基于PLC在包裝碼垛生產線上的自動控制設計

中文摘要傳統(tǒng)的機械設備與產品，多是以機械為主，是電氣、液壓或氣動控制的機械設備。隨著工業(yè)水平的不斷開展，機械設備己逐步地由手動操作改為自動控制，設備本身也開展成為機電一體化的綜合體?？删幊绦蚩刂破?PLC)是以微處理器為核心，綜合計算機技術、自動化技術和通信技術開展起來的一種新型工業(yè)自動控制裝置。經過30多年的開展，目前，可編程序控制器己成為工業(yè)自動化領域中最重要、應用最多的控制裝置，已躍居工業(yè)生產自動化四大支柱(可編程序控制器、數(shù)控機床、機器人、計算機輔助設計與制造)的首位。其應用的深度和廣度已成為衡量一個國家工業(yè)先進與自動化程度上下的標志。本文主要研究了包裝碼垛自動生產線機械系統(tǒng)設計；氣動及真空系統(tǒng)的設計；系統(tǒng)控制局部的設計等。該系統(tǒng)的核心局部是包裝碼垛自動生產線的控制系統(tǒng)，其控制系統(tǒng)主要是以可編程序控制器(PLC)為根底進行集成控制的。包裝碼垛自動生產線適用于石油化工、化肥、糧食、港口等行業(yè)，可對PP、PE粒子、PVC、化肥、糧食等粉狀、顆粒狀物料進行全自動包裝碼垛作業(yè)，便于用戶儲存、運輸和銷售，全自動包裝碼垛生產線主要由自動定量包裝機、自動上袋機組、封口系統(tǒng)、倒袋機、金屬檢測機、重量機、檢選機、噴墨打印機、碼垛機等單元組成。通過可編程序控制器、對整個生產線的工作過程進行自動控制，對運行過程中出現(xiàn)的故障或供料缺乏，供袋不及時、出垛不及時等，進行聲光報警。該設備具有操作簡單，運行可靠，維修方便等優(yōu)點。根據(jù)用戶要求，配上通訊接口和打印機、有打印日、月累計報表的功能。還可與上位計算機或觸摸屏連接，對包裝碼垛自動生產線實現(xiàn)實時監(jiān)控、遠程診斷和網(wǎng)絡化管理。關鍵詞：PLC；控制系統(tǒng)；包裝碼垛自動生產線ABSTRACTMostconventionalmechanicalfacilitiesaremachines.Theyaremechanicalfacilitiesinthecontrolofelectrics,hydraulicpressureandaerodynamicpressure.Automaticcontrolofmechanicalfacilityhasreplacedmanualworkstepbystep.PLCisalate-modelautomaticequipment.Itsdevelopmentisbasedoncomputertechnology,automatizationtechnologyandcommunications.Atthepresent,PLChasbecomethemostimportantautomaticequipmentandbeenappliedwidely,afterthedevelopmentof30years.PLChasholdtheprimacyinthefieldofindustryautomatization(PLC,ROBOT,CAD&CAM).ThedegreeandextentofPLCdevelopmentarethesymbolsofautomaticlevelinonecountry.It’smainfunctionsandhard/softwarewereintroduced.Thisautomaticbagging&palletizinglineisinthechargeofintegratedapplicationofPLC.Automaticbagging&palletizinglineisusedintheindustriesofpetrochemical,fertilizer,foodprocessing,andtransportationportetc.Itcanperformbaggingandpalletizingautomaticallyforpowderandgranularmaterialssuchaschemicalfertilizer,plasticgranules(PP/PE/PVC)andgrainsetc.Itiseasyforcustomerstostore,transportandsaletheirproducts.Automaticbagging&palletizinglineconsistsofauto-weighingbaggingmachine,auto-bagfeedgroup,sealingsystem,bagturndownmachine,metaldetector,sortingmachine,jetprinterandpalletizingmachineetc.units.Throughprogrammingcontroller,thewholesystemprocesscanbeautomaticcontrolled.Anyprocessoperationtroubles,notenoughfeeds,bagfeedingnotdueorpalletizingnotintimeallcanbeequippedwithcommunicationportinterfaceforDCScontrol,equippedwithprinterforprintingdaily,monthlyproductionrecords,alsocanbeconnectedwithcomputerortouchscreenforautoweighingbaggingmachinemonitoringorintranetnetworkmanagement.Keywords:controlsystem;automaticbaggingandpalletizingline目錄中文摘要1ABSTRACT2目錄3第一章緒論41.1引言41.2PLC概述51.3包裝碼垛自動生產線設計的內容51.3.1包裝碼垛自動生產線的應用現(xiàn)狀51.3.2包裝碼垛自動生產線設計的要求6第二章包裝碼垛自動生產線機械系統(tǒng)設計72．1概述72．2包裝碼垛自動生產線系統(tǒng)組成8參考文獻82．3本章小結153．