包裝機(jī)電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作

1、 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第第 I 頁頁 共共 II 頁頁目 錄目 錄.I引言.11 緒論.11.1 課題研究背景.11.2 國內(nèi)外食品包裝機(jī)的研究狀況及發(fā)展趨勢.21.2.1 國產(chǎn)食品包裝機(jī)的發(fā)展情況.31.2.2 國外食品包裝機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r.31.3 課題研究的目的及意義.52 立式食品包裝機(jī)電氣控制方案設(shè)計(jì).62.1 立式食品包裝機(jī)的工藝流程.62.1.1 結(jié)構(gòu)原理圖.62.1.2 系統(tǒng)工作循環(huán)過程.62.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要任務(wù).72.3 設(shè)計(jì)要求.82.4 方案設(shè)計(jì).83 立式食品包裝機(jī)電氣控制系統(tǒng)主回路的設(shè)計(jì).93.1 包裝機(jī)主電

2、路設(shè)計(jì).93 .2 主要電器設(shè)備計(jì)算及選型.93.2.1 立式食品包裝機(jī)的主要電器設(shè)備.93.2.2 主電機(jī)電氣控制線路設(shè)計(jì)及設(shè)備選擇.173.2.3 打碼機(jī)電氣控制線路設(shè)計(jì)及設(shè)備選擇.183.2.4 加熱器電氣控制線路設(shè)計(jì)及設(shè)備選擇.193.2.5 三相電源線路和控制線路設(shè)計(jì)及設(shè)備選擇.203.5.2 三相電源線路主要設(shè)備的計(jì)算和選擇.214 立式食品包裝機(jī)電氣系統(tǒng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).224.1 可編程控制器（PLC）.224.1.1 PLC 的構(gòu)成及各部件的功能 .22 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第第 II 頁頁 共共 II 頁頁4.2 A

3、D 模塊 FX2N-4AD.234.3 電源電壓欠壓和過壓保護(hù)的實(shí)現(xiàn).264.3.1 電壓變送器.264.3.2 欠壓、過壓、過流保護(hù)的實(shí)現(xiàn) .274.4 過流保護(hù).284.4.1 電流變送器及電流互感器.284.4.2 過流保護(hù)梯形圖.304.5 溫度自動控制.304.5.1 溫度傳感器.304.5.2 溫度自動控制梯形圖.314.6 計(jì)數(shù)器與顯示模塊設(shè)計(jì).314.6.1 LED 數(shù)碼管.314.6.2 計(jì)數(shù)器與顯示模塊的設(shè)計(jì).324.7 立式食品包裝機(jī)電氣控制 PLC 程序設(shè)計(jì).335 安裝與調(diào)試.345.1 安裝要求.345.2 安裝前期準(zhǔn)備.345.3 安裝前期準(zhǔn)備.355.4 線路檢

4、查與調(diào)試.356 結(jié)論.37謝 辭.38參考文獻(xiàn).39附 錄 1.40附 錄 2.41附 錄 3.42附 錄 5.47 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第第 1 頁頁 共共 50 頁頁引言包裝行業(yè)是直接為提高人民生活質(zhì)量服務(wù)的新興行業(yè)。隨著社會的發(fā)展、人民生活水平的提高，人們對產(chǎn)品的包裝質(zhì)量提出了越來越高的要求。其中，與人民生活密切相關(guān)的粉粒狀物料，如食鹽、味精等日用食品，麥片等營養(yǎng)食品，都要精確的定量包裝。這些物料如果用手工定量包裝，勞動強(qiáng)度大，速度慢，經(jīng)濟(jì)效益差。此外手工包裝往往不能滿足衛(wèi)生要求。因此，需要采用包裝機(jī)械。包裝機(jī)械是現(xiàn)代包裝工

5、業(yè)的基本設(shè)備。包裝機(jī)械是使產(chǎn)品包裝實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動化的根本保證。它能夠大幅度地提高生產(chǎn)效率；降低勞動強(qiáng)度，改善勞動條件；保護(hù)環(huán)境，節(jié)約原材料，降低產(chǎn)品成本；有利于被包裝產(chǎn)品的衛(wèi)生，提高產(chǎn)品包裝質(zhì)量，增強(qiáng)市場銷售的競爭力；由于包裝機(jī)械的計(jì)量準(zhǔn)確，產(chǎn)品包裝的外形美觀、整齊、統(tǒng)一、封口嚴(yán)密，提高了產(chǎn)品包裝的質(zhì)量，增強(qiáng)了產(chǎn)品銷售的競爭力，可獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益；延長產(chǎn)品的保質(zhì)期，方便產(chǎn)品的流通。包裝機(jī)械保證包裝產(chǎn)品質(zhì)量高、生產(chǎn)效率高、品種多、生產(chǎn)環(huán)境好、生產(chǎn)成本低、環(huán)境污染小，因而獲得較強(qiáng)的市場競爭能力，帶來巨大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。近年來隨著食品市場需求的不斷變更，我國食品包裝機(jī)械得到了飛速發(fā)展，包裝

6、機(jī)械向機(jī)電一體化、智能化、自動化方面發(fā)展。當(dāng)前包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)和制造水平也在不斷提高，特別是自動控制技術(shù)、檢測傳感技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了包裝機(jī)械的控制系統(tǒng)發(fā)生了巨大變化，變頻調(diào)速技術(shù)、可編程序控制技術(shù)、溫度控制技術(shù)等在包裝機(jī)械中的應(yīng)用越來越廣泛，使包裝機(jī)械向著高效率、高自動化和高質(zhì)量的方向發(fā)展。1 緒論自動制袋充填食品包裝機(jī)采用卷筒式包裝材料，在機(jī)上實(shí)現(xiàn)自動制袋、充填、封口、打印、計(jì)數(shù)等全部包裝工序。適用于粉狀、顆粒、塊狀、流體及膠體狀物料的包裝，特別以小食品、顆粒沖劑、速溶食品的包裝應(yīng)用最為廣泛。按總體布局分為立式和臥式兩大類。下面我們以食品包裝中應(yīng)用最多的立式連續(xù)制袋三邊封口包裝機(jī)了解

7、食品包裝的發(fā)展過程。1.1 課題研究背景我國食品工業(yè)發(fā)展迅速， “十五”期間發(fā)展速度達(dá)到 18%-21%。食品包裝機(jī)械形成行業(yè)已 20 多年，相對于食品工業(yè)，還是一個(gè)新行業(yè)。這 20 多年來又是世界技術(shù)發(fā)展最快的時(shí)期，新技術(shù)不斷在行業(yè)上應(yīng)用。而國內(nèi)行業(yè)的基礎(chǔ)薄弱，技術(shù)及科研力量不足，其發(fā)展相對滯后，在某種程度上拖了食品和包裝工業(yè)的后腿?？傮w發(fā)展雖然較快，但食品及包裝工業(yè)發(fā)展更快。2021 年，食品和包裝機(jī)械工業(yè)總產(chǎn)值約為 620 億元，而國內(nèi)市場需求達(dá)到 850 億元， 預(yù)計(jì)到 2021 年，國內(nèi)行業(yè)總產(chǎn)值可達(dá)到 1300 億元 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)

