【正文】 目 錄 1 緒論 .......................................................................................................................... 1 2 糖果包裝機(jī)系統(tǒng)分析及控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) .......................................................... 3 Y06 型糖果包裝機(jī)生產(chǎn)工藝概述 .................................................................. 3 糖果包裝機(jī)控制要求 ...................................................................................... 3 PLC 控制系統(tǒng)方式選擇 ....................................................................... 3 系統(tǒng)運(yùn)行方式 ........................................................................................ 4 糖果包裝機(jī)控制系統(tǒng)主要器件的選擇 .......................................................... 4 包裝機(jī)控制對象分析 ............................................................................ 5 PLC 控制器的選擇 ............................................................................. 6 變頻器選擇 ............................................................................................ 6 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動器選擇 .................................................................... 6 傳感器選擇 ............................................................................................ 9 3 糖果包裝機(jī)各功能模塊設(shè)計(jì) ................................................................................ 10 供電模塊設(shè)計(jì) ................................................................................................ 10 執(zhí) 行主電機(jī)模塊設(shè)計(jì) .................................................................................... 11 包裝紙同步控制模塊設(shè)計(jì) ............................................................................ 12 4 糖果包裝機(jī)主要控制系統(tǒng)的 PLC 程序設(shè)計(jì) ...................................................... 15 糖果包專機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡述 ................................................................ 15 主電機(jī)的 PLC 控制指令語句表 .................................................................. 17 糖果包裝機(jī)包裝機(jī)的 PLC 控制 I/O 分配表 ............................................... 18 結(jié)論 .............................................................................................................................. 20 致謝 .............................................................................................................................. 21 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 22 附錄 .............................................................................................................................. 