1氣動系統(tǒng)的結構153．2真空系統(tǒng)18第四章包裝碼垛自動生產線PLC控制系統(tǒng)設計184.1PLC控制的優(yōu)點194.2PLC控制系統(tǒng)硬件設計194.3控制系統(tǒng)電氣原理圖234.4包裝碼垛自動生產線工藝流程234.5程序控制邏輯244.6PLC控制系統(tǒng)軟件程序設計32第五章系統(tǒng)抗干擾措施335.1抗電源干擾335.2控制系統(tǒng)接地335.3防I/O信號干擾34參考文獻36附錄A37附錄B39附錄C44致謝45第一章緒論1.1引言隨著科學技術的迅猛開展，生產力水平的不斷提高，人們對降低勞動強度、改善工作環(huán)境同時重視起來。石油化工、化肥、糧食等行業(yè)對包裝質量和勞動效率的要求也日益提高，從而促進了這些企業(yè)的現(xiàn)代化改造。而傳統(tǒng)的人工包裝由于其生產效率低下而成為這些行業(yè)產量和包裝質量提高的巨大障礙，已不能滿足現(xiàn)代化大生產的需要。用戶為了便于產品的運輸和存儲，對包裝要求更加嚴格，包裝已成為企業(yè)升級和獲得經濟效益的關鍵因素，因此盡快提高產品的包裝質量，是這些行業(yè)的迫切任務之一，也是用戶對這些行業(yè)的要求。國際上日本NEWLONG、英國BL、美國ORY等公司掌握了包裝先進技術。目前國內全自動包裝碼垛設備主要依靠進口，國產設備生產廠家較少，市場呼吁國產化的全自動包裝生產線。在新的世紀,隨著我國各項事業(yè)的蓬勃開展以及知識經濟所面臨的機遇和挑戰(zhàn),包裝碼垛機械必將發(fā)揮越來越重要的作用,為國民生產產生不可估量的經濟效益。1.2PLC概述上世紀六十年代末，美國最大的汽車制造商——通用汽車公司(GM)為滿足市場需求，適應汽車生產工藝不斷更新的需要，提出了著名的十條技術指標公開向社會招標，要尋求一種比繼電器更可靠，響應速度更快、功能更強大的通用工業(yè)控制器。1969年，美國數(shù)字設備公司(DEC)根據(jù)十條要求研制出世界上第一臺可編程控制器PDP-14，并在GM公司的汽車生產線上首次應用成功。可編程控制器是以微處理器為核心，把電氣傳動和邏輯控制、自動測量和調節(jié)、數(shù)據(jù)計算和處理有機地結合起來，具有豐富的軟件資源的現(xiàn)代化工業(yè)自動化控制器。經過30多年的開展，現(xiàn)在可編程控制器己經成為最重要、最可靠、應用場合最廣泛的工業(yè)控制微型計算機。在可編程控制器中，充分應用了大規(guī)模集成電路技術、微電子技術及通信技術，迅速地從早期的邏輯控制開展到進入位置控制、過程控制等領域。可編程序邏輯控制器(ProgrammableLogicalController)，又稱PC或PLC，它是以微型計算機為根底的一種為用于工業(yè)環(huán)境而設計的數(shù)字式電子系統(tǒng)，這種系統(tǒng)用可編程序存儲面向用戶指令的內部存放器，完成規(guī)定的功能，如：邏輯、順序、定時、計數(shù)、數(shù)字運算、數(shù)據(jù)處理等，通過數(shù)字量的輸入、輸出控制各種類型的機械或生產過程。可編程控制器是“專為工業(yè)環(huán)境下應用而設計的工業(yè)控制計算機〞，由于其具有很強的抗干擾能力，很高的可靠性，能在惡劣環(huán)境下工作的大量的I/O接口，因此，伴隨著新產品、新技術的不斷涌現(xiàn)，始終保持著旺盛的市場生命力?？删幊炭刂破鞯某霈F(xiàn)，除了取代傳統(tǒng)的繼電器控制外，正在逐步占領DCS和PID市場份額。國際市場,當今世界的PLC生產廠家約200多家，生產400多種PLC。全球最大的5家PLC制造商，德國SIEMENS公司、美國A-B公司、SCHNEIDER公司、日本的MITSUBISHI公司、OMRON公司、三菱公司約占全球市場銷售額的67％。我國對可編程控制器的研制始于1974年，目前全國有幾十個生產廠家，但產品多為128個開關量I/O點以下的小型機。我國應用PLC還處于初級階段，而且局限于鋼鐵、化工、汽車、機床、煤炭、電站等領域，其他行業(yè)的應用尚未普及，中國尚有廣闊的應用領域等待開拓。我國90％的PLC市場由國外占領，中、大型PLC中，幾乎100％是國外產品，以美國MODICON公司、GE公司、德國SIEMENS，日本富士公司為主。我國的包裝設備在許多方面采用了PLC，并取得了非常好的效果。隨著計算機科學的開展和工業(yè)自動化愈來愈高的需求，可編程控制技術得到了飛速的開展，其技術和產品日趨完善。僅僅將PLC理解為開關量控制的時代已經過去，PLC不僅以其良好的性能滿足了工業(yè)生產的廣泛需要，而且將通信技術和信息處理技術融為一體，其功能也日趨完善。今后，PLC將主要朝著以下兩個方向開展：一個是向超小型專用化和低價格方向開展；另一個是向高速多功能和分布式自動化網(wǎng)絡方向開展。趨勢如下：〔1〕系統(tǒng)構成規(guī)模向大、小兩個方向開展。大是指大容量、高速度、多功能、高性能。小是指小型化、專用化、模塊化、低本錢。〔2〕功能不斷增強，各種應用模塊不斷推出?！?〕產品更加標準化、標準化。1.3包裝碼垛自動生產線設計的內容包裝碼垛自動生產線的應用現(xiàn)狀在工業(yè)生產中，有很多地方需要對粉末狀或小顆粒狀散狀固體的流量進行準確的測量和控制，再配以給料設備組成定量給料控制系統(tǒng)。它是集喂料、流量測量和控制于一身的設備。目前，作為許多生產設備的定量給料控制系統(tǒng)己廣泛應用于水泥、冶金、建材、電力、化工、食品、礦山、糧食等各行各業(yè)。定量給料在工業(yè)生產中發(fā)揮著越來越重要的作用，正因為其應用的廣泛性，如果能提高給料系統(tǒng)的精度、自動化程度，就有著重要的現(xiàn)實意義。包裝碼垛自動生產線屬于工業(yè)機器人。工業(yè)機器人是在第二次世界大戰(zhàn)期間開展起來的，始于40年代的美國橡樹嶺國家實驗室的搬運核原料的遙控機械操作手。工業(yè)機器人是一種能自動控制、可重復編程、多功能、多關節(jié)的操作機。它可以是固定式或移動式的，用于工業(yè)自動化作業(yè)中。工業(yè)機器人與其他專用自動機的主要區(qū)別在于，專用自動機是適應于大量生產的專用自動化設備，而工業(yè)機器人是一種能適應產品種類變更,具有多自由度動作功能的柔性自動化設備。