8、（論文）報(bào)告用紙 第第 2 頁頁 共共 50 頁頁（現(xiàn)價(jià)） ，而市場需求可能達(dá)到 2021 億元。這個(gè)市場的空間將會引來國外設(shè)備填補(bǔ)?！笆晃濉币?guī)劃的目標(biāo)是要縮小這個(gè)空間，為食品工業(yè)趕上世界先進(jìn)水平，為“包裝大國”向“包裝強(qiáng)國”邁進(jìn)，提供先進(jìn)的技術(shù)裝備，讓進(jìn)口設(shè)備在國內(nèi)市場上只起到拾遺補(bǔ)缺的作用。這就要求國內(nèi)食品和包裝機(jī)械的年發(fā)展速度超過 18%，新產(chǎn)品產(chǎn)值率達(dá)到 25%。目前，世界經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家對包裝機(jī)械的研發(fā)十分重視，集機(jī)、電、光、聲、磁為一體的高新技術(shù)產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。生產(chǎn)高效率化、資源高利用化、產(chǎn)品節(jié)能化、新技術(shù)實(shí)用化和科研成果商業(yè)化，已成為世界各國包裝機(jī)械發(fā)展的趨勢；這也是我國包裝機(jī)械業(yè)的

9、發(fā)展方向。對于我國的包裝機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)，并不是求大求全，而應(yīng)是求精求專。美國、日本、意大利的包裝機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)大部分規(guī)模不大，但專業(yè)化程度很高，這是值得我們借鑒的。當(dāng)前我國食品和包裝機(jī)械的一個(gè)突出問題是新產(chǎn)品開發(fā)周期長、模仿多、創(chuàng)新少，這不僅與設(shè)計(jì)人員的技術(shù)水平有關(guān)，也和相關(guān)行業(yè)的發(fā)展有關(guān)。國際先進(jìn)的作法是運(yùn)用仿真技術(shù)，由計(jì)算機(jī)自動合成三維模型，將過去曾經(jīng)發(fā)生過的生產(chǎn)線故障數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，即可演示實(shí)際工況，在用戶面前根據(jù)需要進(jìn)行修改。計(jì)算機(jī)合成速度快，修改工作迅速方便，如果用戶的某些要求達(dá)不到，計(jì)算機(jī)也會告訴你，免除以后的糾紛。由計(jì)算機(jī)完成的仿真技術(shù)，縮短了包裝機(jī)械（生產(chǎn)線）的設(shè)計(jì)周期，客戶的滿意

10、度也大大提高。隨著中國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展以及人們生活質(zhì)量的提高，國內(nèi)對于微波食品、休閑食品及冷凍食品等方便食品的需求量不斷增加，這將直接帶動相關(guān)食品包裝的需求，令國內(nèi)食品與包裝機(jī)械業(yè)可在較長時(shí)間內(nèi)維持增長。同時(shí)，消費(fèi)者對食品及其包裝要求正在不斷提高。目前，食品包裝機(jī)械的研發(fā)正朝著高速、多功能化及控制智能化的方向發(fā)展，以適應(yīng)市場需求。為滿足交貨期的要求和降低工藝流通成本的需要，未來食品包裝機(jī)械要求能夠進(jìn)行高速生產(chǎn)。同時(shí)對一些產(chǎn)品，還要求包裝機(jī)械和生產(chǎn)機(jī)械相銜接，還可采用連續(xù)工作或多頭工作方式。此外，還必須降低廢品率及故障率，使正常的生產(chǎn)率得以提高，發(fā)展趨勢是使包裝機(jī)械進(jìn)一步智能化?，F(xiàn)代消費(fèi)者追求食品口

11、味的豐富性，食品生產(chǎn)趨向于多品種、小批量。與此相應(yīng)，具有多種切換功能，能適應(yīng)多種包裝材料和模具更換的包裝機(jī)才能夠適應(yīng)市場的需求。為使包裝機(jī)械具有良好的柔性和靈活性，提高自動化程度，須大量采用微電腦技術(shù)、模塊技術(shù)和單元組合形式。例如，德國生產(chǎn)的制袋真空包裝機(jī)，可集制袋、稱重、充填、抽真空、封口等多種功能于一體，方便快捷。目前，國內(nèi)食品廠的大部分包裝工作，特別是較復(fù)雜的包裝物品的排列、裝配等工作基本上是人工操作，這可能造成被包裝產(chǎn)品的污染。這種狀況極需得到改變。今后，工業(yè)機(jī)器人、微電子、電腦、智能型和圖像傳感技術(shù)也將會得到越來越廣 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（

12、論文）報(bào)告用紙 第第 3 頁頁 共共 50 頁頁泛應(yīng)用,促使包裝機(jī)械日趨自動化。1.2 國內(nèi)外食品包裝機(jī)的研究狀況及發(fā)展趨勢1.2.1 國產(chǎn)食品包裝機(jī)的發(fā)展情況改革開放以來，食品包裝機(jī)械行業(yè)通過引進(jìn)、消化、吸收和自主創(chuàng)新，已經(jīng)生產(chǎn)出了可以替代進(jìn)口的灌裝機(jī)、制袋充填封口包裝機(jī)、熱收縮包裝機(jī)、貼標(biāo)機(jī)、打碼機(jī)、噴碼機(jī)、真空包裝機(jī)、多功能枕式糖果包裝機(jī)、高速 PET 吹瓶機(jī)等。如今我國的食品包裝技術(shù)正在成為一項(xiàng)跨學(xué)科的系統(tǒng)工程，一批國產(chǎn)品牌的食品包裝機(jī)械已經(jīng)達(dá)到或正在努力趕超世界先進(jìn)水平。包裝材料的國產(chǎn)化使國產(chǎn)制袋充填封口機(jī)的技術(shù)也逐漸成熟起來，其中臥式和立式自動制袋裝填封口包裝機(jī)在包括餅干在內(nèi)的食品

13、包裝上立下了汗馬功勞。制袋充填封口包裝機(jī)的發(fā)展經(jīng)歷了從單邊封到兩邊、三邊或者四邊封，控制技術(shù)從初級到高級的發(fā)展過程?，F(xiàn)在的國產(chǎn)制袋機(jī)性能已經(jīng)比較穩(wěn)定，自動化程度有了不斷的提高。如配備了光電檢測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)光標(biāo)的準(zhǔn)確定位，保證了包裝封口和剪切工序的精度。為了防止含水多的餅干氧化變質(zhì)，在食品包裝機(jī)上還增添了充氣的功能，通過注入氮?dú)饣蛘叨趸己偷獨(dú)獾幕旌蠚怏w，防止了微生物的生長，這些氣調(diào)包裝技術(shù)顯著地提高了餅干類點(diǎn)心的保質(zhì)期。國產(chǎn)的制袋、充填、封口包裝機(jī)還在糕點(diǎn)類的食品如蛋糕、年糕、桃酥、月餅以及顆粒、片狀食品包裝中得到了推廣應(yīng)用。為了滿足我國品種繁多的食品包裝的需求，30 年來，包裝行業(yè)相繼開發(fā)出

14、了包裝托盤的半自動熱收縮包裝機(jī)；包裝液體食品的液體食品軟包裝機(jī)；包裝顆粒食品的顆粒包裝機(jī)；包裝醬狀食品的醬狀包裝機(jī)；包裝藥品、保健食品的泡罩包裝機(jī)；包裝油炸膨化食品和油炸土豆片的真空包裝機(jī)和充氮包裝機(jī)以及吸塑包裝機(jī)等。食品包裝機(jī)械行業(yè)初步形成了品種多、門類比較齊全的行業(yè)格局。特別是最近 10 年，伴隨世界食品包裝機(jī)械技術(shù)水平的不斷提高，中國的食品包裝機(jī)械行業(yè)通過借鑒國際先進(jìn)技術(shù)，對現(xiàn)有的包裝機(jī)械進(jìn)行技術(shù)升級和創(chuàng)新，促使國產(chǎn)包裝機(jī)械又上了一個(gè)檔次。比如立式袋成型充填封口設(shè)備改變了單一品種和單一功能，實(shí)現(xiàn)了在同一臺設(shè)備上除了可以完成包裝成型、物料的充填封口等工序外，還可以完成液體、黏稠流體、粉體、

