【正文】 碼垛、托盤和垛盤的輸送等作業(yè)全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。其流程圖如圖 所示。 包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線 設(shè)計(jì) 的 要求 （ 1）進(jìn)行對(duì) 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。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線系統(tǒng)組成 5 2 包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線系統(tǒng)組成 概述 包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線是一個(gè)典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)。 機(jī)電一體化系統(tǒng)的一大特點(diǎn)是由于機(jī)電一體化系統(tǒng)的微電子裝置取代了人對(duì)機(jī)械的絕大部分的控制功能，并加以延伸和擴(kuò)大，克服了人體能力的不足和弱點(diǎn)。包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線可分為包裝部分和碼垛部 分。本生產(chǎn)線采用凈重式電子稱重方式，這樣稱量結(jié)果不受容器皮重變化的影響，稱量精度高，同時(shí)采用雙秤交替的運(yùn)行模式，可以保證生產(chǎn)線的包裝速度達(dá)到 800～1000包／小時(shí)。全自動(dòng)包裝供袋工作是由供袋機(jī)械自動(dòng)完成，操作人員只要將空袋子按要求碼放到上袋機(jī)的備用倉(cāng)中就可以了。在導(dǎo)向板、接袋器、吸盤和光電開關(guān)的作用下，確保包裝袋在斜板上保持正確的位置和形狀。 自動(dòng)裝袋機(jī)是由過(guò)渡料斗 、取袋開袋夾送裝置、翻門縮口裝置、機(jī)架等構(gòu)成。翻門縮口裝置將送過(guò)來(lái)的料袋通過(guò)夾袋手爪夾住袋子的兩上邊，通過(guò)縮口動(dòng)作收縮袋口 (此動(dòng)作與開袋動(dòng)作同時(shí)進(jìn)行 )使翻門插入袋口，并在檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)到料袋位置正確后向電子稱重機(jī)和過(guò)渡料斗發(fā)出卸料請(qǐng)求指令，投下物料，完成裝袋。當(dāng)料袋到達(dá)轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)板下方時(shí) ,光電開關(guān)給出信號(hào) ,輸送機(jī)電機(jī)制動(dòng) , 繼電器輸出 , 氣缸動(dòng)作 ,推動(dòng)夾板夾住 ,轉(zhuǎn)位電機(jī)根據(jù)編組工序需要 , 通過(guò)同步帶傳動(dòng)將料袋旋轉(zhuǎn)至所需角度。在下一個(gè)料袋到來(lái)時(shí)，光電開關(guān)又重新啟動(dòng)電機(jī)重復(fù)上述動(dòng)作。 推袋壓袋、分層、升降機(jī) ,推袋機(jī)將編號(hào)的料袋推至緩沖區(qū) ,并在分層碼垛時(shí)整形壓平 ,推到分層機(jī) ,分層機(jī)將料袋投放到升降機(jī)上的托盤 ,完成一層料袋的碼垛。整個(gè)過(guò)程也是通過(guò)判斷接近開關(guān)和光電開關(guān)的狀態(tài)完成的。 氣動(dòng)系統(tǒng)是生產(chǎn)線的基本組成部分之一，它的性能、壽命及穩(wěn)定性直接決定著生產(chǎn)線的工作性能和質(zhì)量。減壓閥帶有壓力表，調(diào)整空氣壓力可由 壓力表直接讀出。調(diào)速器用來(lái)調(diào)節(jié)氣缸的運(yùn)動(dòng)速度，以滿足負(fù)載的不同速度要求。然后兩閥門的開關(guān)控制配置在橫進(jìn)裝置上的霍爾開關(guān)控制。若真空度未達(dá)到設(shè)定值，則棄袋；若達(dá)到設(shè)定值，則發(fā)出投料信號(hào)。只有真空檢測(cè)及夾緊檢測(cè)全部正常才能投料，缺一不可。