包裝碼垛生產線是機電儀一體化高技術產品，適用于化工、糧食、食品及醫(yī)藥等行業(yè)。它可實現(xiàn)對粉、粒、塊狀物料〔如塑料、化肥、合成橡膠、糧食等〕的稱重、供袋、裝袋、折邊、封袋、倒袋整形、金屬檢測、重量復檢、批號打印、轉位編組、碼垛、托盤和垛盤的輸送等作業(yè)全部實現(xiàn)自動化。通過可編程序控制器，對整個生產線的工作過程進行自動控制，對運行過程中出現(xiàn)的故障或供料缺乏，供袋不及時、出垛不及時等，進行聲光報警。該設備具有操作簡單，運行可靠，維修方便等優(yōu)點。包裝碼垛生產線簡單地講，它是由包裝機械和碼垛機械組成的，其中的主要局部還是包裝機械，碼垛機械是從包裝生產線上別離出來而開展起來。其流程圖如圖1.1所示。來自來自主廠房的料物傳感器稱重料斗電子稱重機組封口機碼垛系統(tǒng)倉庫輸送機輸送機圖1.1包裝碼垛生產線流程圖在我國，包裝機械的研制始于1958年，主要是自用設備，屬革新產品，未進入市場，正式包裝生產線起始于七十年代初，“八五〞期間呈全方位開展態(tài)勢，“九五〞期間進入轉型期，逐步成為高科技、高效益、現(xiàn)代化、國防化的產業(yè)。我國包裝機械起步較晚，解放后輕工業(yè)開發(fā)了一批專用包裝設備，為啤酒廠、飲料廠、卷煙廠、火柴廠配套，尚未形成行業(yè)。80年代初，包裝機械作為新興的工業(yè)部門開始開展起來，經過近二十年的艱苦努力，一支從事包裝設備科研、設計、生產制造及教育管理的行業(yè)隊伍已形成，并初具規(guī)模，產品品種不斷增加，產量迅速上升，技術水平逐年提高，作為包裝機械工業(yè)在我國國民經濟的崛起中正在不斷開展完善。包裝碼垛自動生產線設計的要求〔1〕進行對包裝碼垛系統(tǒng)的控制工藝流程分析，確定包裝碼垛系統(tǒng)原理?！?〕完成對包裝碼垛控制系統(tǒng)的運行過程分析及控制系統(tǒng)功能，系統(tǒng)硬件分析控制參數(shù)選擇及電控系統(tǒng)的需求，PLC的選型，確定此系統(tǒng)的布置形式。〔3〕電路系統(tǒng)等供電設計，PLC控制系統(tǒng)設計及方案論證。〔4〕系統(tǒng)軟件分析，系統(tǒng)狀態(tài)流程圖設計，系統(tǒng)抗干擾措施。第二章包裝碼垛自動生產線機械系統(tǒng)設計2．1概述本課題所設計的包裝碼垛自動生產線是一個典型的機電一體化系統(tǒng)。機電一體化技術又稱機械電子技術，是機械技術、電子技術和信息技術有機結合的產物。機電一體化系統(tǒng)通常由五大要素構成，即動力源、傳感器、機械結構、執(zhí)行元件和電子計算機。全自動包裝碼垛生產線是集機、電、儀于一體的高技術產品，它主要應用于化工、糧食、食品及醫(yī)藥等行業(yè)中的粉、粒、塊狀物料(如塑料、化肥、合成橡膠、糧食等)的全自動包裝，即對包裝過程中的稱重、供袋、裝袋、折邊、封口、倒袋整形、批號打印、撿測、轉位編組、碼垛、托盤和垛盤的輸送等作業(yè)全部實現(xiàn)自動化。2．2包裝碼垛自動生產線系統(tǒng)組成包裝碼垛自動生產線主要由以下各部機組成如圖2一l所示：參考文獻參考文獻的標注采用順序編碼制。著作格式:[序號]作者書名·版本·出版社·出版時間·頁碼期刊格式:[序號]作者·譯者·文章題目·期刊名·年份·卷號〔期數(shù)〕·頁碼學位論文：[序號]作者·題名[學位論文]〔英文用[Dissertation]〕·保存地點·保存單位·年份·頁碼專利:[序號]專利申請者·題名·國別·專利文獻種類·專利號·發(fā)布日期·頁碼技術標準:[序號]起草責任者·標準代號·標準順序號--發(fā)布年·標準名稱·出版地·出版者·出版年份·頁碼l電子自動稱重機2平臺3自動供袋機4自動裝袋機5夾口整形機6自動折邊機7自動縫口機8立袋輸送機9倒袋整形機10金屬檢測機兒重量復檢機12自動撿選機13噴墨打印機14過渡輸送機15斜坡輸送機16壓平整形機17托盤倉18轉位輸送機19托盤輸送機20編組機21推袋壓袋機22升降機23分層碼垛機24高架平臺25垛盤輸送機26碼垛機控制柜27包裝機控制柜28電子秤控制柜29DCS控制系統(tǒng)30真空系統(tǒng)31除塵系統(tǒng)圖2—1包裝碼垛自動生產線電子稱重機是包裝機起始部機，其作用是完成物料的定值稱重、投料等作業(yè)。本生產線采用凈重式電子稱重方式，這樣稱量結果不受容器皮重變化的影響，稱量精度高，同時采用雙秤交替的運行模式，可以保證生產線的包裝速度到達800～1000包／小時。整個稱重系統(tǒng)的動力源采用氣動元件。給料系統(tǒng)采用氣動控制的二級投料方式，即稱重過程開始時，首先粗流料門完全翻開，當進料量到達預先設定的粗進料值時(一般為總量的8096～85％左右)，粗進料氣缸復位，粗流料門關閉，快速投料過程停止；這時粗流料門前端有一方形孔即細流口還沒關閉，物料從該方形孔中繼續(xù)投料，即開始細投料過程，當充填物料到達預置重量時，細投料氣缸復位，細流料門關閉，給料結束。秤體采用雙傳感器的并聯(lián)組秤方式，秤體結構采用鋼絲懸拉等減振措施，可以提高稱重精度。排料系統(tǒng)采用氣動控制的雙斜式連桿結構，具有排料速度快，沖擊小的優(yōu)點。其結構如圖2—2所示。1．卸料門2．稱重料斗3．稱重傳感器4．給料裝置5．落料箱6．分料箱7．儲料斗圖2—2電子稱重機自動供袋機是由供袋器、吸袋器、袋子傳送器、接袋器、取袋器等部件組成，如圖2—3所示。全自動包裝供袋工作是由供袋機械自動完成，操作人員只要將空袋子按要求碼放到上袋機的備用倉中就可以了。當袋倉中沒有袋子時備用袋倉中的袋子會被送袋機構整摞地自動送到供袋器的袋倉中去。供袋器是兩工位板式結構，每一工位大約存儲300個包裝袋。帶有真空吸盤的吸袋器從供袋器上把包裝袋吸住，然后向上提升到位后，傳送給傳送器。傳送器將袋子輸送到供袋機的斜板上。在導向板、接袋器、吸盤和光電開關的作用下，確保包裝袋在斜板上保持正確的位置和形狀。取袋器撿起斜板上的包裝袋，在取袋器四連桿的作用下，包裝袋定位在包裝機的中心線上，等待裝袋機將包裝袋取走。自動供袋機供袋速度快，供袋質量穩(wěn)定可靠，易于實現(xiàn)包裝工作的自動化。