基于PLC包裝機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘 要對(duì)某型枕式糖果包裝機(jī)進(jìn)行自動(dòng)化改造。按照生產(chǎn)工藝要求,選用可編程邏輯控制器（PLC)作為控制核心，結(jié)合變頻技術(shù)、人機(jī)界面技術(shù)對(duì)糖果包裝機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì);控制系統(tǒng)工作正常，包裝速度大幅提升,滿足生產(chǎn)工藝要求。PLC以及變頻技術(shù)的應(yīng)用，提高了系統(tǒng)自動(dòng)化程度，成功完成了對(duì)原機(jī)器的改造。關(guān)鍵詞:PLC、糖果包裝機(jī)、目錄目錄 0第一章 緒論 0第一節(jié) 課題設(shè)計(jì)的目的及意義 0TOC\o"1-2"\h\z\u第二節(jié) 全自動(dòng)包裝機(jī)系統(tǒng)國內(nèi)外形勢(shì) 1第三節(jié) 采用PLC控制的優(yōu)點(diǎn) 2第二章 系統(tǒng)控制方案的確定 3第一節(jié) 本文主要介紹的方向 3第二節(jié) 糖果包裝機(jī)生產(chǎn)工藝分析 3第三章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 5第一節(jié) 糖果包裝機(jī)的開關(guān)控制量 5第二節(jié) 糖果包裝機(jī)對(duì)電機(jī)的選擇 5第四章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 7第一節(jié) 控制系統(tǒng)的選用 7第二節(jié) PLC程序設(shè)計(jì) 7第三節(jié) 人機(jī)界面設(shè)計(jì) 8結(jié)束語 18謝 辭 19參考文獻(xiàn) 2000第一章 緒論第一節(jié) 課題設(shè)計(jì)的目的及意義通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使得對(duì)全自動(dòng)包裝機(jī)控制系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展有進(jìn)一步了掌握如何進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試及投運(yùn).自動(dòng)化是現(xiàn)代科技進(jìn)步的一特征，現(xiàn)代生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,對(duì)自動(dòng)化技術(shù)提出越來越高的要求，同時(shí)也為自動(dòng)化技術(shù)的革新提供了必要條件?；赑LC有效減輕職工的勞動(dòng)強(qiáng)度并降低能源和資源的消耗.要想在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，為自己創(chuàng)造出最大的利益,就要確保自己的食品包裝關(guān)重要的.自動(dòng)裝置和系統(tǒng)工程方面的技術(shù)正在進(jìn)一步深化,并得到更廣泛的應(yīng)用。全自動(dòng)包裝機(jī)是以塑料或塑料鋁箔薄膜為包裝材料，對(duì)液體、固體、粉狀糊狀的食品、糧食、果品、醬菜、果脯、化學(xué)藥品、藥材、電子元件、精密儀器、稀有金屬等進(jìn)行包裝.特別適用于茶葉、食品、醫(yī)藥、商店、研究機(jī)構(gòu)等行業(yè)，具有外型美觀、結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn).隨著自動(dòng)化程度的提高，包裝機(jī)的操作、維護(hù)和日常保養(yǎng)更加方便簡(jiǎn)單,降8090裝，前景非?？春?。PAGEPAGE2第二節(jié) 全自動(dòng)包裝機(jī)系統(tǒng)國內(nèi)外形勢(shì)國內(nèi)全自動(dòng)包裝機(jī)系統(tǒng)雖還較落后,基本仍是手工操作，但有些城市全自動(dòng)包裝機(jī)系統(tǒng)引進(jìn)全部或局部計(jì)算機(jī)控制，取得了一定的經(jīng)驗(yàn)。