氣缸下降、中停由換向閥通斷實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)為進(jìn)氣節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)，其它裝置的氣路系統(tǒng) :除了以上裝置的氣路系統(tǒng)，其它裝置均為基本回路。真空泵是真空系統(tǒng)的心臟，提供真空能源，真空電磁閥承擔(dān)真空線路的通斷，真空檢測(cè)器承擔(dān)檢測(cè)真空的壓力，并發(fā)出卸料信號(hào)。 稱重傳感器：一種將質(zhì)量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y(cè)量的電信號(hào)輸出的位置它的性能在很大程度上決定了電子衡器的精度的穩(wěn)定性，因此被喻為衡器的心臟。它首先把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。光電式傳感器具有非接觸、響應(yīng)快、性能可靠等特點(diǎn)，因此在工業(yè)自動(dòng)化裝 置和機(jī)器人中獲得了廣泛的應(yīng)用。本包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線動(dòng)作關(guān)系復(fù)雜， I/O 點(diǎn)數(shù)較多，以開關(guān)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。 （ 5）對(duì)采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。有相應(yīng)的 I/O 模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè)備，如：按鈕；行程開關(guān)；接近開關(guān)；傳感器及變送器；電磁線圈；控制閥等直接連接。 PLC 的各個(gè)部件，包括 CPU，電源， I/O 等均采用模塊化 PLC，由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來(lái)，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。各種 模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障。該系列 PLC 為模塊式結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)控制系統(tǒng)的需要靈活地組 合成最佳的配置。 在組織 FX2N 系列 時(shí)，須考慮下述各點(diǎn) : 輸入輸出總點(diǎn)數(shù)控制在 256點(diǎn)以內(nèi)，其中輸入點(diǎn)數(shù)和輸出點(diǎn)數(shù)均不能超過(guò) 184點(diǎn)； DC24V 電源和 DC5V 電源的容量，基本單元和擴(kuò)展單元內(nèi)部裝有電源，可以對(duì)擴(kuò)展模塊供給 DC24V 電源，對(duì)特殊模塊供給 DC5V 電源，因此擴(kuò)展模塊和特殊模塊的耗電量應(yīng)該控制在基本單元及擴(kuò)展單元的電源范圍以內(nèi)； 對(duì)于 FX2N 基本單元，外接特殊單元和特殊模塊的數(shù)量，最多不超過(guò) 8 臺(tái)。 ③ 具體的輸入輸出擴(kuò)展 根據(jù)對(duì)于本生產(chǎn)線的分析，系統(tǒng)需要約 130 個(gè)輸入點(diǎn)、 160 個(gè)輸出點(diǎn)，總的點(diǎn)數(shù)約在 290 個(gè)左右，加上一定的點(diǎn)數(shù)裕量，系統(tǒng)總的輸入輸出點(diǎn)數(shù)應(yīng)該配置在320 點(diǎn)左右，而 FX2N 系統(tǒng)最大的點(diǎn)數(shù)是 256 點(diǎn)，所以決定采取分段控制，將整個(gè)系統(tǒng)分成 2 段，前一段從電子稱重機(jī)到噴墨打印機(jī)，使用一個(gè) PLC 系統(tǒng)控制，具 體的擴(kuò)展方法是 FX2N128MR+FX2N48ER 各一臺(tái)，共有點(diǎn)數(shù) 176 個(gè)，輸入點(diǎn)88 個(gè)，編號(hào)范圍是 X000～ X127，輸出點(diǎn) 88 個(gè)，編號(hào)范圍是 Y000～ Y127。 