但機械結構較復雜，且對袋子的材料、尺寸和質量以及往備用袋倉中碼放袋子時袋口的方位等都有一定的要求。1．供袋器2．吸袋器3．袋子傳送器4．接袋器5．取袋器圖2—3供袋機結構示意圖自動裝袋機是由過渡料斗、取袋開袋夾送裝置、翻門縮口裝置、機架等構成，如圖2—4所示。過渡料斗是裝袋機聯(lián)接電子稱重機的過渡裝置，它可以存儲一袋物料，提高電子稱重機的稱重速度，減小物料落差，降低粉塵產生量，利于除塵，同時保證物料順利地導入裝袋機并防止裝袋機產生的振動傳遞到電子稱重機上。取袋開袋夾送裝置將自動供袋機的取袋器取好的袋子夾住，開袋吸盤吸住袋子的兩面，在主氣缸推動下送到翻門縮口裝置的下面并將袋口拉開(此動作是和翻門縮口動作同時進行)為填裝物料做準備，同時將已裝好物料的料袋送到夾口整形機內。在主氣缸行程兩端安裝有緩沖器，使主氣缸在行程端點得以緩沖并使裝袋機振動減輕。翻門縮口裝置將送過來的料袋通過夾袋手爪夾住袋子的兩上邊，通過縮口動作收縮袋口(此動作與開袋動作同時進行)使翻門插入袋口，并在檢測系統(tǒng)檢測到料袋位置正確后向電子稱重機和過渡料斗發(fā)出卸料請求指令，投下物料，完成裝袋。每次裝填完物料后翻門關閉，夾袋手爪將袋口繃緊，松開，放到輸送機上，再由取袋夾送裝置在取袋的同時夾送到夾口整形機內。1-機身2．取袋開袋夾送裝置3．取袋開袋吸盤4．縮口機械手5．翻門縮口裝置6．過渡料斗7．抱板8．大夾子轉位輸送機圖2—4裝袋機結構示意圖轉位輸送機是由輸送機和料袋轉位機構組合而成。它是將緩停機送來的料袋按預定的編組程序對料袋進行輸送和轉位。料袋的轉位是通過光電信號控制轉位裝置，在料袋輸送過程中使料袋實現(xiàn)90。的轉位。轉位輸送機結構如圖2—5所示，轉位速度快、安裝調試方便。在后序部機的工作出現(xiàn)異常時，它可同緩停機一起停止運轉。機架是由兩根側梁通過定位橫梁用螺栓連接構成平面框架。并通過支承橫梁用螺栓固定在高架平臺的主機架和側機架上。機架上安裝著主、從動滾筒和輸送帶的張緊裝置。傳動系統(tǒng)是由減速機傳動鏈輪副和主、從動滾筒及輸送帶組成。輸送帶的張力是由張緊裝置來實現(xiàn)。轉位機構由機架、轉位電機、轉軸、轉體、夾緊氣缸、夾板等組成。當料袋按工作程序要求實現(xiàn)轉位時，夾緊氣缸伸出，帶動夾板將料袋夾住，轉位電機帶動轉軸、轉體使料袋旋轉900，當料袋不需轉位時，氣缸將夾板收回，夾板不擋料袋。1．機架2．轉位電機3．轉軸4．轉體5．夾緊氣缸6．夾板7．大夾子圖2—5轉位輸送機結構簡圖編組機是碼垛機組中的重要部機之一，對提高碼垛質量和速度起到關鍵的作用。編組機的結構如圖2—6所示，主要由輸送機、緩停板、前擋板及左右擋板組成。輸送機主要由側梁、定位橫梁、皮帶托板、主、從動滾筒、輸送皮帶、皮帶張緊裝置、減速電機、傳動鏈輪副和皮帶自動調偏機構組成，并通過兩根支承梁用螺栓固定在高架平臺上。編組機的工作原理是將轉位輸送機送來的料袋按碼垛要求實現(xiàn)2—3編組和3—2編組，即垛型每層為二袋豎、三袋橫或三袋橫、二袋豎并交替進行。當位于輸送帶入口處的光電開關檢測到一個料袋到來時，立即啟動減速電機將料袋向前拖動到預定距離，而后停止運轉。在下一個料袋到來時，光電開關又重新啟動電機重復上述動作。當完成二袋豎放或三袋橫放時，推袋裝置便把這組料袋推到緩停板上暫存。如果計數(shù)到達一層(二袋豎加三袋橫或三袋橫加二袋豎)時，推袋裝置就將二局部料袋一起推到碼垛區(qū)。由于緩停板的設置減少一次來回推袋的時間，從而提高了碼垛效率。1.傳動裝置2．推袋小車3．接近開關4．導軌5.袋機支架6．壓袋框7．壓袋氣缸圖2-7推袋壓袋機結構簡圖分層碼垛機的結構如圖2—8所示，它是由滑板機構、整形裝置和端擋板組成?；鍣C構由傳動系統(tǒng)(包括減速電機、鏈輪副、傳動軸、傳動鏈輪、張緊鏈輪、大框架和導軌等)和左、右滑板組成。大框架由四個定位銷固定在高架平臺立柱的四根支撐角鋼上。軸裝式減速電機通過鏈傳動帶動左、右滑板沿導軌相向或相背運動，使左右分開或合擾。傳動軸和張緊鏈輪分別裝在大框架的兩端，在大框架上還裝有一組接近開關3，用于控制左、右滑板的運動及停止位置。大框架對角線方向有一對光電開關用于檢測和控制升、降機的極限位置。整形裝置由支撐平板、整形氣缸、整形板、導向輥等組成。支撐平板通過支撐桿到大框架上，氣缸和整形板均安裝在支撐平板上，在左、右滑板上有料袋時，氣缸在光電信號控制下帶動整形板伸出壓緊料袋(整形)，當料袋落到托盤上后，氣缸便帶動整形板退回到原始位置。端擋板由擋板和支架組成。用于限制料袋在分層機上的位置，從而保持良好的垛形。1．光電開關2．減速電機3．接近開關4．滑板機構5．整形裝置6．端擋板圖2—8分層碼垛機結構簡圖升降機是實現(xiàn)分層碼垛的關鍵部機之一，其結構如圖2—9所示。主要由升降平臺、傳動機構和配重體組成。升降平臺3主要由托盤支架，一對導向滾輪、一對限位滾輪等構件組成。托盤支架是由縱梁、橫梁組成的一個四方形的平面框架，導向滾輪、限位滾輪用滾輪支架裝在框架四角處。滾輪與高架平臺主機架的四根立柱上的導軌相配合，保證了升降平臺運動的平穩(wěn)與靈活。平臺通過四個調節(jié)螺桿與四根單排傳動鏈條相連，傳動鏈條通過主傳動軸上的鏈輪與配重體相連。傳動機構是升降平臺3實現(xiàn)升降運動的動力源。主要由軸裝式減速電機4、傳動軸5、鏈輪鏈條及托板組成。減速電機的正、反旋轉，使升降平臺上、下運動。配重體7由鋼板焊接而成，其重量是根據(jù)升降機承載的最大負荷確定的。這樣可以．減少電機的驅動力和掣動力，并增加平臺運行的平穩(wěn)性。1．調節(jié)螺桿2．傳動鏈3．升降平臺4．減速電機5．傳動軸6．壓袋框7．配重體圖2—9升降機結構簡圖托盤倉是存儲托盤和向托盤輸送機供給托盤的部機，其結構如圖2-10所示。托盤倉主要由機架l、叉板2、主氣缸3、光電開關4和6、霍爾開關5組成。機架主要采用鋼板、槽鋼和角鋼焊接而成，能保證托盤倉有足夠的強度和剛度。叉板采用16mm鋼板焊接而成。保證了叉板有足夠的強度、剛度支承托盤，叉板上裝有橡膠墊，起到一定的緩沖作用。主氣缸用以頂起托盤。側面還裝有兩個小氣缸，小氣缸控制叉板開合，保證托盤的提取。光電開關采用對射式光電開關，檢測托盤倉內托盤的存儲量，以保證托盤的及時供給。霍爾開關與主氣缸同步運動，不同位置的霍爾開關都將發(fā)出信號，以控制主汽缸的運動，并保證主汽缸與托盤倉叉板動作的協(xié)調。