2050802020809030005有了大幅提升,從加工條件上講，加工中心、數(shù)控機(jī)床、樹脂砂鑄件等先進(jìn)生產(chǎn)1996我國包裝機(jī)械發(fā)展較晚，目前正處于起步應(yīng)用階段,雖然從九十年代后，我國的制袋充填機(jī)有了較快發(fā)展，通過參考國內(nèi)外產(chǎn)品進(jìn)行消化吸收,自主開發(fā)研制，技術(shù)上有了很大的提高，但與國外相比，國內(nèi)大多數(shù)產(chǎn)品技術(shù)含量低，產(chǎn)品差異程度低，成熟產(chǎn)品技術(shù)易模仿和抄襲，造成低水平重復(fù)，阻礙了對(duì)包裝機(jī)的技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展。在產(chǎn)品技術(shù)方面，國內(nèi)包裝機(jī)的主要特點(diǎn)如下：速度低,品種少國外大多數(shù)制袋充填包裝機(jī)根據(jù)包裝物料的不同和產(chǎn)量的大小，一般在20—100袋/分之間，大多為單列式包裝，封合形式一般是三邊封，四邊封和背封式.精度低100g~1000g精度一般<1%，62％～63%之間?？煽啃缘碗娮釉?、控件或低級(jí)的原材料，再加上無規(guī)范的加工和裝配工藝,沒有針對(duì)具體情況進(jìn)行改造，導(dǎo)致產(chǎn)品不穩(wěn)定或不適合用戶使用要求。4．自動(dòng)化和智能化水平低PLC能的機(jī)器。第三節(jié) 采用PLC控制的優(yōu)點(diǎn)(1）控制方式上看：PLC軟接線,只需改變控制程序就可輕易改變邏輯或增加功能。（2)工作方式看：PLC串行工作，不受制約?？刂扑俣壬峡?PLC動(dòng)一說。憶功能。的監(jiān)控功能，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維護(hù)方便。PAGEPAGE3第二章 系統(tǒng)控制方案的確定第一節(jié) 本文主要介紹的方向計(jì)涉及的某型枕式包裝機(jī)主要用于巧克力類糖果的包裝,原系統(tǒng)采用凸輪、棘輪、差速輪系等純機(jī)械裝置運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，該方式運(yùn)行穩(wěn)定，但封裝精度差，封裝速度不易調(diào)整，效率低下,已不適應(yīng)生產(chǎn)需求。本試驗(yàn)利用高可靠性的PLC作為控制系統(tǒng)核心，與日益成熟的傳感器技術(shù)、變頻器技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)相結(jié)合重新設(shè)計(jì)了枕式糖果包裝機(jī)控制系統(tǒng),取得了較理想的效果.第二節(jié) 糖果包裝機(jī)生產(chǎn)工藝分析kW（31圖2—1糖果包裝工藝流程為了實(shí)現(xiàn)糖果包裝機(jī)的自動(dòng)控制,系統(tǒng)在來料傳送帶末端，包糖機(jī)構(gòu)入口處、送紙機(jī)構(gòu)部分中的送紙電磁閥附近、出料傳送帶上端分別增加了光電傳感器、色PAGEPAGE5標(biāo)傳感器、行程開關(guān)SQ3個(gè)傳感器，分別用于糖果檢測(cè)、包裝紙定位及限高檢測(cè).另外，在送紙機(jī)構(gòu)部分新增步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器1臺(tái).光電傳感器檢測(cè)到糖果到來時(shí)，向PLC發(fā)出信號(hào),控制推糖機(jī)構(gòu)電磁閥吸合、下拉推糖機(jī)構(gòu),將糖果送入糖果托盤。糖果進(jìn)入糖果托盤延時(shí)一段時(shí)間(糖果從包裝系統(tǒng)入口轉(zhuǎn)至包裝位置所需時(shí)間）后,送紙系統(tǒng)開始向包裝系統(tǒng)送包裝紙。PLC利用送紙部分中的色傳感器與步進(jìn)電機(jī)完成包裝紙的精確定位:當(dāng)包裝紙長(zhǎng)度不合標(biāo)準(zhǔn)時(shí),PLC向步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器發(fā)出脈沖，控制步進(jìn)電機(jī)前后轉(zhuǎn)動(dòng)，將包裝紙拖拉到準(zhǔn)確位置。