15、顆粒狀等多種類食品物料的包裝。在計(jì)量和充填裝置方面，各種計(jì)量和充填技術(shù)得到了應(yīng)用。如根據(jù)物料的性質(zhì)，分別采用稱重法計(jì)量和充填、螺桿法計(jì)量和充填、容杯法計(jì)量和充填、記數(shù)法計(jì)量和充填、液體法計(jì)量和灌裝。為了提高不規(guī)則物料的充填精度，近年來計(jì)算機(jī)技術(shù)在固體計(jì)量充填包裝機(jī)上得到了推廣，組合式定量充填包裝技術(shù)即電腦組合秤的應(yīng)用大大的提高了充填速度和充填精度。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第第 4 頁頁 共共 50 頁頁1.2.2 國外食品包裝機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r國外食品包裝機(jī)械設(shè)備的技術(shù)水平普遍比較高。微電腦廣泛用于生產(chǎn)過程的自動控制。國外包裝機(jī)械采用計(jì)算機(jī)

16、控制工序和加工程式化，并配備各種參數(shù)計(jì)量裝置，使包裝、計(jì)量檢測一機(jī)完成。設(shè)備材質(zhì)好，生產(chǎn)中衛(wèi)生和質(zhì)量有保證。設(shè)備一般都采用不銹鋼制造，并十分重視空瓶、實(shí)瓶和自動檢驗(yàn)設(shè)備的原地高速、高效清洗等，以保證產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到高度衛(wèi)生。國外的食品包裝與分裝新方法有：小型商用集裝箱和塑料薄膜食品包裝。小型商用集裝箱是一種便于食品用機(jī)械裝御、搬運(yùn)和倉儲的裝貨箱子。它的特點(diǎn)是有統(tǒng)一的規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)，以適應(yīng)機(jī)械與自動化的需要，同時(shí)又便于食品的出入庫，便于清點(diǎn)箱內(nèi)貨物的數(shù)量。有足夠的強(qiáng)度，可以反復(fù)周轉(zhuǎn)使用，并能保證食品的安全。塑料薄膜食品包裝。在國外，隨著塑料機(jī)械工業(yè)的發(fā)展，塑料薄膜作為內(nèi)包裝應(yīng)用日廣，除常見的塑料薄膜袋外，

17、最近又有以下幾種新的塑料薄膜包裝方法：熱縮包裝。熱縮薄膜一般很薄，透明度好，顧客可以直接觀察食品。例如可以包裝一只凍雞，一袋凍肉，一袋凍魚等。熱縮包裝除具有運(yùn)銷方便，透明度好，外觀好看，包裝牢固，減少包裝體積，保持清潔等優(yōu)點(diǎn)外，其所用的包裝機(jī)械設(shè)備也比較簡單。目前，在國外這種包裝方法很流行。充氣包裝。在熱縮包裝內(nèi)，充以惰性氣體，這樣可以抑制細(xì)菌繁殖，延長食品的保存期限。真空包裝。 用塑料薄膜將食品包好并封口后，再把里邊的空氣用真空泵抽出。這樣可以防蟲，防腐，防潮，使食品不易變質(zhì)。自動化真空包裝機(jī)已在國外廣泛使用。國際上包裝和食品機(jī)械的發(fā)展是以大客戶的要求為目標(biāo)，帶動相關(guān)機(jī)械的發(fā)展。大客戶的要求

18、主要體現(xiàn)在以下方面：一是對生產(chǎn)效率要求越高越好。這樣可以降低產(chǎn)品的成本，滿足交貨期。高速包裝機(jī)要求與前道工序要有相關(guān)銜接，不需搬運(yùn)環(huán)節(jié)，包括控制銜接，整個(gè)生產(chǎn)線按生產(chǎn)及包裝工序排列要做到倒序啟動，順序停機(jī)。如冷灌裝生產(chǎn)線，從塑料原料自動上線到飲料灌裝及大包裝碼垛全部自動在封閉車間內(nèi)進(jìn)行。二是可適應(yīng)產(chǎn)品的更新變化。包裝機(jī)械要具有很高的柔性和靈活性，生產(chǎn)線允許在一定的尺寸范圍內(nèi)包裝物大小可以變化。因?yàn)楫a(chǎn)品的生命周期遠(yuǎn)短于設(shè)備使用壽命，變更產(chǎn)品及包裝不至于更換昂貴的包裝生產(chǎn)線。三是設(shè)備常見故障迅速排除。解決方案預(yù)先輸入電腦，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)常見的故障時(shí)可以自行診斷，亦可實(shí)行遠(yuǎn)程診斷并排除故障。四是要求具有

19、自動識別功能。一方面，可以實(shí)現(xiàn)自動識別包裝材料的厚度、硬度、反彈力等，通過電腦反饋到機(jī)械手調(diào)整動作幅度，保證不反彈；另一方面，讓各種不同的產(chǎn)品，如形狀各異的巧克力或點(diǎn)心等，裝到同一盒中，其排列是有規(guī)律的。生產(chǎn)線傳遞的產(chǎn)品是無序的，可用探頭掃描，確定不同形狀的物料位置，再反饋到不同的 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第第 5 頁頁 共共 50 頁頁機(jī)械手，它會準(zhǔn)確無誤地將物品按準(zhǔn)確的位置及方向放入托盤中，快速而且準(zhǔn)確，排除人工操作的視覺及手指的疲勞。五是可以盡量減少環(huán)境污染。減少包括噪聲、粉塵污染，并盡量減少廢棄物，在食品加工過程中尤為重要。食品

20、原料在加工時(shí)不僅收獲主要產(chǎn)品，如玉米加工，產(chǎn)品除了玉米淀粉外，還有玉米油、色拉油、人造黃油、葡萄糖、玉米蛋白及飼料，以及污水處理等生產(chǎn)全過程，均為自動化。沒有廢棄物、沒有污染，其價(jià)值已大大超過玉米淀粉的價(jià)值。1.3 課題研究的目的及意義食品包裝中應(yīng)用最多的是立式包裝機(jī)。整機(jī)包括幾大部分：傳動系統(tǒng)、包裝材料供送系統(tǒng)、袋成型裝置、縱封裝置、橫封及切斷裝置、物料供給裝置以及監(jiān)測裝置等。據(jù)調(diào)查，我國現(xiàn)有制袋-充填-封口食品包裝機(jī)存在以下主要問題：（1）包裝精度低。目前我國此類包裝機(jī)械的包裝精度（計(jì)量精度）均在23之間，有的還在3%以上，而國外同類設(shè)備的包裝精度都在1以下，而且穩(wěn)定可靠。（2）包裝速度低

21、。目前國產(chǎn)包裝機(jī)的包裝速度，小袋包裝在60120袋分之間，包裝速度超過80袋/分時(shí)包裝質(zhì)量將下降；中袋包裝為3560袋/分。國外設(shè)備的包裝速度已達(dá)到小袋包裝為1200袋分，中袋包裝為160袋分。（3）封口質(zhì)量難以保證。（4）包裝機(jī)的橫封機(jī)構(gòu)運(yùn)動形式的不合理，將導(dǎo)致封口質(zhì)量問題。我國現(xiàn)有一些包裝機(jī)采用縱橫封加熱裝置一體或傳送袋與縱封一體，此封口形式工作速度低，封口質(zhì)量差；本文設(shè)計(jì)了立式食品包裝機(jī)的電氣控制系統(tǒng)，希望可以實(shí)現(xiàn)提高生產(chǎn)效率、降低勞動強(qiáng)度、操作控制方便、降低產(chǎn)品成本、實(shí)現(xiàn)包裝的外形整齊統(tǒng)一、封口嚴(yán)密、適應(yīng)現(xiàn)代社會的快節(jié)奏等，對實(shí)現(xiàn)包裝機(jī)的自動化具有重要的實(shí)踐意義。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)