1．機架2．叉板3．主氣缸4．光電開關5．霍爾開關6．光電開關圖2—10托盤倉結構簡圖2．3本章小結本章從包裝碼垛生產線系統(tǒng)組成開始，介紹了各主要部機的機械結構及功能。包裝碼垛自動生產線可分為包裝局部和碼垛局部。包裝局部實現(xiàn)定量稱重、自動供袋、裝袋、夾口整形、折邊縫口、金屬檢測、重量復檢等功能。碼垛局部實現(xiàn)轉位編組、推袋壓袋、碼垛及托盤的提供和垛盤的輸送等功能。包裝碼垛生產線機械結構復雜，．零部件較多。其傳動形式多為鏈傳動和帶傳動，其執(zhí)行元件多為氣缸，本章簡化了機械本體的設計，方便實現(xiàn)后續(xù)的自動化控制。第三章氣動及真空系統(tǒng)包裝碼垛生產線各局部功能的執(zhí)行機構為氣缸、電磁閥、氣電轉換器、氣源處理裝置、真空系統(tǒng)等組成的氣動系統(tǒng)。氣動系統(tǒng)是生產線的根本組成局部之一，它的性能、壽命及穩(wěn)定性直接決定著生產線的工作性能和質量。3．1氣動系統(tǒng)的結構氣源處理裝置由排水過濾器、減壓閥、油霧器組成。排水過濾器將壓縮空氣中的贓物和水分濾出，由減壓閥把空氣壓力降到預定壓力，然后供給電磁閥和氣缸。油霧器中的潤滑油由壓縮空氣順空氣流動方向帶到需潤滑的電磁閥和氣缸。減壓閥帶有壓力表，調整空氣壓力可由壓力表直接讀出。氣源處理裝置簡圖如圖3—1所示。圖3-1氣源處理裝置簡圖氣路系統(tǒng)由根本回路構成，根本回路由電磁閥、氣缸、管路、調速器、消音器組成。電磁閥控制氣體通斷及執(zhí)行機構換向。氣缸是執(zhí)行機構的根本元件，承當負載、輸出力及轉矩。調速器用來調節(jié)氣缸的運動速度，以滿足負載的不同速度要求。消音器用來排除排氣噪聲，保護環(huán)境。根本回路簡圖如圖3—2所示。橫進裝置是包裝機的重要組成局部，它的主要作用是在取袋裝置取來袋子后，從兩側夾住袋口，在用真空把持住袋子的同時，向投料口移動，該裝置在往返行程上裝有一個氣墊裝置。該氣缸在返回(或向前)運動時，以高速移動，在接近行程終點附近某一點關閉閥門，使壓縮空氣只能經過另一個狹窄的通道而限速，氣缸移動速度便慢下來，然后停住，其運動速度及減慢下來的速度均由調速器調節(jié)，只要不產生振動即可。前后兩閥門的開關控制由配置在橫進裝置上的霍爾開關控制。橫進裝置氣路簡圖如圖3—3所示。圖3—3橫進裝置氣路簡圖裝袋、夾袋、開袋口的氣路系統(tǒng)為根本氣動回路如圖3—4所示。橫進裝置上設置的開袋口吸盤，夾住袋子送到料斗下面，夾袋機構夾住袋口兩側后，向內側縮口的同時，開袋口機構張開，翻開袋口。開口吸袋器在行進時，啟動真空裝置，并通過真空檢測器檢測真空度。假設真空度未到達設定值，那么棄袋；假設到達設定值，那么發(fā)出投料信號。這時，伸縮料門伸入袋口中卸料。棄袋有兩種情況：一是真空未到達設定值；二是伸縮料門擊偏或擊倒了袋子。夾袋機構夾住袋口的同時，夾緊探測器便發(fā)出一個對袋子的探測信號，夾緊之后檢測到袋子正常時，便發(fā)出投料信號。只有真空檢測及夾緊檢測全部正常才能投料，缺一不可。棄袋或夾緊檢測未探測到袋子，要把各個功能部件返回到其原來位置。裝袋時，開口吸袋器不再吸著袋子，返回初始位置。夾緊檢測器的設定值為：2kg／cm2(相對)。真空檢測器的設定值為：300mmHg以上。圖3—4裝袋、夾袋、開袋口氣路簡圖碼垛機氣路系統(tǒng)中重要局部為托盤倉大氣缸升降系統(tǒng)。氣缸下降、中停由換向閥通斷實現(xiàn)，該系統(tǒng)為進氣節(jié)流調速系統(tǒng)，如圖3—5所示圖3—5碼垛機氣路簡圖除了上述裝置的氣路系統(tǒng)，其它裝置均為根本回路。如電子稱重機、吸袋、取袋等。3．2真空系統(tǒng)真空系統(tǒng)由真空泵、真空電磁閥、真空檢測器、真空管路等組成。它是包裝機的主要局部之一，其主要功能是吸袋及開袋等。真空泵是真空系統(tǒng)的心臟，提供真空能源，真空電磁閥承當真空線路的通斷，真空檢測器承當檢測真空壓力，并發(fā)出卸料信號?！?．3本章小結。本章介紹了包裝碼垛自動生產線氣動系統(tǒng)和真空系統(tǒng)，主要介紹了各主要部機的氣動回路和根本氣動回路以及真空系統(tǒng)的組成和功能。第四章包裝碼垛自動生產線PLC控制系統(tǒng)設計在包裝過程中，自動完成稱重、供袋、取袋、裝袋、縫口、輸送、金屬檢測、重量檢測及碼垛等多個動作，動作多，運動復雜，而所處工作環(huán)境惡劣(高溫、振動、粉塵)，這就要求控制系統(tǒng)具有很高的可靠性、良好的節(jié)能措施、很強的故障診斷能力，確保生產的穩(wěn)定運行。由于包裝生產線的各種控制為開關量，而目前流行的PLC具有結構小巧、運行速度高、通用性好、可靠性高等特點，非常適合于工業(yè)現(xiàn)場的高溫、振動、粉塵等惡劣環(huán)境下的開關控制。所以選用PLC作為控制系統(tǒng)的核心部件。本包裝碼垛自動生產線動作關系復雜，I/O點數(shù)較多，以開關量控制為主，所以選擇日本三菱公司的FX2N系列PLC為控制核心部件。4.1PLC控制的優(yōu)點①高可靠性；〔1〕所有的I/O接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與PLC內部電路之間電氣上隔離?！?〕各輸入端均采用R-C濾波器，其濾波時間常數(shù)一般為10~20ms.〔3〕各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾?！?〕采用性能優(yōu)良的開關電源?！?〕對采用的器件進行嚴格的篩選?！?〕良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況，CPU立即采用有效措施，以防止故障擴大?！?〕大型PLC還可以采用由雙CPU構成冗余系統(tǒng)或有三CPU構成表決系統(tǒng),使可靠性更進一步提高。②豐富的I/O接口模塊；PLC針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號，如：交流或直流；開關量或模擬量；電壓或電流；脈沖或電位；強電或弱電等。