包裝紙到位后，在包糖機(jī)構(gòu)的作用下，完成糖果包裝.糖果包裝完成后，經(jīng)由出料傳送帶送至成品糖庫，當(dāng)糖果超高時(shí)，視為不合格品,會(huì)觸動(dòng)SQ，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào),將其剔出。系統(tǒng)反復(fù)重復(fù)以上動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)糖果包裝自動(dòng)化.第三章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)第一節(jié) 糖果包裝機(jī)的開關(guān)控制量系統(tǒng)主要為開關(guān)量控制,經(jīng)分析，共有1616根據(jù)輸入輸出信號(hào)的數(shù)量、類型、控制要求，同時(shí)按I/O點(diǎn)數(shù)20％~30％的備用量原則,系統(tǒng)選用了臺(tái)達(dá)型整體式PLC［2］64EHPLC，應(yīng)用領(lǐng)3232個(gè)輸出點(diǎn),同時(shí)擁有RS-232RS—4852種通訊接輸入項(xiàng)目名稱表3—1地址糖果包裝機(jī)PLCI/O分配表輸出項(xiàng)目名稱地址編碼器A相輸入X0步進(jìn)電機(jī)PLS—Y0編碼器B相輸入X1步進(jìn)電機(jī)DIR-Y1編碼器Z相輸入X2步進(jìn)電機(jī)FREE-Y2啟動(dòng)X4噴膠電磁閥Y3停止X5運(yùn)行指示Y4手動(dòng)/自動(dòng)X6色標(biāo)補(bǔ)償Y5色標(biāo)開關(guān)X7缺紙斷紙Y6強(qiáng)行送紙X10產(chǎn)品過大指示Y7壓縮空氣X11送紙電磁閥Y10變頻器故障X12推糖電磁閥1Y11色標(biāo)傳感器X13變頻器繼電器Y12來料檢測(cè)X14壓縮空氣繼電器Y13皺紙檢測(cè)X15送紙電磁閥Y14斷紙開關(guān)X16推糖電磁閥2Y15產(chǎn)品過大輸入X17壓縮空氣電磁閥Y16故障復(fù)位X20變頻器故障Y17第二節(jié) 糖果包裝機(jī)對(duì)電機(jī)的選擇糖果包裝速度是由主電機(jī)的運(yùn)行速度所決定的,因此,包裝速度的控制實(shí)際上就是對(duì)主電機(jī)運(yùn)行速度的控制。變頻調(diào)速是最經(jīng)濟(jì)、可靠的調(diào)速方式.根212kW臺(tái)達(dá)VFD22M43B變頻器。光電編碼器與PLCPLC過RS—485與變頻器進(jìn)行通訊。PAGEPAGE6圖3—1系統(tǒng)硬件框圖PAGEPAGE7第四章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)糖果包裝機(jī)有手動(dòng)和自動(dòng)2種工作方式,可通過工作方式開關(guān)X6進(jìn)行選擇，調(diào)試或單件生產(chǎn)時(shí)用手動(dòng)工作方式,連續(xù)生產(chǎn)時(shí)用自動(dòng)工作方式。當(dāng)工作方式開關(guān)X6置于手動(dòng)時(shí),可通過操作面板上的相應(yīng)按鈕運(yùn)行對(duì)應(yīng)工序;工作方式設(shè)為自動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行,并可對(duì)意外故障人工干預(yù),緊急停機(jī)。第一節(jié) 控制系統(tǒng)的選用控制系統(tǒng)選用DVP-TOP4G人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)對(duì)各設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視和提示,并完成簡(jiǎn)單的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置。