22、設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第第 6 頁頁 共共 50 頁頁2 立式食品包裝機(jī)電氣控制方案設(shè)計(jì)2.1 立式食品包裝機(jī)的工藝流程2.1.1 結(jié)構(gòu)原理圖主電機(jī)作為整臺機(jī)器的動力源，帶動拉膜機(jī)構(gòu)，傳送裝置，袋成型裝置等，橫封和縱封機(jī)構(gòu)由橫封縱封電機(jī)帶動。打印功能由油墨打碼機(jī)實(shí)現(xiàn)。2.1.2 系統(tǒng)工作循環(huán)過程 當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入正常工作狀態(tài)時(shí)，主電機(jī)帶動拉膜機(jī)構(gòu)，傳送裝置，卷膜包裝材料通過導(dǎo)向輥經(jīng)成型器對折后，縱封電機(jī)帶動熱封器進(jìn)行縱縫連續(xù)封合。于此同時(shí)，計(jì)量裝置將計(jì)量好的物料充填入袋，然后縱封電機(jī)停轉(zhuǎn)，最后由橫封電機(jī)帶動橫封輥完成 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙桂

23、林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第第 7 頁頁 共共 50 頁頁橫封和切斷成單個(gè)成品袋。完成一次包裝，系統(tǒng)循環(huán)工作。 圖 2-2 一次包裝流程圖2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要任務(wù)設(shè)計(jì)就是根據(jù)題目的要求而對硬件和軟件進(jìn)行規(guī)劃，并選擇最合適的硬件電路和軟件程序來達(dá)到目的。硬件設(shè)計(jì)是通過對設(shè)計(jì)要求的分析，對各種元器件的了解，而得出分立元件與集成塊的某些連接方法，以達(dá)到設(shè)計(jì)的功能要求。并且把這些元器件焊接在一塊電路板上。它包括對各種元器件的功能和接法的了解，以及對各種元器件的選擇和設(shè)計(jì)方案的選擇。軟件設(shè)計(jì)是分析設(shè)計(jì)的硬件用程序?qū)崿F(xiàn)其功能，并且調(diào)試優(yōu)化產(chǎn)品功能。本文利用 PLC 控制立式食品包裝機(jī)電氣控制

24、系統(tǒng)。設(shè)計(jì)過程中最關(guān)鍵的兩個(gè)部分：系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)和控制軟件的編寫。這也是在設(shè)計(jì)過程中需要解決的最關(guān)鍵的問題。（1）硬件問題包裝機(jī)控制系統(tǒng)的硬件主要有3大部分，即主電路及主電路控制部分、溫度檢測及顯示部分和成品數(shù)量統(tǒng)計(jì)及顯示部分。主電路部分由電機(jī)及其相關(guān)的低壓控制電器組成，由PLC對低壓控制電器進(jìn)行控制。溫度檢測部分主要由溫度傳感器及溫度變送器組成，它對封合溫度進(jìn)行控制，并將當(dāng)前溫度顯示出來。硬件的設(shè)計(jì)需要PLC、傳感器及電機(jī)的相關(guān)知識。在解決這一問題的過程中，需要查閱大量資料，結(jié)合所學(xué)知識，向老師獲取幫助。（2）軟件問題軟件設(shè)計(jì)主要包括溫度自動控制和電壓、電流監(jiān)測。溫度自動控制程序是將傳感器輸

25、入的溫度模擬量通過PLC的AD模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，送入PLC與預(yù)設(shè)值比較，然后 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第第 8 頁頁 共共 50 頁頁控制加熱電路的通斷。電壓監(jiān)測程序要通過電壓變送器輸入當(dāng)前的三相電壓，與預(yù)設(shè)值比較，保證電路的正常工作；電流監(jiān)測程序要通過電流變送器輸入當(dāng)前主電機(jī)的電流值，與預(yù)設(shè)值比較，保證主電機(jī)免于過熱而損壞。要對程序進(jìn)行多次調(diào)試，分塊編程。對各個(gè)子程序塊所解決的問題要相當(dāng)明確。最后在制作完成硬件電路板后要調(diào)試出設(shè)計(jì)要求的功能。2.3 設(shè)計(jì)要求具體要實(shí)現(xiàn)的功能為：(1) 系統(tǒng)運(yùn)行在正常工作狀態(tài)時(shí)，食品包裝好后統(tǒng)計(jì)并顯示成

26、品的數(shù)量。(2) 系統(tǒng)運(yùn)行在正常工作狀態(tài)時(shí)，封口溫度能控制在預(yù)定范圍，并顯示當(dāng)前溫度值。(3) 當(dāng)系統(tǒng)電壓低于 0.75 倍額定電壓時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)迅速切斷總電源開關(guān)。(4) 當(dāng)系統(tǒng)電壓高于 1.15 倍額定電壓時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)迅速切斷總電源開關(guān)。(5) 當(dāng)主電機(jī)電路電流高于 1.05 倍額定電流時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)迅速切斷主電機(jī)電路。2.4 方案設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)按下面思路展開：根據(jù)設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)的基本功能，大致可分為信號輸入，信號控制，信號處理這三個(gè)部分。(1) 溫度信號輸入部分通過溫度傳感器來檢測封口溫度，并由溫度變送器將溫度信號轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)的電壓或電流等模擬量；電壓信號輸入部分通過電壓變送器來監(jiān)測線路電壓，并轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)的

27、電壓或電流等模擬量；電流信號輸入部分通過電流變送器來監(jiān)測主電機(jī)電流，并轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)的電壓或電流等模擬量。(2) 信號控制部分是通過 PLC 控制方式實(shí)現(xiàn)對設(shè)計(jì)要求的準(zhǔn)確操作。(3) 信號處理部分是通過數(shù)碼管顯示溫度和成品數(shù)量來實(shí)現(xiàn)控制部分的要求。為了能夠?qū)崿F(xiàn)上述功能，輸入部分可選用-40350的溫度傳感器、0500V 的電壓變送器以及 05A 的穿孔穿芯一體化電流變送器；控制部分選用 PLC 來實(shí)現(xiàn)精確控制；用數(shù)碼管輸出顯示。 因此，總的設(shè)計(jì)思路為：當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，通過光電開關(guān)檢測有無卷膜包裝材料，若連續(xù)檢測不到，則 PLC 控制報(bào)警動作，并顯示當(dāng)前已包裝完成成品數(shù)量；封口溫度通過溫度變送器將

28、當(dāng)前溫度輸入 PLC 的 AD 模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，然后送人 PLC 與預(yù)設(shè)值比較，當(dāng)加熱到預(yù)設(shè)上限值停止加熱，低于溫度下限值則加熱，并顯示當(dāng)前溫度；系統(tǒng)電壓通過電壓變送器輸入 PLC 的 AD 模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字量與 PLC 內(nèi)預(yù)設(shè)值比較，當(dāng)系統(tǒng)電壓大于 1.15 倍額定電壓或小于 0.75 倍額定電壓時(shí)斷開總電源；主電機(jī)電流通過電流變送器輸入 PLC 的 AD 模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字量與 PLC 內(nèi)預(yù)設(shè)值比較，當(dāng)電流大于 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第第 9 頁頁 共共 50 頁頁1.05 倍的額定電流時(shí)斷開主電機(jī)電路。3 立式食品包裝機(jī)電氣控制系統(tǒng)