23 附錄 A ................................................................................................................. 23 1 第一章 緒論 第一節(jié)課程背景 食品行業(yè)是滿足人民 “ 衣食住行 ” 需求的基礎(chǔ)性行業(yè)，在國民經(jīng)濟(jì)中處于重要地位，具有不可替代性，尤其是目前我國居民收入日益提高、生活質(zhì)量不斷改善，對食品 的需求也日趨多樣化，全國食品工業(yè)面臨良好發(fā)展契機(jī)，食品工業(yè)規(guī)?？焖僭鲩L，經(jīng)濟(jì)效益也大幅提升，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和增長方式進(jìn)一步優(yōu)化。去年食品工業(yè)增加值占全國工業(yè)經(jīng)濟(jì)比重達(dá)到十分之一強(qiáng)， 并且呈逐年上升趨勢。 食品行 業(yè)的快速發(fā)展必定會帶動 食品 包裝業(yè)的發(fā)展，所以對食品包裝機(jī)的改造創(chuàng)新是非常必要的。 圖 11 Y06 型糖果包裝機(jī)系統(tǒng)外觀圖 Y06 型糖果包裝機(jī)是一款高速糖果包裝機(jī)械，可用于包裝各類塊狀糖果。整個(gè)設(shè)備可以分為三大部分：生產(chǎn)線送糖部分，糖果包裝部分，包裝紙部分。其總體系統(tǒng)外觀圖如圖 11 所示。 生產(chǎn)送糖部分 部分直接與糖果生產(chǎn)線相連，通過傳送帶將糖果送至糖果包裝部分入口處。該部分僅可通過一顆糖果，糖果經(jīng)過此通道過后形成隊(duì)列，依次從包裝入口進(jìn)入如圖 12 所示 2 圖 12 糖果包裝紙送紙部分機(jī)械圖 圖 13 包裝紙卷紙機(jī)構(gòu) 包裝紙送紙部分由齒輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動，拖動包裝紙向前運(yùn)動。包裝紙安裝于包裝紙托盤上，正常送紙時(shí)，繃緊的包裝紙壓迫包裝紙剎車，使其在摩擦力的作用下向前運(yùn)動；缺紙或繼紙時(shí)，繃力消失，包裝紙剎車回到原位置，系統(tǒng)報(bào)警。包裝紙的位置由色標(biāo)傳感器進(jìn)行定位，當(dāng)位置出現(xiàn)偏差時(shí)，由控制系統(tǒng)發(fā)出指令驅(qū)動步進(jìn)電機(jī) 進(jìn)行拖拉包裝紙運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)包裝紙的準(zhǔn)確定位 。 糖果包裝部分是周期性的重復(fù)動作。整個(gè)包糖過程包括如下幾個(gè)步驟：推糖→送紙→包裝→噴膠→傳送粘合→成品。 Y06 型糖果包裝機(jī)采用通過三相異步電機(jī)帶動齒輪機(jī)構(gòu)提供動力，利用凸輪 3 機(jī)構(gòu)與連桿機(jī)構(gòu)等機(jī)械結(jié)構(gòu)配合進(jìn)行包裝、進(jìn)排糖、送包裝紙等動作，有效的保證了控制的速度與精度，使系統(tǒng)緊湊、可靠。 第二章 糖果包裝機(jī)系統(tǒng)分析及控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) Y06 型糖果包裝機(jī)生產(chǎn)工藝概述 糖果包裝機(jī)主要通過一臺 的三相異步電機(jī)帶動各機(jī)械部分完成包糖的各種動作。糖果 包裝工藝流程如圖 21 所示。 圖 21 糖果包裝機(jī)工藝流程圖 裸糖經(jīng)流水線到達(dá)糖果包裝機(jī)，當(dāng)位于糖果包裝機(jī)入口處的光電傳感器檢測到有裸糖到來時(shí)，控制推糖機(jī)構(gòu)的電磁閥得電，吸合、下拉推糖機(jī)構(gòu)，與此同時(shí)推糖機(jī)構(gòu)動作將糖果送入旋轉(zhuǎn)的糖果托盤中。當(dāng)糖果進(jìn)入托盤三個(gè)周期后，控制包裝紙轉(zhuǎn)動的電磁閥閉合，開始送包裝紙。利用色標(biāo)傳感器控制、調(diào)整包裝紙的位置，當(dāng)紙位置合適時(shí)，包裝紙被截?cái)?，在包糖機(jī)構(gòu)的作用下，按預(yù)先設(shè)定的步驟，包裹糖果。若紙位置不合適， PLC 將發(fā)出脈沖信號驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)對包裝紙進(jìn)行前后拖動，對包裝紙位置進(jìn)行調(diào) 整。包裹完畢，進(jìn)行噴膠，粘合之后，糖果經(jīng)傳送帶送糖機(jī)構(gòu)送至成品糖庫。在傳送過程中，由于傳送帶的楔形擠壓作用，糖紙粘合完成，同時(shí)也對其進(jìn)行了更好的整形。 糖果包裝機(jī)控制要求 PLC 控制系統(tǒng)方式選擇 4 控制系統(tǒng)和遠(yuǎn)程 I/O 控制系統(tǒng)。由于糖果包裝機(jī)的控制對象相對集中，主要有變頻器控利用 PLC 可以構(gòu)成多種控制系統(tǒng)：單機(jī)控制系統(tǒng)，集中控制系統(tǒng)，分散型控制、包裝紙位置調(diào)整、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動控制等，因此選擇集中控制系統(tǒng)。集中控制系統(tǒng)模型如圖所示。各被控對象直接與 PLC 的 I/O 口相連接，進(jìn)行通信、控制。 