有相應的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設備，如：按鈕；行程開關；接近開關；傳感器及變送器；電磁線圈；控制閥等直接連接。另外為了提高操作性能，它還有多種人-機對話的接口模塊;為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。③采用模塊化結構；為了適應各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型PLC以外，絕大多數(shù)PLC均采用模塊化結構。PLC的各個部件，包括CPU，電源，I/O等均采用模塊化PLC，由機架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。④編程簡單易學；PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對使用者來說，不需要具備計算機的專門知識，因此很容易被一般工程技術人員所理解和掌握。⑤安裝簡單，維修方便；工業(yè)環(huán)境下直接運行。使用時只需將現(xiàn)場的各種設備與PLC相應的I/O端相連接，即可投入運行。各種模塊上均有運行和故障指示裝置，便于用戶了解運行情況和查找故障。由于采用模塊化結構，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復運行。4.2PLC控制系統(tǒng)硬件設計PLC控制系統(tǒng)示全包裝生產線的核心局部，而在包裝過程中，動作多，運動復雜，這就要求控制系統(tǒng)具有很高的可靠性、良好的節(jié)能措施、很強的故障診斷能力，確保生產的穩(wěn)定運行。由于包裝生產線的各種控制為開關量，動作關系復雜，I/0點數(shù)較多，選擇日本三菱公司的FX2N系列PLC。該系列PLC為模塊式結構，可以根據(jù)控制系統(tǒng)的需要靈活地組合成最正確的配置。①硬件配置硬件配置包括FX2N根本單元、FX2N擴展單元、檢測元件(光電開關、接近開關、真空開關等)、人機操作界面(按鈕、指示燈等)、控制元件(交流接觸器、變頻器、電磁閥等)以及執(zhí)行元件(電機和氣缸等)。②FX2N系列PLC輸入輸出擴展方法，F(xiàn)X2N系列PLC是由電源、CPU、輸入輸出和程序存儲器組成的單元型可編程控制器。其主機稱為根本單元，為主機備有可擴充輸入輸出點數(shù)的“擴展單元(電源I/0)和擴展模塊(I/0)〞，此外，還可以連接特殊擴展設備，用于特殊控制。在組織FX2N系列時，須考慮下述各點:輸入輸出總點數(shù)控制在256點以內，其中輸入點數(shù)和輸出點數(shù)均不能超過184點；DC24V電源和DC5V電源的容量，根本單元和擴展單元內部裝有電源，可以對擴展模塊供給DC24V電源，對特殊模塊供給DC5V電源，因此擴展模塊和特殊模塊的耗電量應該控制在根本單元及擴展單元的電源范圍以內；對于FX2N根本單元，外接特殊單元和特殊模塊的數(shù)量，最多不超過8臺。關于輸入輸出序號的編號問題，F(xiàn)X2N系列PLC使用如下的編號方法:〔1〕輸入繼電器(X)、輸出繼電器(Y)的序號是由根本單元開始，按連接順序分配八進制數(shù)碼?！?〕特殊擴展設備和PLC使用PLC的FROM和T0指令進行數(shù)據(jù)信息交換，但是輸入輸出繼電器不占序號?！?〕功能擴展板，F(xiàn)X2N-CNV-IF型轉換電纜，和輸出輸入點數(shù)無關。③具體的輸入輸出擴展根據(jù)對于本生產線的分析，系統(tǒng)需要約130個輸入點、160個輸出點，總的點數(shù)約在290個左右，加上一定的點數(shù)裕量，系統(tǒng)總的輸入輸出點數(shù)應該配置在320點左右，而FX2N系統(tǒng)最大的點數(shù)是256點，所以決定采取分段控制，將整個系統(tǒng)分成2段，前一段從電子稱重機到噴墨打印機，使用一個PLC系統(tǒng)控制，具體的擴展方法是FX2N-128MR+FX2N-48ER各一臺，共有點數(shù)176個，輸入點88個，編號范圍是X000～X127，輸出點88個，編號范圍是Y000～Y127;剩下的后面作為一個控制系統(tǒng)，使用FX2N-128MR+FX2N-16EYR，總點數(shù)144個，輸入點數(shù)64個，編號范圍是X000～X077，輸出點80個，編號范圍是Y000～Y117。這樣系統(tǒng)的總點數(shù)為320點，其中輸入點152個，輸出點168個，可以滿足系統(tǒng)的要求。圖3.1是I/0擴展連接示意圖。FX2N-48ERFX2N-128MRFX2N-48ERFX2N-128MR前段FX2N-16EYRFX2N-128MRFX2N-16EYRFX2N-128MR后段圖4.1I/0擴展連接示意圖④分配輸入/輸出點信號、輸出點與輸出控制是一一對應的。分配好后，按系統(tǒng)配置的通道與接點號，分配給每一個輸入信號和輸出信號，即進行編號。FX2N型PLC的輸入/輸出通道號采用自由配置、固定通道方式。輸入輸出繼電器可自由選擇，與輸入點對應的即為輸入繼電器，與輸出點對應的即為輸出繼電器。包裝碼垛生產線控制系統(tǒng)包裝局部及碼垛局部輸入輸出接口如表4.1、4.2所示。表4.1包裝局部I/O接口分配輸入輸出名稱接口名稱接口吸袋垂直氣缸X001垂直汽缸下降Y001吸袋真空裝置X002垂直汽缸上升Y002吸袋真空閥X003吸盤Y003上限位開關X004垂直汽缸傾斜Y004傾斜氣缸電磁閥X005斜托板下降Y010斜線位開關X006防滑吸盤吸袋Y011斜托板光電開關X010磕頭裝置傾斜Y013光電開關X011真空吸袋Y014橫進裝置減速開關X012磕頭裝置立起Y015橫進裝置裝袋點限位X013斜托板上升Y020傾斜限位X014抱板閉合Y021磕頭裝置到位信號X015大夾子閉合Y022橫進裝置取袋點限位X020料斗下縮口夾子張開Y024夾抱限位X021取袋真空裝置翻開Y025橫進裝置移動限位開關X022縮口夾子向里放Y026開袋真空檢測X023夾輥氣缸動作Y027夾袋壓力檢測X024開袋Y030翻開袋口X040抱袋Y031橫進裝置限位X041張開Y033橫進裝置到位X050縮口夾子張開Y037輸送帶X051放料門插入Y040倒袋X053拍打板上升Y042