29、主回路的設(shè)計(jì)3.1 包裝機(jī)主電路設(shè)計(jì) 根據(jù)要求：主電機(jī)有過載保護(hù)和短路保護(hù)功能；電源有欠壓保護(hù)和過壓保護(hù)功能；當(dāng)電源電壓（線電壓）小于 0.75UN時(shí),要求控制系統(tǒng)產(chǎn)生欠壓保護(hù)；當(dāng)電源電壓（線電壓）大于 1.15UN 時(shí)，要求電氣控制系統(tǒng)產(chǎn)生過壓保護(hù)。同時(shí)要求顯示溫度和成品計(jì)數(shù)。從而主電路設(shè)計(jì)如下：圖 3-1 立式食品包裝機(jī)電氣控制系統(tǒng)主電路原理圖3 .2 主要電器設(shè)備計(jì)算及選型3.2.1 立式食品包裝機(jī)的主要電器設(shè)備(1)主電動機(jī)的選擇電動機(jī)（Motors）是把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的設(shè)備，分布于各個(gè)用戶處，電動機(jī)按使用電源不同分為直流電動機(jī)和交流電動機(jī)，電力系統(tǒng)中的電動機(jī)大部分是交流電機(jī)，可以是

30、同步電機(jī)或者是異步電機(jī)（電機(jī)定子磁場轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速不保持同步速） 。YCT 系列電磁調(diào)速電動機(jī)是一種控制簡單的交流調(diào)速電動機(jī)，由 Y 系列三相異步 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第第 10 頁頁 共共 50 頁頁電動機(jī)，渦流離合器(又稱電磁轉(zhuǎn)差離合器或滑差離合器)和測速發(fā)電機(jī)組成，通常與JD 系列、TKZ 系列控制器(或其他控制裝置)組成一套具有測速負(fù)反饋系統(tǒng)的交流無級調(diào)速驅(qū)動裝置，能在比較寬廣的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)進(jìn)行平滑的無級調(diào)速。它的結(jié)構(gòu)和原理將在下面的章節(jié)介紹。我國生產(chǎn)的 Y 系列三相異步電機(jī)具有高效、節(jié)能、性能好、振動小、噪聲低、壽命長、

31、可靠性高、維護(hù)方便、起動轉(zhuǎn)矩大等優(yōu)點(diǎn)。Y 系列電動機(jī)應(yīng)用于無特殊要求的機(jī)械設(shè)備、農(nóng)業(yè)機(jī)械、食品機(jī)械、風(fēng)機(jī)、水泵、機(jī)床、拌攪機(jī)、空氣壓縮機(jī)等。Y 系列電機(jī)容量在 4KW 以上的都是三角形聯(lián)結(jié)，額定電壓為 380V，起動時(shí)，先將定子繞組接成星形，這時(shí)加在每相繞組上的電壓是電源電壓除以 3(約等于 220V)。電機(jī)起動后，再改接到三角形聯(lián)結(jié)，此時(shí)電機(jī)端電壓為額定值。電機(jī)起動時(shí)接成星形，起動電流只有原來三角形聯(lián)結(jié)的 1/3。但起動轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)降低，因?yàn)殡姍C(jī)的轉(zhuǎn)矩與所加的電壓的平方成正比，所以起動時(shí)接成星形，起動轉(zhuǎn)矩也只有原來三角形聯(lián)結(jié)的 1/3。但對 Y 系列電機(jī)而言，因?yàn)樗钠饎愚D(zhuǎn)矩大，其平均值為額定

32、轉(zhuǎn)矩的 1.96 倍，故采用星-三角起動不僅適用與輕載起動的場合，也可用于較重負(fù)載起動的場合。如果 Y 系列電機(jī)容量大于 4KW 時(shí)，應(yīng)當(dāng)采用星-三角減壓起動方法。如果 Y 系列電機(jī)容量小于 4KW 時(shí)，則應(yīng)該用直接啟動。表 3-1 電機(jī)的型號參數(shù)：功率（千瓦）（KW）型號電流380V（A）轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)/分（r/min）效率%（n）功率因素（COS）同步轉(zhuǎn)速 1500 轉(zhuǎn)/分(4 極)50 Hz0.55Y801-41.51390730.762.462.30.75Y802-42.0139074.50.762.362.31.1Y90S-42.71400780.782.36.52.31.5Y90L-43.

33、71400790.792.36.52.32.2Y100L1-45.01420810.822.27.02.33Y100L2-46.8142082.50.812.27.02.34Y112M-48.8144084.50.822.27.02.3 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第第 11 頁頁 共共 50 頁頁5.5Y132S-411.6144085.50.842.27.02.37.5Y132M-415.4144085.50.842.27.02.311Y160M-422.61460880.842.27.02.315Y160L-430.3146088.5

34、0.852.27.02.318.5Y180M-435.91470910.862.07.02.222Y180L-442.5147091.50.862.07.02.230Y200L-456.8147092.20.872.07.02.237Y225S-469.8148091.80.871.97.02.245Y225M-484.2148092.30.881.97.02.255Y250M-4102.5148092.60.882.07.02.275Y280S-4139.7148092.70.881.97.02.290Y280M-4164.3148093.50.891.97.02.2110Y315S-420

35、1.9148093.50.891.86.82.2132Y315M-4139.71480940.891.86.82.2160Y315L1-4289148094.50.891.86.82.2200Y315L2-4361.3148094.50.891.86.82.2主線路中的主電機(jī)是控制生產(chǎn)線的水平作業(yè)，不需要帶動物體運(yùn)轉(zhuǎn)，所以使用功率不大于 4KW 電機(jī)即可。因此所選電機(jī)可允許直接起動。主電機(jī)選用型號如下表 3-2所示。表 3-2 電機(jī)型號選擇型號功率（KW）額定電流（A）額定電壓（V）額定轉(zhuǎn)速（r/min）主電機(jī)Y802-40.752.13801390 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙桂

36、林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第第 12 頁頁 共共 50 頁頁(2)三相異步電動機(jī)啟動方法的介紹：這次畢業(yè)設(shè)計(jì)所用到的主要電動機(jī)是三相異步電機(jī)。三相異步電動機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子兩大部件及其他附件組成。定子：定子是由機(jī)座，定子鐵心和定子繞組三部分組成。機(jī)座是電動機(jī)的主要支架，用來固定定子鐵心和支持端蓋，一般由鑄鐵制成。為了減少鐵心中的能量損耗，鐵心是由一定厚度圓環(huán)狀，內(nèi)圓沖有嵌放放定繞組的下線槽。互相絕緣的硅鋼片疊成的。定子繞組是用漆包線或紗包線繞制而成，三相繞組在電動機(jī)內(nèi)部可接成三角形，為了改變接線方便，三相繞組的 6 個(gè)接線端子，從內(nèi)部引線接到電動機(jī)定子外面的接線板上。轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子是由轉(zhuǎn)