前段 后段 圖 I/0擴(kuò)展連接示意圖 ④ 分配輸入 /輸出點(diǎn)信號(hào)、輸出點(diǎn)與輸出控制是一一對(duì)應(yīng)的。包裝碼垛生產(chǎn)線控制系統(tǒng)包裝部分及碼垛部分輸入輸出接口如表 、 所示。上電源經(jīng)總的低壓斷路器 QF0 為整機(jī)供電。 系統(tǒng) 電氣控制主電路圖 見(jiàn)附錄圖 C。當(dāng)秤斗中的物料重量達(dá)到最終設(shè)定值時(shí)，稱重終端發(fā)出停止加料信號(hào)，待空中的飛料全部落入秤斗后此次稱重循環(huán)結(jié)束，此時(shí)電子包裝秤等待裝袋機(jī)的投料信號(hào)。碼垛完成后，垛盤輸送機(jī)將其輸送出碼垛區(qū)，停放在叉車區(qū)域垛盤輸送機(jī)上。同時(shí)，傾斜氣缸開始返回，完成吸袋操作，這個(gè)過(guò)程不斷重復(fù)進(jìn)行。到位后，磕頭裝置傾斜，由限位開關(guān)限位，同時(shí)起動(dòng)真空電磁閥，實(shí)現(xiàn)真空吸袋，經(jīng)過(guò)延時(shí)，吸住袋，磕頭裝置立起，斜托板上升回到原來(lái)位置，完成取袋操作，這個(gè)過(guò)程重復(fù)進(jìn)行。同時(shí)空袋子袋口被大夾子夾緊，這時(shí)縮口夾袋壓力接通，縮口夾子向里收，同時(shí)，開袋、抱袋、張開，開袋真空檢測(cè)和夾 袋壓力檢測(cè)工作，如果沒(méi)有夾住袋子或沒(méi)有把袋口打開，縮口夾子則松開，開袋真空和夾袋壓力斷開，然后進(jìn)行吹袋操作。 N Y N Y N Y 圖 ④ 折邊、縫口控制邏輯 橫進(jìn)裝置向包裝線裝料方向移動(dòng)，經(jīng)過(guò)減速過(guò)程，橫進(jìn)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(zhǔn)備 。 N Y 圖 ⑤ 倒袋、輸送控制邏輯 料袋由縫口機(jī)進(jìn)入倒袋輸送機(jī)，光電開關(guān)檢測(cè)到料袋后，倒袋氣缸伸出，將料推倒，進(jìn)入整形部分，此后重復(fù)上述各種操作。合格料袋繼續(xù)向前輸送。 (1)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)： 按設(shè)定程序?qū)Πb袋作轉(zhuǎn)向編排。 (5)托盤庫(kù)： 成疊的托盤由叉車送入 ,按程序逐個(gè)排放至托盤輥道輸送機(jī) ,有規(guī)律地向碼垛工序供應(yīng)空托盤 ,達(dá)到 8 層后的成垛托盤 ,由輥道輸送機(jī)輸送至成垛托盤庫(kù) ,最后由叉車取出送至倉(cāng)庫(kù)貯存。,然后由排包機(jī)推至碼包工序 。后面第 7 層的碼垛均按上述程序運(yùn)行。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。當(dāng)滿一層而且分層機(jī)空時(shí)，推袋機(jī)推倒前端位置，推袋擋板打開，然后推袋機(jī)返回。推袋、分層流程圖如圖 所示?？胀斜P到達(dá)待碼垛位置時(shí)，升降機(jī)開始上升，到達(dá)上限位或升降機(jī)上臨界光電開關(guān)，停止上升，等待分層碼垛。 開始 推袋氣缸移動(dòng) 推袋機(jī)前移 滿半層推至滑臺(tái) 推袋擋板 抬起打開 氣缸復(fù)位 推袋機(jī)返回 滿一層推至碼垛區(qū) 分層機(jī)側(cè)面整 形擋板閉合 ___● __________。若無(wú)空，則聲光報(bào)警，輸送機(jī)處于等待狀態(tài) 。然后，啟動(dòng)托盤倉(cāng)動(dòng)作，自動(dòng)放一個(gè)空托盤到待傳托盤位置上。除自動(dòng)啟動(dòng)托盤倉(cāng)升降動(dòng)作外，還可用托盤倉(cāng)側(cè)面安裝的操作閘隨時(shí)啟動(dòng)。托盤、垛盤輸送流程圖如圖 所示 。當(dāng)實(shí)垛盤未到達(dá)垛盤輸送機(jī)時(shí)，托盤輸送機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。 _。當(dāng)排垛未完成時(shí)，升降機(jī)上升或下降動(dòng)作均 無(wú)效。若層數(shù)小于 8 時(shí)，進(jìn)行分層碼垛動(dòng)作 。若托盤處于分層碼垛位置時(shí)，分層機(jī)打開，升降機(jī)開始下降，壓袋機(jī)壓到位后，壓袋和側(cè)面整形氣缸返回，升降機(jī)停止河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 24 下降。 ① 推袋 /分層控制邏輯 編組機(jī)滿信號(hào)激發(fā)一次推袋動(dòng)作，推袋前進(jìn)之前，推袋擋板關(guān)閉。,并送至排包工序 ,然后由排包機(jī)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(zhuǎn)直接進(jìn)入排包工序 ,第 10 只包裝袋在旋轉(zhuǎn)機(jī)上做 180176。由卸包機(jī)將編碼好的一層包裝袋卸入事先備好的托盤上進(jìn)行分層碼垛 。第 1 只包裝袋不旋轉(zhuǎn)直接進(jìn)入排包工序 ,第 2 只包裝袋做 180176。 (3)積袋機(jī)構(gòu)： 采用皮帶輸送機(jī)集中編排好的包裝袋。 Y N N Y 圖 金屬檢測(cè)、重量檢測(cè)流程圖 開始 光電開關(guān)檢測(cè)料袋 倒袋氣缸伸出 料袋推到 整形 料袋向前移動(dòng) 氣缸復(fù)位 開始 檢測(cè)機(jī)檢測(cè) 有金屬嗎 重量檢測(cè)機(jī)檢測(cè) 重量合格嗎 ？ 料袋向前移動(dòng) 氣缸復(fù)位 剔除處理 剔除處理 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 23 碼垛部分 機(jī)器人碼垛機(jī)主要由機(jī)械主體、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、手臂機(jī)構(gòu)、末端執(zhí)行器 (抓手 ) 、末端執(zhí)行器調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)以及檢測(cè)機(jī)構(gòu)組成 ,按不同的物料包裝、堆垛順序、層數(shù)等要求進(jìn)行參數(shù)設(shè)置 ,實(shí)現(xiàn)不同類型包裝物料 的碼垛作業(yè)。 開始 橫進(jìn)裝置移動(dòng) 移動(dòng)到位置 了嗎？ 限位開 關(guān)閉合 抱板與大夾子閉合 縮口夾子張開 折邊、縫袋口 氣缸復(fù)位 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 22 圖 、輸送流程圖 ⑥ 金屬檢測(cè)、重量檢測(cè)控制邏輯 料袋通過(guò)金屬檢測(cè)輸送機(jī)時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)袋中有金屬物體，檢 測(cè)器將發(fā)出警報(bào)，含金屬料袋將由自動(dòng)撿選機(jī)剔除。這樣完成送袋操作，此后重復(fù)上述各種操作。從放料門插入，打開袋口，然后秤卸料總定時(shí)器開始起動(dòng)，總定時(shí)器的時(shí)間設(shè)定裝袋、拍打、墩實(shí)的時(shí)間，當(dāng)定時(shí)到裝料總時(shí)間的三分之二時(shí)，拍打板上升，進(jìn)行墩實(shí)總的定時(shí)時(shí)間到后，放料門關(guān)閉，裝料操作完畢。 吸袋氣缸上升 到上限位 了嗎？ 傾斜氣缸運(yùn)動(dòng) 袋子送入 供袋輥?zhàn)? 各氣缸復(fù)位 吸盤斷真空 到斜限位 了嗎？ 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 19 圖 ③ 自動(dòng)裝袋控制邏輯 這時(shí)開袋、抱板與大夾子應(yīng)處于張開位置，橫進(jìn)裝置向包裝線取袋方向移動(dòng)，同時(shí)移動(dòng)過(guò)程中有減速過(guò)程，到位后，限位開關(guān)閉合，抱板與大夾子閉合。 開始 供袋 取袋 送袋 斜板 抓袋 橫進(jìn)取袋 橫進(jìn)送袋 縫紉機(jī) 夾口折邊 充填托起 縮袋口 放料門 開袋 夾袋口 抱夾 立袋輸送 推到壓平 金屬檢測(cè) 復(fù)檢稱 剔除 爬坡過(guò)度 爬坡 緩?fù)? 升降機(jī) 垛盤輸送 托盤輸送 層計(jì)數(shù) 分層 整形 推袋 緩?fù)浩? 轉(zhuǎn)位輸送 轉(zhuǎn)位 編組 叉裝架 排垛 托盤氣缸 開盤托盤叉 結(jié)束嗎 結(jié)束 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 18 開始 垂直氣缸 下降 吸袋真空 裝置接通 吸盤吸住袋子 N Y 真空閥到