為 提高系統(tǒng)抗干擾能力，在硬件方面，交流電源增加濾波裝置，輸入信號進(jìn)行光電隔離，并遠(yuǎn)離強(qiáng)電布線。信號采用屏蔽線傳輸，采用放射性一點(diǎn)接地等措施，消除、減弱共模和瞬變干擾。 圖 22 集中控制系統(tǒng)模型 系統(tǒng)運(yùn)行方式 糖果包裝機(jī)的運(yùn)行，采用自動運(yùn)行和手動運(yùn)行方式。與運(yùn)行方式對應(yīng)的是停止運(yùn)行方式。糖果包裝機(jī)的停止運(yùn)行方式包括正常停運(yùn)、暫時(shí)停運(yùn)、緊急停運(yùn)三種。包裝機(jī)控制要求： 手動運(yùn)行：可以用按鈕對包裝機(jī)的各個(gè)部分進(jìn)行單獨(dú)控制，便于調(diào)機(jī)，主要用于故障的檢修與恢復(fù)。 自動運(yùn)行 :按下啟動按鈕，系統(tǒng)即開始連續(xù)、協(xié)調(diào) 、周期性地完成各包裝動作，直到系統(tǒng)接收到停止運(yùn)行信號。 糖果包裝機(jī)控制系統(tǒng)主要器件的選擇 系統(tǒng)采用 PLC 進(jìn)行集中控制，主要控制對象為一臺 的三相異步電機(jī)，主電機(jī)的參數(shù)如表 21 所示。 表 21 Y2100L14 三相異步電機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 5 型號 額定功率 滿載時(shí) 堵 轉(zhuǎn) 電流 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 KW 轉(zhuǎn)速(r/min) 電流(A) 效率(%) 功率因數(shù) (cos) 額定電流 Ist/IN 額定轉(zhuǎn)矩Tst/TN 額定轉(zhuǎn)矩TM/TN Y2100L14 1430 80 主要的控制器件包括： PLC、變壓器、變頻器、步進(jìn)電機(jī)及其控制器、光電編碼盤等。 包裝機(jī)控制對象分析 包裝機(jī)的主要傳感器以開關(guān)量提供給 PLC，作為決策的依據(jù)。 開關(guān)輸入量有： （ 1）啟動 /停止信號 （ 2） 色標(biāo)信號 （ 3） 糖果生產(chǎn)線上行程開關(guān) （ 4） 包裝后的糖果輸送線上的行程開關(guān) （ 5） 自動 /手動開關(guān) （ 6） 變頻器復(fù)位開關(guān) （ 7） 噴膠開關(guān) （ 8） 急停按鈕 （ 9） 色標(biāo)開關(guān) （ 10） 光電碼盤 （ 11） 速度調(diào)節(jié) （ 12） 壓縮空氣開關(guān) 輸出量有： （ 1） 急停指示燈 （ 2） 無紙斷紙指示燈 （ 3） 色標(biāo)補(bǔ)差信號燈 （ 4） 產(chǎn)品過大信號燈 （ 5） 強(qiáng)行送紙指示燈 （ 6） 色標(biāo)狀態(tài)指示樓上 6 （ 7） 噴膠開啟狀態(tài)指示燈 （ 8） 步進(jìn)電機(jī)控制器 （ 9） 急?？刂菩盘? （ 10） 電磁閥 2 輸出信號大多是一些開關(guān)輸出信號，如主電機(jī)驅(qū)動、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動等，這些信號經(jīng)功率放大驅(qū)動對應(yīng)的包裝執(zhí)行機(jī)構(gòu)。人機(jī)界面使用 RS232 口進(jìn)行通訊，變頻器使用 RS485 口進(jìn)行通訊。 PLC 控制器的選擇 根據(jù)分析，以及 I/O 點(diǎn)數(shù)確定并按 20%30%備用量原則，選擇了臺達(dá)DVP64EH 系統(tǒng)。 DVP64EH 是 一款可擴(kuò)充的高性能型主機(jī)，具有高速度，高性能的小型 PLC，應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)廣泛。主機(jī)具有 16K Step 程序存儲器，最大 512點(diǎn)數(shù)位擴(kuò)充， 200KH 高速計(jì)數(shù)器， 200KHz 高速計(jì)數(shù)器、 200KHz 脈沖輸出（提供伺服定位指令）。其內(nèi)建 RS232 與 RS485 兩個(gè)通訊口，可自行擴(kuò)充第三個(gè)通訊卡?？蛇B接八臺類比、溫度、定位、計(jì)數(shù)器等擴(kuò)充模組。支持 PID、 PLC EASY LINK(32 站 )、 10,000 檔案暫存器、 187 應(yīng)用指令。支持?jǐn)?shù)位、類比、通訊、存儲卡與資料設(shè)定器等功能。 在本系統(tǒng)中， PLC 的主要任務(wù)是接受外 部開關(guān)信號（如按鈕、行程開關(guān)、繼電器等）的輸入，判斷當(dāng)前的系統(tǒng)及輸出信號去控制接觸器、繼電器等器件，以完成相應(yīng)的任務(wù)。 變頻器選擇 考慮到糖果控制系統(tǒng)對速度控制精度要求較高，負(fù)載為 的三相異步電機(jī)，屬于輕載。因此選擇了容量為 臺達(dá) VFD22M43B 變頻器。臺達(dá) VFD－ M 系列是系列高性能矢量控制交流馬達(dá)驅(qū)動器。該變頻器采用矢量控制技術(shù)，從而提高了系統(tǒng)的控制精度和動態(tài)響應(yīng)精度；輸出頻率在 ~400Hz 且可設(shè)定V/F 曲線；自動轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償及誤差補(bǔ)償； 8 段預(yù)設(shè)速度， 7 段可編程運(yùn)轉(zhuǎn)；超低噪音，載波可自