37、子鐵心和轉(zhuǎn)子繞組組成，軸是用中碳鋼制造的。轉(zhuǎn)子鐵心是0.350.5mm 厚圓形硅鋼片疊壓而成的，靠近邊緣均勻的沖有用來嵌放轉(zhuǎn)子繞組的線槽。籠型轉(zhuǎn)子各線槽內(nèi)繞組和兩端短路還連同風(fēng)葉一起，同鋁鑄成一個(gè)整體，實(shí)際就是轉(zhuǎn)子的繞組。繞線型轉(zhuǎn)子的繞組和定子繞組的形成基本上相同。三相繞組的尾端連在一起星形聯(lián)結(jié)，而三個(gè)始端則連接在三個(gè)銅集電環(huán)上。環(huán)與環(huán)之間以及環(huán)與軸之間互相絕緣。電機(jī)的起動方法有直接啟動、減壓啟動與軟啟動等。1、直接起動直接起動，也就是全壓起動，是一種最簡單的起動方式。起動時(shí)，通過一些直接起動設(shè)備，把全部電源電壓（即全壓）直接加到電動機(jī)的定子繞組，顯然，這時(shí)起動電流較大，可達(dá)額定電流的 47

38、倍，根據(jù)對國產(chǎn)電動機(jī)的實(shí)際測量，某些電動機(jī)甚至可達(dá)到 812 倍。對于經(jīng)常起動的電動機(jī)，過大的起動電流將造成電動機(jī)的發(fā)熱，影響電動機(jī)的壽命；同時(shí)電動機(jī)繞組在電動力的作用下，會發(fā)生變形，可能造成短路而燒壞電動機(jī)。過大的起動電流還會使線路壓降增大，造成電網(wǎng)電壓顯著下降而影響接在同一電網(wǎng)的其它電動機(jī)的正常工作。所以，一般規(guī)定，異步電動機(jī)的功率低于 7.5KW 時(shí)允許直接起動，如果大于 7.5KW，一般用降壓起動。 2、減壓起動(1)電阻減壓或電抗減壓起動電動機(jī)起動過程中，在定子電路串聯(lián)電阻或電抗，起動電流在電阻或電抗將產(chǎn)生壓降，降低了電動機(jī)定子繞組上的電壓，起動電流也從而得到減少。(2)自耦補(bǔ)償起動

39、自耦補(bǔ)償起動是利用自耦變壓器降低到電動機(jī)定子繞組的電壓，以減小起動電流。它適用于容量較大的低壓電動機(jī)作減壓起動用，應(yīng)用比較廣泛，有手動和自動控制線路。不過它的體積比較大，質(zhì)量也比較大，價(jià)格比較高。(3)星形-三角形起動 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第第 13 頁頁 共共 50 頁頁星形-三角形起動也是一種降壓啟動，使用這種方法起動的電動機(jī)，在運(yùn)行時(shí)連接成三角形的，而且每相繞組引出兩個(gè)出線端，三相共引出六個(gè)出線端。在起動時(shí)，先將三相定子繞組連成星形，待轉(zhuǎn)速接近穩(wěn)定時(shí)再改為連接成三角形。這樣，起動時(shí)連接成星形的定子繞組電壓與電流都只是三角形的

40、1/1.732，由于三角形連接時(shí)繞組內(nèi)的電流是線路電流的 1/3，而星形連接時(shí)兩者相等的。因此連接成星形起動時(shí)的線路電流只有連接成三角形直接起動時(shí)線路電流的 1/3，所以這種起動方式只適用于空載或輕載起動。(4)延邊三角形起動延邊三角形起動法是利用電動機(jī)引出的九個(gè)出線端（即每相定子繞組多引出一個(gè)出線端）的一種連接法，能達(dá)到減壓起動的目的。3、軟起動軟起動是一種無級別能平滑起動的，有五種起動方法。(1)限流或恒流起動方法。 (2)斜坡電壓起動法(3)轉(zhuǎn)矩控制起動法(4)轉(zhuǎn)矩加脈沖突跳控制起動法(5)電壓控制起動法三相異步電動機(jī)所采用的降壓起動方式的實(shí)質(zhì)，都是在電源電壓不變的情況下，設(shè)法降低定子繞

41、組的電壓，以減小起動電流。它們都是在起動時(shí)定子繞組為某一種聯(lián)結(jié)方式，借助于時(shí)間繼電器自動地轉(zhuǎn)換為另一種聯(lián)結(jié)方式全壓運(yùn)動。它們之間的比較見表3-3。表 3-3 三相異步電動機(jī)起動方式的比較定子串電阻 自耦變壓器星三角起動延邊三角起動電流IQ= KINI1=K2INIY=1/3Ia=1:1IQ=1/2 IN起動轉(zhuǎn)矩TQ = K2INTQ = K2INTY=1/3TTQ=1/2TN適用范圍適用于起動次數(shù)不太多，電動機(jī)容量不大適用于比較大容量的電動機(jī)只適用于正常運(yùn)行為三角形聯(lián)結(jié)的電動機(jī)只適用于能這樣聯(lián)結(jié)的電動機(jī)項(xiàng)目較比式方動起 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)

42、告用紙 第第 14 頁頁 共共 50 頁頁特點(diǎn)電路簡單，價(jià)格低廉，電阻消耗功率大，起動轉(zhuǎn)矩較小價(jià)格較貴，體積大，起動轉(zhuǎn)矩較大，不能頻繁起動只能在空載或輕載下起動起動轉(zhuǎn)矩比星三角方式大，接線復(fù)雜根據(jù)實(shí)際要求，在本包裝機(jī)設(shè)計(jì)里使用的主要電機(jī)都是輕載起動的電機(jī)，所以在這里選擇的起動方式是，小電機(jī)為直接起動，大電機(jī)為星形-三角形起動。(2) 低壓斷路器低壓斷路器又稱自動開關(guān)，它是一種既有手動開關(guān)作用，又能自動進(jìn)行失壓、欠壓、過載、和短路保護(hù)的電器。它可用來分配電能，不頻繁地啟動異步電動機(jī)，對電源線路及電動機(jī)等實(shí)行保護(hù)，當(dāng)它們發(fā)生嚴(yán)重的過載或者短路及欠壓等故障時(shí)能自動切斷電路，其功能相當(dāng)于熔斷器式開關(guān)與

43、過欠熱繼電器等的組合。而且在分?jǐn)喙收想娏骱笠话悴恍枰兏悴考?，一獲得了廣泛的應(yīng)用。 分類： 按操作方式分有：電動操作、儲能操作和手動操作。 按結(jié)構(gòu)分有：萬能式和塑殼式。按使用類別分有：選擇型和非選擇型。按滅弧介質(zhì)分有：油浸式、真空式和空氣式。按動作速度分有：快速型和普通型。按極數(shù)分有：單級、二級、三級和四級等。按安裝方式分有：插入式、固定式和抽屜式等。表 3-4 DZ15 系列塑料外殼式斷路器主要技術(shù)參數(shù)如下型號殼架額定電流/A額定電壓/V極數(shù)脫扣器額定電流/A2201DZ15-40/1DZ15-40/2DZ15-40/3DZ15-40/4403802346.10.16.2025.32.40

44、2201DZ15-63/1DZ15-63/2DZ15-63/3633802310.16.2025.32.4050.63 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第第 15 頁頁 共共 50 頁頁DZ15-63/44DZ15-100/3DZ15-100/41003803480.100低壓斷路器的選擇主要依據(jù)一下幾個(gè)方面：低壓斷路器的額定電流和額定電壓應(yīng)大于或等于線路、設(shè)備的正常工作電壓和電流。低壓斷路器的極限通斷能力應(yīng)大于或等于電路最大短路電流。欠電壓脫扣器的額定電壓等于線路的額定電壓。過電流脫扣器的額定電流大于或等于線路的最大負(fù)載電流。一般選擇低壓斷路