整形X054敦實Y043金屬檢測X055折邊Y044金屬信號X056縫口Y045重量檢測X057倒袋氣缸伸出Y050包裝子程序啟動X127整形汽缸動作Y051檢測器聲光報警Y060檢選機剔除Y061橫進裝置Y100表4.2輸入輸出名稱接口名稱接口編組傳輸光電開關X001轉位機轉位Y071料袋傳輸限位開關X002編組傳輸電機Y004推推袋擋板關閉X003轉位傳輸電機Y005滿半層信號X004緩停機運轉Y006滑臺限位開關X005推袋Y000推袋前端限位X006滑臺推袋擋板翻開Y001側面整形擋板.X007推袋機返回Y002碼垛位限位X010分層機分層Y003壓袋限位X011升降機下降Y007壓袋返回X012前端推袋擋板翻開Y074分層機滿信號X013側面整形Y075滿一層信號X015壓袋機壓袋Y076前端推袋擋板X016托盤輸送機Y020托盤至碼垛位X020升降機上升Y010升降機上限位X021聲光報警Y030升降機上臨界X022排垛輸送Y031升降機下限位X023托盤倉動作Y035分層機開X024垛盤輸送機Y036分層機關X025托盤倉聲光報警Y040緩停機占位X026托盤倉上升Y050編組機滿X027托盤倉下降Y051垛盤位空X030托盤叉翻開Y052空托盤到位X03托盤叉合上Y053托盤叉位置空X034垛盤緩沖位置空X035緩沖位置限位X037托盤上升信號X050待傳位信號X051托盤倉上位X052托盤倉中位X053實垛盤到位X054托盤倉底部位X055托盤倉下降X057轉位機停止X060碼垛程序啟動X0774.3控制系統(tǒng)電氣原理圖系統(tǒng)供電電源采用三相四線制上機供電。供電電源等級為AC380±5％，50Hz。上電源經總的低壓斷路器QF0為整機供電。其中QFl給包裝局部電機M1.1～M10.1提供電源，QF2給碼垛局部電機M11.1～M20.1提供電源，QF3給檢測電機M21.1～M25.1提供電源，QF4為打印機、金檢、重量復檢的執(zhí)行電機M26.1～M30.1提供電源。普通電機的主回路包括交流接觸器和熱繼電器，制動電機還包括制動單元的輔助回路。整機的接地保護與系統(tǒng)的接地保護網(wǎng)相聯(lián)接。系統(tǒng)電氣控制主電路圖見附錄圖C。4.4包裝碼垛自動生產線工藝流程包裝碼垛自動生產線可自動完成稱重、供袋、取袋、裝袋、縫口、輸送、金屬檢測、重量檢測及碼垛等功能。全自動包裝碼垛生產線的機械系統(tǒng)主要包括全自動稱重單元、包裝單元、輸送檢測單元、碼垛單元。其主要工藝流程如下:物料自儲料斗進入包裝秤的給料裝置，通過粗、細給料，實現(xiàn)粗、細兩級加料。當秤斗中的物料重量到達最終設定值時，稱重終端發(fā)出停止加料信號，待空中的飛料全部落入秤斗后此次稱重循環(huán)結束，此時電子包裝秤等待裝袋機的投料信號。當自動裝袋機完成上袋后，發(fā)出訊號，使稱重箱翻開卸料翻門，向包裝袋內投料，卸料后稱重箱關閉翻門，裝袋機張開夾袋器，包裝袋通過夾口整形機和立袋輸送機進入自動折邊機，包裝袋經折邊后，進入縫口機，當設在縫口機旁邊的光電開關檢測到包裝袋后，縫紉機開始工作，縫合包裝袋，當包裝袋離開縫紉機后，縫紉機停止，并自動切斷縫合線。包裝袋經過倒袋整形機進入金屬檢測機及重量復檢機，如果檢測不合格，在包裝袋通過自動撿選機時將被剔除，而合格的包裝袋那么順利通過自動撿選機，再經噴墨打印機、過渡輸送機、緩停機等設備，將包裝袋輸送到碼垛單元，由轉位機根據(jù)碼垛工藝要求將料袋依次按“2袋豎-3袋橫〞和“3袋橫-2袋豎〞循環(huán)做轉位處理。這樣包裝袋便以2袋直或3袋橫的形式進入編組機，最后由碼垛機將包裝袋堆碼到托盤上，一般以碼8層為一垛。碼垛完成后，垛盤輸送機將其輸送出碼垛區(qū)，停放在叉車區(qū)域垛盤輸送機上。碼垛機所使用的托盤由托盤倉和托盤輸送機根據(jù)程序自動提供。包裝碼垛自動生產線工藝流程如圖4.4所示。圖4.4包裝碼垛生產線工藝流程圖4.5程序控制邏輯包裝局部①自動供袋控制邏輯當吸袋垂直氣缸電磁閥接通時，氣缸開始下降，同時吸袋真空裝置接通，當吸袋真空閥到達設定值時，吸袋垂直氣缸開始上升，吸盤吸住袋子上升，上限位開關翻開后，傾斜氣缸電磁閥接通，使垂直氣缸傾斜，把袋送入供袋輥子，斜限位開關閉合后，傾斜氣缸停止運動，吸袋真空吸盤斷真空，袋子開始進入供袋輥子。同時，傾斜氣缸開始返回，完成吸袋操作，這個過程不斷重復進行。自動供袋流程圖如圖4.5所示。圖4.5自動供袋流程圖②自動取袋控制邏輯袋子通過供袋輥子送到斜托板上，當斜托板上的光電開關檢測到袋底時，支持袋底的斜托盤開始下降，當光電開關檢測到袋口時，斜托板上的防滑吸盤吸住袋子。這時橫進裝置應在生產線取袋位置，如果不在，應向該方向移動，移動過程中，由減速開關控制減速運動，由到位限位開關控制到位。到位后，磕頭裝置傾斜，由限位開關限位，同時起動真空電磁閥，實現(xiàn)真空吸袋，經過延時，吸住袋，磕頭裝置立起，斜托板上升回到原來位置，完成取袋操作，這個過程重復進行。自動取袋流程圖如圖4.6所示。圖4.6自動取袋流程圖③自動裝袋控制邏輯這時開袋、抱板與大夾子應處于張開位置，橫進裝置向包裝線取袋方向移動，同時移動過程中有減速過程，到位后，限位開關閉合，抱板與大夾子閉合。當夾抱限位開關閉合后，料斗下縮口夾子應張開，同時取袋裝置真空翻開，橫進裝置向包裝線裝袋位置移動，同樣經過減速過程，然后由限位開關控制到位，抱板與大夾子把裝滿料的帶子送到輸送袋上，夾輥氣缸動作，完成夾送動作。同時空袋子袋口被大夾子夾緊，這時縮口夾袋壓力接通，縮口夾子向里收，同時，開袋、抱袋、張開，開袋真空檢測和夾袋壓力檢測工作，如果沒有夾住袋子或沒有把袋口翻開，縮口夾子那么松開，開袋真空和夾袋壓力斷開，然后進行吹袋操作。如果通過加緊壓力檢測袋子被夾住，真空開袋把袋口確實翻開，那么關閉真空和壓力置，卸料門翻開，進行裝袋操作。從放料門插入，翻開袋口，然后秤卸料總定時器開始起動，總定時器的時間設定裝袋、拍打、墩實的時間，當定時到裝料總時間的三分之二時，拍打板上升，進行墩實總的定時時間到后，放料門關閉，裝料操作完畢。自動裝袋流程圖如圖4.7所示。圖4.7自動裝袋流程圖④折邊、縫口控制邏輯橫進裝置向包裝線裝料方向移動，經過減速過程，橫進裝置到位，抱板與大夾子夾緊，縮口夾子張開，為送袋操作做好準備。