【正文】 的動作有一定 聯(lián)系的場合。此時包扎好的成 品在自重的作用下掉到收集箱內(nèi)，完成了整個包裝過程。 當切紙板上位傳感器采集到信號時，插紙電磁閥得電氣缸動作使插紙桿向下運動，進行插紙下料動作，插紙下料運動由兩個氣 缸為其提供動力，插紙長氣缸下降（插紙一）以后有個短暫的停留時間，在這個短暫的停留時間里分料板要完成錯位動作實現(xiàn)下料，此時料斗閥門電磁閥得電料斗閥門打開，顆粒沿著中空的插紙桿下滑到?jīng)_壓成 U 型的紙盆內(nèi)。這樣前吸后夾地將紙帶往前送，此時顆粒箱仍然順（逆）時鐘轉(zhuǎn)動，送紙架繼續(xù)往前運動，碰到傳感器時壓紙電磁閥和送紙架上抽真空電磁閥斷開，同時抽真空電磁閥得電，使紙帶吸緊在切紙板 上，使之不會隨送紙架的返回而折疊。分料電磁閥控制顆粒箱轉(zhuǎn)動進行分料動作。 各加工工位的動作是通過順序邏輯控制電磁閥，以壓縮空氣、氣體推動氣缸，從而帶動機械結(jié)構(gòu)移動來實現(xiàn)的。更重要的是可以使原來無法實現(xiàn)的某些功能得以實現(xiàn)，使機器在某種程度上實現(xiàn)智能化。當然我們不僅忽視了 PLC 的另一個優(yōu)點，那就是其運行速度及 可靠性和壽命遠遠高于繼電器控制方式，從上述意義上來講， PLC 最適合于需要大量中間繼電器的場合 [1] 。在這種場合使用繼電 器控制邏輯必然需要大量的中間繼電器，而這些中間繼電器在用 PLC控制的情況下，就可以對其內(nèi)部的輔助繼電器進行編程后來取代。顆粒料包裝機是一種用途十分廣泛的機械設(shè)備，它的研制成功可以提高勞動生產(chǎn)率，促進國內(nèi)化工、糧食等產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)線的自動化，因此，顆粒料包裝機具有很強的實用價值。 (2).第二個過程時執(zhí)行程序 在執(zhí)行用戶程序的掃描過程中， PLC 對用戶以梯形圖方式編寫的程序按從上到下， 從左到右的順序逐一掃描各指令然后從輸入映像區(qū)取出相對應(yīng)的原始數(shù)據(jù)，再進行有程序確定的邏輯運算或其他數(shù)字運算，最后根據(jù)程序中有關(guān)的指令將運算結(jié)果存入確定的輸出映像區(qū)有關(guān)單元。 PLC 工作的主要特點時對輸入信 號，輸出控制以及執(zhí)行過程中都采用集中批處理。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用 PLC 的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。近年來 PLC 的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC 滲透到了位置控制、溫度控制、 CNC 等各種工業(yè)控制中。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。一些使用冗余 CPU 的 PLC 的平均無故障工作時間則更長。下面接少俠 PLC 的主要特點及工作過程。 。要保證整個系統(tǒng)的可靠運行，首先要求系統(tǒng)各單元的質(zhì)量要得到保證。這樣，適合于某個行業(yè)或某些特殊問題的專用模塊就可以很容易地集成到通用系統(tǒng)中去。 （ 3）可編程控制技術(shù)的智能化 提高一個系統(tǒng)的智能程度不僅提高系統(tǒng)的品質(zhì)，在某種意義上也提高了系統(tǒng)的可靠性。為了使各廠家的產(chǎn)品有一個共同的參考平面，制定了國際標準。標準化一方面保證了產(chǎn)品的出廠質(zhì)量，另一方面也保證了各個廠 家產(chǎn)品的互相兼容。 可編程控制器的發(fā)展 由于大規(guī)模集成電路和微處理器在 PLC 中的應(yīng) 用，使 PLC 的功能不斷增強，PLC 不僅能進行順利邏輯控制，還能完成定時、計數(shù)，算數(shù)、邏輯運算，數(shù)據(jù)處理，模擬量輸入輸出及 PID 控制。三菱、日立、富土、東芝、橫河、日電等公司也先后加入了 PLC 制造者的行列?，F(xiàn)代 PLC 已經(jīng)成為真正的工業(yè)控制設(shè)備。 34 參考文獻 25 PLC 程序總體設(shè)計 23 PLC 程序的總體結(jié)構(gòu) 21 PLC 的一般結(jié)構(gòu) 15 主要電氣 元器件的選擇 真空發(fā)生裝置的選型 4 第 2 章 顆粒料包裝機控制系統(tǒng)的總體設(shè)計 顆粒料包裝機生產(chǎn)工藝概述 并且經(jīng)過了嚴格的測試，在實驗室的模擬運行中，取得了良好的控制效果。 本課題詳細闡述了集 PLC 技術(shù)，光電感應(yīng)技術(shù)，通信技術(shù)于一體的先進控制技術(shù)在該包裝機控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。