人機(jī)界面使用RS—232與PLC進(jìn)行通訊.系統(tǒng)配備一個(gè)電氣控制柜.PLC、變頻器、人機(jī)界面等均安裝在控制柜中。包裝紙長(zhǎng)度設(shè)定、包裝速度設(shè)定等操作在人機(jī)界面上完成，而設(shè)備的啟/停、壓縮空氣開關(guān)等操作則通過控制柜上的手動(dòng)按鈕完成第二節(jié) PLC程序設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)PLC的I/O分配如表1所示，使用臺(tái)達(dá)DVP系統(tǒng)PLC專用編程軟件WPLSoft進(jìn)行程序編制。WPLSoftDVP系列在WINDOWSWPLSoft除了一般PLC劃及WINDOWS的一般編輯功能外，另提供多種中/英文批注編輯及其他便利功能。DVPPLC編程語言有3種:梯形圖(LDSTL)程圖語言（SFC),其他編程語言作為可選軟件包使用。通過WPLSoft在W功后，通過連接上位機(jī)和PLC的RS232接口將程序下載至PLC中。3所示為主程序流程.自檢模塊主要完成PLC、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、變頻器的狀態(tài)檢測(cè)及其初始化,確認(rèn)設(shè)PLC才會(huì)按指令繼續(xù)運(yùn)行。運(yùn)行模塊是控制系統(tǒng)軟件的核心,糖果包裝機(jī)在運(yùn)行模塊程序驅(qū)動(dòng)下,完成糖果的包裝。運(yùn)行模塊根據(jù)工作方式又分為自動(dòng)運(yùn)行模式子模塊、手動(dòng)運(yùn)行子模塊。自動(dòng)運(yùn)行模式子模塊程序如圖4PAGEPAGE9第三節(jié) 人機(jī)界面設(shè)計(jì)TOP04G型人機(jī)界面最大可顯示4本系統(tǒng)通過人機(jī)界面命令操作鍵與復(fù)合功能鍵組合，實(shí)現(xiàn)了包裝速度、包裝紙長(zhǎng)度的設(shè)定，同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控顯示包裝速度、色標(biāo)補(bǔ)償方向、補(bǔ)償長(zhǎng)度等數(shù)據(jù)。圖4—1糖果包裝機(jī)控制系統(tǒng)程序總體流程圖圖4-2自動(dòng)運(yùn)行模式程序流程圖一、電機(jī)的PLC控制指令語LDP X4AND X6ANI X12ANI X15ANI X16ANI X17SET M2LD M2ANDANI

X6X12ANI X15ANI X16ANI X17PAGEPAGE10ANDT0SETY12RSTM2LDX4ANIX6ANIX12ANIX15ANIX16ANIX16ANIX17ANDT0SETY12LDFX4ANIX6ANIX12ANIX15ANIX16ANIX17RSTY12LDPX5ORX16ORX17ORX15RSTY12LDY12OUTY4二、糖果包裝機(jī)控制系統(tǒng)梯形圖PAGEPAGE17圖4—3 梯形圖的設(shè)計(jì)PAGEPAGE20結(jié)束語糖果包裝機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后,經(jīng)過安裝與調(diào)試,目前已經(jīng)投入實(shí)際生產(chǎn)。系統(tǒng)運(yùn)行良好，各項(xiàng)功能達(dá)到了預(yù)先設(shè)計(jì)目標(biāo)，改造后的糖果包裝機(jī)最大包裝速度由原來的200/min提升到350個(gè)/min,正常包裝速度提高50％PLC取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。謝 辭利的完成。不時(shí)的討論并指點(diǎn)我正確的方向,使我在畢業(yè)設(shè)計(jì)這段時(shí)間中獲益匪淺。讓我在以后的工作中能夠做得更好。在三年大學(xué)生涯快要結(jié)束的時(shí)候還要感謝這三年來遇到的每個(gè)老師對(duì)我的關(guān)心和照顧。在這三年里你們不僅教會(huì)了我很多知識(shí),還教會(huì)了我很多做人的道師工作順利，身體健康，家庭和睦.最后還要感謝我的每一個(gè)同學(xué)，是