當橫進裝置向包裝線裝料方向移動時，同時把裝滿料的袋子送到輸送帶上，進行折邊、縫袋口操作。這樣完成送袋操作，此后重復上述各種操作。折邊縫口流程圖如圖4.8所示。圖4.8折邊縫口流程圖圖4.9倒袋、輸送流程圖⑤倒袋、輸送控制邏輯料袋由縫口機進入倒袋輸送機，光電開關檢測到料袋后，倒袋氣缸伸出，將料推倒，進入整形局部，此后重復上述各種操作。倒袋、輸送流程圖如圖4.9所示。⑥金屬檢測、重量檢測控制邏輯料袋通過金屬檢測輸送機時，如果發(fā)現(xiàn)袋中有金屬物體，檢測器將發(fā)出警報，含金屬料袋將由自動撿選機剔除。合格料袋繼續(xù)向前進入重量檢測輸送機，如果料袋重量不合格，也將由自動撿選機剔除。合格料袋繼續(xù)向前輸送。金屬檢測、重量檢測流程圖如圖4.10所示。圖4.10金屬檢測、重量檢測流程圖4.5.2碼垛局部機器人碼垛機主要由機械主體、伺服驅動系統(tǒng)、手臂機構、末端執(zhí)行器(抓手)、末端執(zhí)行器調節(jié)機構以及檢測機構組成,按不同的物料包裝、堆垛順序、層數(shù)等要求進行參數(shù)設置,實現(xiàn)不同類型包裝物料的碼垛作業(yè)。按功能劃分為進袋、轉向、排袋、編組、抓袋碼垛、托盤庫、托盤輸送以及相應的控制系統(tǒng)等機構。(1)轉向機構：按設定程序對包裝袋作轉向編排。(2)排袋機構：采用皮帶輸送機將編排好的包裝袋送至積袋機構。(3)積袋機構：采用皮帶輸送機集中編排好的包裝袋。(4)抓袋碼垛機構：采用機器人碼垛機構完成碼垛作業(yè)。(5)托盤庫：成疊的托盤由叉車送入,按程序逐個排放至托盤輥道輸送機,有規(guī)律地向碼垛工序供給空托盤,到達8層后的成垛托盤,由輥道輸送機輸送至成垛托盤庫,最后由叉車取出送至倉庫貯存。碼垛工作過程:由包裝線上送來的包裝袋,其封口處于包裝袋前進方向的末端。第1只包裝袋不旋轉直接進入排包工序,第2只包裝袋做180°旋轉后進入排包工序,然后由排包機將第1、2只包裝袋推至碼包工序,第3、4、5只包裝袋依次在旋轉機上做逆時針旋轉90°,然后由排包機推至碼包工序;同時將先期進入碼包區(qū)域的第1、2只包裝袋一起推送至卸包臺工作區(qū)域;由卸包機將編碼好的一層包裝袋卸入事先備好的托盤上進行分層碼垛;此時承載托盤下降一層包裝袋高度的行程,至此完成第1層的碼垛工作。后面第3、5、7層的碼垛均按上述程序運行。第2層包裝袋的運行程序為:當?shù)?層的第6、7、8只包裝袋依次進入旋轉機后,在旋轉機上做順時針方向旋轉90°,并送至排包工序,然后由排包機將排列好的3只包裝袋推送至碼包工序,第9只包裝袋不用旋轉直接進入排包工序,第10只包裝袋在旋轉機上做180°旋轉后進入排包工序,由排包機推進至碼包工序,將先期進入碼包區(qū)域的第6、7、8這3只包裝袋編碼在一起,然后將第2層編碼好的5只包裝袋一起推送至卸包臺工作區(qū)域,由卸包機將這5只包裝袋卸在第1層上面進行碼垛;承載托盤再下降一層包裝袋的高程,至此完成第2層的碼垛工作。后面第4、6、8層的碼垛程序,均按上述程序運作。①推袋/分層控制邏輯編組機滿信號激發(fā)一次推袋動作，推袋前進之前，推袋擋板關閉。假設滿半層時，推袋到滑臺位置，推袋擋板翻開，然后推袋機返回;當滿一層而且分層機空時，推袋機推倒前端位置，推袋擋板翻開，然后推袋機返回。料袋進入分層機后，側面整形擋板合上，然后壓袋機向下壓袋。假設托盤處于分層碼垛位置時，分層機翻開，升降機開始下降，壓袋機壓到位后，壓袋和側面整形氣缸返回，升降機停止下降。假設分層機空和壓袋機返回到位，分層機開始關閉。推袋、分層流程圖如圖4.11所示。圖4.11推袋、分層流程圖②升降機控制邏輯分層機動作和分層機滿光電開關觸發(fā)一次層計數(shù)，升降機根據(jù)層計數(shù)結果確定是否排垛。假設層數(shù)小于8時，進行分層碼垛動作;當層數(shù)為8時，觸發(fā)一次排垛動作。空托盤到達待碼垛位置時，升降機開始上升，到達上限位或升降機上臨界光電開關，停止上升，等待分層碼垛。升降機根據(jù)所碼層數(shù)確定是否排垛，當碼完8層后，升降機下降到達下限位置后，停止下降，并發(fā)托盤輸送機排垛。當排垛未完成時，升降機上升或下降動作均無效。升降機控制流程圖如圖4.12所示。圖4.12升降機控制流程圖圖4.③托盤和垛盤輸送機控制邏輯當升降機排垛時，托盤和垛盤輸送機是否起動排垛，取決于垛盤位是否有空。假設無空，那么聲光報警，輸送機處于等待狀態(tài);一旦有空，那么啟動排垛輸送。當實垛盤未到達垛盤輸送機時，托盤輸送機繼續(xù)運轉。假設空托盤到位和排垛完畢后，托盤輸送機停止運轉。然后，啟動托盤倉動作，自動放一個空托盤到待傳托盤位置上。當垛盤叉裝位置或垛盤緩沖位置有空而托盤輸送機占位時，垛盤輸送機將自動啟動運行，將實垛盤送到垛盤緩沖位置上。托盤、垛盤輸送流程圖如圖4.13所示。④托盤倉控制邏輯當托盤倉空時，那么聲光報警。除自動啟動托盤倉升降動作外，還可用托盤倉側面安裝的操作閘隨時啟動升降動作。托盤倉上升時，當上升到一定位置(待傳位空時到達托盤倉上位時，到達托盤倉中位，托盤叉翻開，托盤倉繼續(xù)上升，直到頂部。當托盤倉下降時，降到托盤倉中位時，托盤叉合上，托盤倉繼續(xù)下降，直到底部。這樣即可放一個空托盤到待傳位上。托盤倉控制流程圖如圖4.14所示圖4.14托盤倉控制流程圖4.6PLC控制系統(tǒng)軟件程序設計包裝碼垛自動生產線控制系統(tǒng)是基于PLC集成控制的系統(tǒng)，根據(jù)本節(jié)表達的內容中的系統(tǒng)整體控制流程圖及系統(tǒng)的輸入和輸出信號，來編制PLC的梯形圖。PLC采用循環(huán)掃描方式，按梯形圖從上而下，從左而右的先后順序予以執(zhí)行。下面給出的是程序的梯形圖，使用三菱公司全系列編程軟件GXDeveloper-7C編輯，編程方式是梯形圖，見附錄梯形圖。其中附錄-圖A是前段包裝局部的梯形圖，附錄-圖B為系統(tǒng)后段碼垛局部的梯形圖。第五章系統(tǒng)抗干擾措施PLC系統(tǒng)中混入輸入、輸出的干擾，或感應電壓，容易引起錯誤的輸入信號，從而引起錯誤的控制信號。為了使控制器穩(wěn)定地工作，提高整體控制系統(tǒng)的可靠性，在控制系統(tǒng)采取一些有效的抗干擾措施是非常必要的。5.1抗電源干擾〔1〕使用隔離變壓器使用隔離變壓