為了滿足人們不段攀升的物質(zhì)文化需求，跟上包裝工業(yè) 產(chǎn)品、質(zhì)量的更高要求，適應(yīng)包裝生產(chǎn)科學技術(shù)的日新月異，包裝工業(yè)的技術(shù)研究必須與時俱進，不斷更新和升級。 由于傳統(tǒng)繼電器 控制的顆粒料包裝機工作時存在電路復(fù)雜、可靠性差、故障診斷與排除困難等缺點，提出了用 PLC 對包裝機控制系統(tǒng)進行設(shè)計。 通過對小型全自動顆粒料包裝機工藝過程的分析 ，克服了傳統(tǒng)小型包裝機傳動方案的缺陷 ，提出了 PLC 控制的柔性化包裝機的構(gòu)想。通過程序優(yōu)化，及并行化處理，較好地實現(xiàn)了廠方提出的控制要求。 1 PLC 的特點及工作過程 3 PLC 的工作過程 3 PLC 在包裝機械上應(yīng)用的可能性和前景 7 系統(tǒng)的運行方式 8 第 3 章 包裝機械機構(gòu)的設(shè)計計算及電氣元器件的選擇 各機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計 17 氣缸的選型 18 傳感器的選型 23 GX Developer 開發(fā)工具的特點 23 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計 的原則 26 PLC 程序的優(yōu)化設(shè)計 33 致謝 35 山東大學自學考試畢業(yè)設(shè)計（本科） 1 第 1 章 緒論 可編程控制器的產(chǎn)生 可編程控制器為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計制造的。最初， PLC 主要是用在生產(chǎn)線控制和大型機械的控制上。 70 年代中期，美國和西德首先出現(xiàn)了微電腦 化的小型 PLC。今后， PLC 將主要朝著以下兩個方向發(fā)展：一個是向超小型專用化和低價格方向發(fā)展；另一個是向高速多功能和分布式自動化網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展。出廠檢驗時各可編程控制產(chǎn)品的廠家都有相應(yīng)的技術(shù)標準作依據(jù)。 （ 2） CPU 處理速度的加快 目前 PLC 的 CPU 與微型計算機的 CPU 相比，還處在比較落后的地步，最高的也僅僅處在 80486 一級。 （ 4）通用性和專業(yè)化的結(jié)合 可編程控制產(chǎn)品是通用的。常用的專用模塊包括：定位模塊、 溫度測量模塊、高速采樣模塊、網(wǎng)絡(luò)接口模塊等 [2] 。 MTBF(平均無故障時間 )是衡量產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標 [4] 。 、高度專業(yè)化的融合是可編程控制系統(tǒng)的新特征。 PLC 的特點 (1)可靠性高，抗干擾能力強 高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。從 PLC 的機外電路來說，使用 PLC 構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。 (2)配套齊全，功能完善，適用性強 PLC 發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品。加上 PLC通信能力的增強及人機界面技術(shù)的發(fā)展，使用 PLC 組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。 (5)體積小，重量輕，能耗低 以超小型 PLC 為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于 100mm，重量小于 150g，功耗僅數(shù)瓦。計算機執(zhí)行用戶程序的過程是：中央處理器從存儲區(qū)依次逐條取出程序，然后予以解釋，最后執(zhí)行這條程序。 (3).第三個過程是集中輸出 再一次掃描執(zhí)行完用戶所有程序后， PLC 將輸出映像區(qū)中的內(nèi)容同時送入到輸出鎖存器中，然后由鎖存器驅(qū)動繼電器的線圈，這樣輸出端子上的信號變成本次工作周期運行結(jié)果的實際輸出。我國包裝機械工業(yè)由于起步較晚，大部分設(shè)備都是通過引進設(shè)備消化吸收研制出來的。從物理介質(zhì)方面來講，前者是要用具體的電氣元件來組合，而后者只是 PLC 的內(nèi)部寄存器，在PLC 編程容量許可的范圍內(nèi)，可以不花費額外的費用來實現(xiàn)復(fù)雜的控制邏輯。 