45、器的額定電流為電機(jī)額定電流的 2 倍。（3）交流接觸器接觸器是一種自動化的控制電器。接觸器主要用于頻繁接通或分?jǐn)嘟?、直流電路，具有控制容量大，可遠(yuǎn)距離操作，配合繼電器可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)操作，聯(lián)鎖控制，各種定量控制和失壓及欠壓保護(hù)，廣泛應(yīng)用于自動控制電路，其主要控制對象是電動機(jī)，也可用于控制其它電力負(fù)載，如電熱器、照明、電焊機(jī)、電容器組等。接觸器按被控電流的種類可分為交流接觸器和直流接觸器。這里主要介紹常用的交流接觸器。交流接觸器又可分為電磁式和真空式兩種。接觸器的選擇主要依據(jù)一下幾個(gè)方面：根據(jù)負(fù)載性質(zhì)選擇接觸器的類型。額定電壓應(yīng)大于或等于主電路工作電壓。額定電流應(yīng)大于或等于被控電路的額定電流。對于電

46、動機(jī)負(fù)載，可按下面的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： Ij=1.3I （3-1） 吸引線圈的額定電壓與頻率要與所在控制電路的選用電壓和頻率相一致。（4）熱繼電器選擇熱繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路） ，通常應(yīng)用于自動控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關(guān)”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。在電力拖動控制系統(tǒng)中，當(dāng)三相交流電動機(jī)出現(xiàn)長期帶負(fù)荷欠電壓下運(yùn)行、長期過載運(yùn)行以及長期單相運(yùn)行等不正常情況時(shí)，會導(dǎo)致電動機(jī)繞組嚴(yán)重過熱乃至燒壞，為了充分發(fā)揮電動機(jī)的過載能力，保證電動機(jī)的正常起動和運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)電動機(jī)一旦出現(xiàn) 桂林電子科技

47、大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第第 16 頁頁 共共 50 頁頁長時(shí)間過載時(shí)又能自動切斷電路，從而出現(xiàn)了能隨過載程度而改變動作時(shí)間的電器，這就是熱繼電器。熱繼電器的主要技術(shù)參數(shù)有額定電壓、整定電流、相數(shù)、熱元件編號及整定電流調(diào)節(jié)范圍等。熱繼電器的整定電流是指熱繼電器的熱元件允許長期通過又不致引起地板郭子儀的電流值，對于某一熱元件，可通過調(diào)節(jié)其電流調(diào)節(jié)旋鈕，在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)其整定電流。表 3-5 JR20 系列雙金屬片式熱繼電器主要技術(shù)數(shù)據(jù)產(chǎn)品型號額定電壓/v額定電流/A熱元件代號整定電流范圍/A安裝特征配用的 CJ20交流接觸器1R0.10.130.15

48、2R0.150.190.2314R78.610JR20-101015R8.61011.6CJ20-101U1620242U2430363U364248JR20-6363CJ20-40.631w3340472w4755633w637484JR20-1606601604w8492100基本型L 型G 型CJ20-100.160熱繼電器選用時(shí)，主要是根據(jù)電動機(jī)的使用場合和額定電流來確定熱繼電器的型號及熱元件的額定電流等級，在不頻繁起動場合，要保證熱繼電器在電動機(jī)的起動過程中不產(chǎn)生誤動作，通常可按電動機(jī)的額定電流選取熱繼電器。對于三角形連接的電動機(jī)，應(yīng)選擇帶斷相保護(hù)功能的熱繼電器。（5）連接導(dǎo)線選用在

49、選擇導(dǎo)線截面時(shí)，一般應(yīng)根據(jù)導(dǎo)線機(jī)械強(qiáng)度要求、導(dǎo)線允許載流量和線路電壓損失要求三個(gè)基本原則來選擇導(dǎo)線截面。根據(jù)機(jī)械強(qiáng)度要求選擇導(dǎo)線截面。由于電力線路受到自身?xiàng)l件及大自然的外力作用和線路敷設(shè)等條件的影響，所以要求電力線路應(yīng)具有一定的機(jī)械度。根據(jù)允許截流量要求選擇導(dǎo)線截面。負(fù)荷電流通過導(dǎo)線時(shí)，由于導(dǎo)線電阻的作用，會產(chǎn)生能耗，使導(dǎo)線發(fā)熱，溫度上升，從而使絕緣線絕緣老化、甚至燒壞引起火 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第第 17 頁頁 共共 50 頁頁災(zāi)事故；或能使裸導(dǎo)線接頭處加劇氧化、增加接觸電阻、嚴(yán)重時(shí)會發(fā)生斷線事故。所謂的導(dǎo)線允許截流量，就是在規(guī)定

50、的環(huán)境條件下，導(dǎo)線能夠連續(xù)承受不致使其溫度超過允許值的最大電流。一般根據(jù)上述環(huán)境條件將導(dǎo)線截流量列表備查。根據(jù)線路電壓損失要求選擇導(dǎo)線截面。制造廠根據(jù)導(dǎo)線的容許溫升，制定了各類導(dǎo)線在不同敷設(shè)條件下的持續(xù)容許電流表，在選擇導(dǎo)線時(shí)，導(dǎo)線中通過的電流不允許超過表 3-6 規(guī)定。表 3-6 導(dǎo)線技術(shù)數(shù)據(jù)導(dǎo)線的持續(xù)容許電流（A）導(dǎo)線標(biāo)稱截面（mm2）BX 型銅芯橡皮線BLX 型鋁芯橡皮線BV、BVR 型銅芯塑料線BLV 型鋁芯塑料線0.5-0.7518-16-121-19-1.5271924182.53527322544535423265845554210856575591611085105802514

51、51101381053.2.2 主電機(jī)電氣控制線路設(shè)計(jì)及設(shè)備選擇（1）主電機(jī)電氣線路是由低壓斷路器、接觸器、熱繼電器來構(gòu)成電機(jī)的保護(hù)，控制線路由 PLC 控制接觸器線圈來實(shí)現(xiàn)電氣線路的通斷。主電機(jī)電氣線路接線圖如圖3.2 所示。 PLC 控制線路接線如圖 3.3 所示。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第第 18 頁頁 共共 50 頁頁 SB3SB4X02X03KM2過流報(bào)警Y01Y13HL2Y06FR1X04圖 3.2 主電機(jī)電氣線路接線圖 圖 3.3 主電機(jī)控制線路圖圖 3.2 主電機(jī)電氣線路中的 1，2，3 孔是穿孔穿芯一體化電流變送器的

52、一次電流側(cè)，主電機(jī)的三相主回路從此穿過，變送器的二次側(cè)輸出與輸入電流成比例的 05V 電壓信號，可監(jiān)控主電機(jī)電路的電流。當(dāng)電流大于額定電流的 1.05 倍時(shí)，通過控制 PLC 輸出使 KM2 接觸器斷開。壓斷路器的作用是當(dāng)發(fā)生過載或短路等故障時(shí)能自動切斷電路，接觸器的作用控制電機(jī)的啟動和停止，熱繼電器的作用是防止電動機(jī)長期過載運(yùn)行而導(dǎo)致嚴(yán)重過熱。PLC 的控制過程如下：按下啟動按鈕 SB3， 輸入端 X02 閉合，使接觸器 KM2 線圈得電，接觸器 KM2 主觸頭閉合，輸出端 Y01 和 Y06 接通，主電機(jī)燈工作指示燈 HL2 點(diǎn)亮，Y01 端自鎖，主電機(jī)得電直接起動。熱繼電器 FR1 的常

