起始步（步序號(hào)為零）起依次執(zhí)行到最終步（通常為end指令），每當(dāng)執(zhí)行一步之后計(jì)數(shù)器都要自動(dòng)加1，之后再返回起始步開始循環(huán)運(yùn)算。plc每完成一次循環(huán)操作所需的時(shí)間稱為一個(gè)掃描周期， 在掃描的過程之中要進(jìn)行4個(gè)方面的工作：以故障診斷和處理為主的公共操作;處理工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)i/o操作；執(zhí)行用戶程序和外設(shè)服務(wù)操作5。plc用梯形圖編程，在解算邏輯方面，表現(xiàn)出快速的優(yōu)點(diǎn)。3 生

14、產(chǎn)線自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì) 自動(dòng)化生產(chǎn)線是在流水線的基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展起來的。它不僅要求線體上各種機(jī)械加工裝置能自動(dòng)完成預(yù)定的各道工序級(jí)工藝過程，使產(chǎn)品成為合格品的制品，而且要求在裝卸工件、定位夾緊、工件在工序間的輸送、工件的分揀甚至包裝的方面都能自動(dòng)地進(jìn)行。為了達(dá)到這一要求，人們通過自動(dòng)輸送及其他一些輔助裝置按工序順序各種機(jī)械加工裝置連成一體，并通過液壓系統(tǒng)、氣壓系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)將各個(gè)部分動(dòng)作聯(lián)系起來，使其按照規(guī)定的程序自動(dòng)地進(jìn)行工作。我們把這種自動(dòng)工作的裝置系統(tǒng)稱為自動(dòng)化生產(chǎn)線。 現(xiàn)今階段，自動(dòng)化生產(chǎn)線應(yīng)滿足眾多的要求，主要涉及的下列幾項(xiàng)指標(biāo)：（1）提高質(zhì)量；（2）增加生產(chǎn)；（3）為適應(yīng)生產(chǎn)變化而

15、更換模具的時(shí)間短；（4）生產(chǎn)過程的監(jiān)控；（5）操作人員的安全。 為了滿足上述要求，自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用增加了下列任務(wù)：（1）收集與管理產(chǎn)品及機(jī)器參數(shù)。這個(gè)任務(wù)的增加可以提高工作效率，同時(shí)也可給設(shè)備的維護(hù)提供方便。（2）存儲(chǔ)最佳生產(chǎn)數(shù)據(jù)，為連續(xù)生產(chǎn)過程制作實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及自動(dòng)糾正加工數(shù)據(jù)1。 自動(dòng)化生產(chǎn)線所涉及的技術(shù)領(lǐng)域是很廣泛的，所以它的發(fā)展、完善是與各種相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步及互相滲透是緊密相連的。因而自動(dòng)化生產(chǎn)線的發(fā)展概況就必須以整個(gè)支持自動(dòng)化生產(chǎn)線有關(guān)技術(shù)的發(fā)展聯(lián)系起來。技術(shù)應(yīng)用發(fā)展如下：（1）應(yīng)用可編程控制器（plc）技術(shù)：plc主要以順序控制作為主要的控制方式， 而以回路的各種調(diào)節(jié)作為輔住功能的一種

16、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。它不僅能夠完成邏輯運(yùn)算、時(shí)間控制、數(shù)量計(jì)量和對(duì)工作過程的記憶等功能，而且能對(duì)開關(guān)控制量和模擬數(shù)據(jù)量實(shí)現(xiàn)大范圍地控制。可編程控制器（plc）技術(shù)的運(yùn)用完美地解決了工業(yè)上控制用的計(jì)算機(jī)諸多難題，比如復(fù)雜的程序編程，由于外部接口的不標(biāo)準(zhǔn)引起的組合復(fù)雜問題，各種生產(chǎn)機(jī)械的不合理運(yùn)用導(dǎo)致的資源浪費(fèi)以及適應(yīng)能力差等各種缺陷。但是運(yùn)用plc技術(shù)就能非常好的解決這些問題，于是大量的傳統(tǒng)順序控制器被其廣泛所取代。（2） 應(yīng)用機(jī)械手、機(jī)械人技術(shù)：在現(xiàn)代化自動(dòng)生產(chǎn)線中工件的裝卸及自身的夾緊定位，工件在各個(gè)階段的傳送，排除生產(chǎn)過程中的各種加工余量和生產(chǎn)線包裝等方面，機(jī)械手技術(shù)都得到了廣泛的運(yùn)用。而新一

17、代的機(jī)器人正在火熱的研發(fā)當(dāng)中，它具有傳統(tǒng)機(jī)器人所不具備的許多操作技能，而且更加的智能化，具備許多人類具備的感知能力。并且這種機(jī)器人判斷，應(yīng)急能力均達(dá)到了一個(gè)新的高度能。這些技術(shù)正逐漸應(yīng)用到自動(dòng)生產(chǎn)線中。（3） 應(yīng)用傳感技術(shù)：隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，新材料不斷地被開發(fā)出來，不斷出現(xiàn)的各式物理效應(yīng)，一個(gè)新興的科學(xué)體系誕生-傳感器應(yīng)用技術(shù)。隨著 “智能傳感器”加載的微型處理器的廣泛運(yùn)用，傳感技術(shù)在自動(dòng)生產(chǎn)線的生產(chǎn)中起到了不可忽視的作用，他被大量的運(yùn)用于各種復(fù)雜的自動(dòng)控制程序監(jiān)視。（4）應(yīng)用液壓和氣壓傳動(dòng)技術(shù)：特別是氣動(dòng)技術(shù)，由于使用的是取之不盡的的空氣作為介質(zhì)，具有傳動(dòng)反應(yīng)快、動(dòng)作迅速、氣動(dòng)元件制作容易、成本小和便于集中供應(yīng)和長(zhǎng)距離輸送等優(yōu)點(diǎn)。而引起人們的普遍重視。氣動(dòng)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)領(lǐng)域。在各行各業(yè)，特別是在自動(dòng)線中得到迅速發(fā)展和廣泛地應(yīng)用。（5）應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛躍發(fā)展：就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛躍，無論是現(xiàn)場(chǎng)總線還是工業(yè)太網(wǎng)絡(luò)，使得自動(dòng)線中的各個(gè)控制單元構(gòu)成一個(gè)協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)的整體。7 總之，所有這些支持自動(dòng)線的機(jī)電一體化技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，使得自動(dòng)線功能更加齊全、完善、先進(jìn)，從而能完成技術(shù)性更加復(fù)雜的操作和生產(chǎn)線裝配工藝要求