因此，國外在注塑機、各種包裝機上已經(jīng)大量地采用了 PLC 來取代傳統(tǒng)的繼電器控制屏，故障率大大降低，性能有了很大提高。通過對各種控制系統(tǒng)的分析比較，我們決定采用 PLC控制系統(tǒng)。 顆粒料包裝機的簡單工藝流程為：送紙 —— 壓紙切紙 —— 下料填充 —— 封口。同時抽真空電磁閥通電，直到關(guān)機抽真空電磁閥才斷電。送紙架返回碰到傳感器時送紙二電磁閥失電，送紙動作結(jié)束。然后在插紙短氣缸繼續(xù)向下運動（插紙二）到目標位置時才開始往上返回到原位。 山東大學自學考試畢業(yè)設(shè)計（本科） 7 可編程控制系統(tǒng)設(shè)計 利用 PLC 可以構(gòu)成單機控制系統(tǒng)，集中控制系統(tǒng)，分散型控制系統(tǒng)和遠程I/O 控制系統(tǒng)。單主機控制方式，對主機要求較高，危險相對集中。人機界面完成監(jiān)測數(shù)據(jù)的存貯、處理與輸出，以圖形或表格形式對現(xiàn)場進行動態(tài)模擬顯示、分析限值或報警信息，驅(qū)動打印機實時打印各種圖表。再按啟動，則進入下一工步的運行； ：從初始位置開始，按啟動按鈕，程序自動完成一個周期的動作后返回到第一步開始位置停止； ：按啟動按鈕，程序 完成一個周期的動作后又接著從第一步開始運行，自動循環(huán)?？删幊炭刂破魃綎|大學自學考試畢業(yè)設(shè)計（本科） 8 的停運方式有正常停運，暫時停運和緊急停運三種。 PLC 負責按鈕、光電開關(guān)和電接點壓力表信號的輸入，以及發(fā)出信號去控制各個氣缸、繼電器、真空泵等電氣元件，進而控制各部分的運行，同時控制相應(yīng)指示燈的顯示 。它們的選擇都是以在保證功能的前提下盡可能地選擇可靠性高和使用方便的產(chǎn)品為依據(jù)， PLC 的 選型具體情況如下： 在進行這項工作之前，需要對控制對象和控制任務(wù)進行統(tǒng)計和分析。 FX1N 系列是最多可控制 128 點的普及型微型 PLC。 通過使用顯示模塊和功能擴展板，可以非常簡便地進行系統(tǒng)升級。 綜上所述我們選用三菱公司的 FX1N 系列的 PLC，根據(jù) PLC 選型對端口預(yù)留5%～ 10%的余量，我們選用 PLC 為 ： 表 PLC 型號表 型號 主機輸入點 主機輸出點 電源 FX1N40MR001 24 16 AC100240V 山東大學自學考試畢業(yè)設(shè)計（本科） 10 第 3 章 包裝機機構(gòu)的設(shè)計計算以及電氣元器件的選擇 各機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計 設(shè)計 要求 包裝機的全部動作由氣缸驅(qū)動，氣缸由電磁閥控制，采用薄頁紙卷筒包裝材料作為包裝材料。其基本組成及機構(gòu)圖如下圖所示： 1支承架 2導(dǎo)錕組 3張緊裝置 4紙定位裝置 5送紙架 6壓紙桿 7氣缸 圖 送紙結(jié)構(gòu)圖 工藝過程 山東大學自學考試畢業(yè)設(shè)計（本科） 11 包裝材料卷１置于支承裝置上，為了提高包裝機的生產(chǎn)效率采用一次放１０卷卷筒紙同時供送。為了確保這段空行程位置的準確度在 30mm 處安裝一個位置傳感器，當送紙架達到此位置就停下來。因此在此安置一個傳感器。當牽引速度減慢時，轉(zhuǎn)動件的慣性會引起包裝材料卷過度松展，使得包裝材料帶呈松弛狀態(tài)，這將導(dǎo)致包裝材料在輸送過程中出現(xiàn)擺動而引起跑偏，為了減少或消除這些不良影響，一般設(shè)置張緊機構(gòu)，使包裝材料從卷盤直到牽引輸送裝置之間保持適度的牽引張緊狀態(tài)。根據(jù)下料管設(shè)計下料箱的結(jié)構(gòu)如下： 山東大學自學考試畢業(yè)設(shè)計（本科） 12 1氣缸一 2氣缸二 3箱體 4斜坡 5抽板 圖 給料裝置結(jié)構(gòu)圖 工藝過程 在氣缸 1的驅(qū)動下，箱體的右側(cè)向上運動，使得箱體 3體內(nèi)的顆粒料落到箱體孔中。因此在水平位置安裝一個傳感器，箱體到達此位置即完成了搖箱動作。但是在裁剪之前應(yīng)固定紙條，以按照正確的尺寸進行裁剪，所以將壓紙動作設(shè)計在裁紙動作之前。同時彈簧還有一個作用即拖住壓紙板 1。為了避免產(chǎn)生噪音，在壓紙板 1下面安裝一塊海綿，以達到減震的目的。根據(jù)以上要求設(shè)計的沖紙導(dǎo)料機構(gòu)如下圖： 山東大學自學考試畢業(yè)設(shè)計（本科） 15 1導(dǎo)料板 2內(nèi)管 3外管 4固定板 5下料板 6導(dǎo)料管 7放刀板 8壓紙板 圖 下料裝置結(jié)構(gòu)圖 工藝過程 通過傳感器知道壓紙板 放刀板 7 完成壓紙切紙以后，此時氣缸驅(qū)動下料板 5 向下運動而將紙沖成窩形狀，在此