53、開觸點(diǎn)連接于輸入端X04，X04 的常閉觸頭分別與接觸器線圈 KM2 串接，當(dāng)過載時(shí)，熱繼電器 FR1 的常開觸頭閉合，X4 的常閉觸頭斷開，接觸器線圈 KM2 失電，Y01 停止工作，主電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。（2）選擇低壓斷路器的額定電流一般為電機(jī)額定電流的 2 倍。接觸器的額定電流應(yīng)大于或等于被控電路的額定電流，對于電動機(jī)負(fù)載，通常按照 1.3 倍的電動機(jī)額定電流來選擇。熱繼電器的選用通常可按電動機(jī)的額定電流選取。通過線路各設(shè)備的電流大小計(jì)算為：主電機(jī)線路各設(shè)備的電流計(jì)算：低壓斷路器：IQF12 IN2 2.14.2（A） 接觸器： IKM21.3 IN1.3 2.12.73（A） 熱繼電器： I

54、FR1IN2.1（A） 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第第 19 頁頁 共共 50 頁頁根據(jù)以上數(shù)據(jù)選擇相對應(yīng)的設(shè)備型號如下表 3-7 所示。表 3-7 主電機(jī)線路主要設(shè)備型號電氣設(shè)備名稱電氣設(shè)備額定電流（A）電氣設(shè)備型號低壓斷路器6DZ15-40/3902接觸器9CJX2-09熱繼電器3.5JR16-20/3D連接導(dǎo)線16BV 型銅芯塑料線（0.75mm2）3.2.3 打碼機(jī)電氣控制線路設(shè)計(jì)及設(shè)備選擇（1）電動油墨打碼機(jī)是單相交流電機(jī)，電氣線路由低壓斷路器、接觸器構(gòu)成電機(jī)的保護(hù)，控制線路由 PLC 控制接觸器線圈來實(shí)現(xiàn)電氣線路的通斷。低壓斷

55、路器的作用是當(dāng)發(fā)生過載或短路等故障時(shí)能自動切斷電路，接觸器能控制電機(jī)的啟動和停止。PLC 的控制過程如下：在包裝制袋的流水線過程中，當(dāng)光電開關(guān) SB6檢測到有包裝膜通過的時(shí)候，輸入端 X05 閉合，使接觸器 KM5 線圈得電，接觸器KM5 主觸頭閉合，輸出端 Y04 接通并自鎖，打碼機(jī)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，按一定的速度在每個(gè)包裝袋上打印生產(chǎn)日期。當(dāng) X05 持續(xù)一分鐘檢測不到包裝膜時(shí)，時(shí)間繼電器 T1 的常閉觸頭將斷開，使得 KM5 的線圈失電，接觸器 KM5 的主觸頭斷開，打碼機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)，蜂鳴器響起，斷膜、無膜指示燈閃爍。（2）選擇低壓斷路器的額定電流一般為電機(jī)額定電流的 2 倍。接觸器的額定電流

56、應(yīng)大于或等于被控電路的額定電流，對于電動機(jī)負(fù)載，通常按照 1.3 倍的電動機(jī)額定電流來選擇。熱繼電器的選用通?？砂措妱訖C(jī)的額定電流選取。通過線路各設(shè)備的電流大小計(jì)算為：低壓斷路器： IQF42 IN2 0.250.5（A） 接觸器： IKM51.3 IN1.3 0.250.325（A） 根據(jù)以上數(shù)據(jù)選擇相對應(yīng)的設(shè)備型號如下表 3-8 所示。表 3-8 氣泵電機(jī)線路主要設(shè)備型號電氣設(shè)備名稱電氣設(shè)備額定電流（A）電氣設(shè)備型號低壓斷路器6DZ15-40/3902 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第第 20 頁頁 共共 50 頁頁接觸器9CJX2-09

57、/M連接導(dǎo)線16BV 型銅芯塑料線（0.75mm2）3.2.4 加熱器電氣控制線路設(shè)計(jì)及設(shè)備選擇（1）加熱器電氣線路都由低壓斷路器、接觸器構(gòu)成保護(hù)的，控制線路均由 PLC控制接觸器線圈來實(shí)現(xiàn)電氣線路的通斷。PLC 控制線路接線如圖 3.4 所示。 溫度變送器FX2N-4ADY02Y03Y10KM3KM4HL3圖 3.4 加熱器控制線路圖 低壓斷路器的作用是當(dāng)發(fā)生過載或短路等故障時(shí)能自動切斷電路，接觸器能控制加熱器的啟動和停止。PLC 的控制過程如下：溫度傳感器檢測當(dāng)前溫度并由溫度變送器將溫度信號轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn) 15V 信號，然后送入 AD 模塊，AD 模塊把模擬量轉(zhuǎn)化成數(shù)字量后在 PLC 內(nèi)與預(yù)設(shè)

58、值比較，比較結(jié)果小于預(yù)設(shè)值時(shí)，使接觸器 KM3 線圈和KM4 線圈同時(shí)得電，接觸器 KM3 和 KM4 主觸頭閉合，輸出端 Y02 和 Y03 同時(shí)接通，加熱燈 HL3 點(diǎn)亮，Y02 端自鎖，縱封加熱器和橫封加熱器同時(shí)工作。（2）選擇低壓斷路器的額定電流一般為電機(jī)額定電流的 2 倍。接觸器的額定電流應(yīng)大于或等于被控電路的額定電流，對于電動機(jī)負(fù)載，通常按照 1.3 倍的電動機(jī)額定電流來選擇。不銹鋼電加熱器是以金屬管為外殼，沿管內(nèi)中心軸向均布螺旋電熱合金絲（鎳鉻，鐵鉻合金）其空隙填充壓實(shí)具有良好絕緣導(dǎo)熱性能的氧化鎂砂，管口兩端用硅膠或陶瓷密封，這種金屬鎧裝電熱元件可以加熱空氣，金屬模具和各種液體。

59、不銹鋼加熱器在耐高溫不銹鋼無縫管內(nèi)均勻地分布高溫電阻絲，在空隙部分致密地填入導(dǎo)熱性能和絕緣性能均良好的結(jié)晶氧化鎂粉，加熱器這種結(jié)構(gòu)不但先進(jìn)，熱效率高，而且發(fā)熱均勻，當(dāng)高溫電阻絲中有電流通過時(shí)，加熱器產(chǎn)生的熱通過結(jié)晶氧化鎂粉向金屬管表面擴(kuò)散，再傳遞到被加熱件或空氣中去，達(dá)到加熱的目的。不銹鋼電加熱器是專門將電能轉(zhuǎn)化為熱能的電器元件,由于其價(jià)格便宜，使用方便,安裝方便,無污染,被廣泛使用在各種加熱場合,不銹鋼電加熱管的使用壽命都很長，一般設(shè)計(jì)使用壽命有 10000 多小時(shí)。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第第 21 頁頁 共共 50 頁頁熱合口溫

60、度的確定與所用的包裝材料類型、包裝速度及封合壓力有關(guān)。在設(shè)定封合溫度時(shí)，要根據(jù)以上綜合因素考慮。包裝速度高時(shí)封合溫度要適當(dāng)提高，包裝速度慢時(shí)封合溫度可適當(dāng)降低。表 3-9 所示為幾種包裝材料的熱封合溫度：表 3-9 包裝材料的熱封合溫度包裝材料類型設(shè)定溫度1紙/聚乙烯、鋁箔/聚乙烯尼龍/聚乙烯150左右2玻璃紙/聚乙烯140左右3滌綸/聚乙烯、BPP/聚乙烯130左右4聚丙烯/聚乙烯120左右選用的加熱器規(guī)格為：額定電流為 1.59A，額定電壓為 220V，額定功率為350W，最高使用溫度為 200。低壓斷路器： IQF32 IN2 1.593.18（A） 接觸器： IKM31.3 IN1.3