【正文】 。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。該設(shè)備具有操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，維修方便等優(yōu)點(diǎn)。它是集喂料、流量測(cè)量和控制于一身的設(shè)備。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。在新的世紀(jì) , 隨著我國各項(xiàng)事業(yè)的蓬勃發(fā)展以及知識(shí)經(jīng)濟(jì)所面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn) , 包裝碼垛機(jī)械必將發(fā)揮越來越重要的作用 , 為國民 生產(chǎn)產(chǎn)生不可估量的經(jīng)濟(jì)效益?？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(lǐng) DCS 和 PID 市場(chǎng)份額。僅僅將 PLC理解為開關(guān)量控制的時(shí)代已經(jīng)過去， PLC不僅以其良好的性能滿足了工業(yè)生產(chǎn)的廣泛需要，而且將通信技術(shù)和信息處理技術(shù)融為一體，其功能也日趨完善。它是集喂料、流量測(cè)量和控制于一身的設(shè)備。 包裝碼垛生產(chǎn)線是機(jī)電儀一體化高技術(shù)產(chǎn)品，適用于化工、糧食、食品及醫(yī)藥等行業(yè)。 80 年代初，包裝機(jī)械作為新興的工業(yè)部門開始發(fā)展起來，經(jīng)過近二十年的艱苦努力，一支從事包裝設(shè)備科研、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造及教育管理的行業(yè)隊(duì)伍已形成，并初具規(guī)模，產(chǎn)品品種不斷增加，產(chǎn)量迅速上升，技術(shù)水平逐年提高，作為包裝機(jī)械工業(yè)在我國國民經(jīng)濟(jì)的崛起中正在不斷發(fā)展完善。其五種內(nèi)部功能即主功能、動(dòng)力功能、檢測(cè)功能、控制功能、構(gòu)造功能。 包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線系統(tǒng)組成 電子稱重機(jī)是包裝機(jī)起始部機(jī)，其作用是完成物料的定值稱重、投料等作業(yè)。傳送器將袋子輸送到供袋機(jī)的斜板上。在主氣缸行程兩端安裝有緩沖器，使主氣缸在行程端點(diǎn)得以 緩沖并使裝袋機(jī)振動(dòng)減輕。當(dāng)位于輸送帶入口處的光電開關(guān)檢測(cè)到一個(gè)料袋到來時(shí)，立即啟動(dòng)減速電機(jī)將料袋向前拖動(dòng)到預(yù)定距離，而后停止運(yùn)轉(zhuǎn)。升降機(jī)在碼垛達(dá)到 8層后 , 將托盤送至托盤輸送機(jī) ,托盤倉的啟用托盤電機(jī)啟動(dòng) ,將托盤送到升降機(jī) ,到位后升降機(jī)帶著托盤升到位 ,等待料袋組碼垛。油霧器中的潤(rùn)滑油由壓縮空氣順空氣流動(dòng)方向帶到需潤(rùn)滑的電磁閥和氣缸。該氣缸在返回（或向前）運(yùn)動(dòng)時(shí)，以高速移動(dòng)，在接近行程終點(diǎn)附近某一點(diǎn)關(guān)閉閥門，使壓縮空氣只能進(jìn)過另一個(gè)狹窄的通道而限速，氣缸移動(dòng)速度便慢下來，然后停住，其運(yùn)動(dòng)速度均由調(diào)速器調(diào)節(jié)，只要不產(chǎn)生振動(dòng)即可。 夾袋機(jī)構(gòu)夾住袋口的同時(shí)，夾緊探測(cè)器便發(fā)出一個(gè)對(duì)袋子的探測(cè)信號(hào)，夾緊之后檢測(cè)到袋子正常時(shí)，便發(fā)出投料信號(hào)。它是包裝機(jī)的主要部分之一，其主要功能是吸袋及開袋等。 光電式傳感器是采用光電元件作為檢測(cè)元件的傳感器。所以選用 PLC 作為控制系統(tǒng)的核心部件 。 ② 豐富的 I/O 接口模塊 ； PLC 針對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，如：交流或直流；開關(guān)量或模擬量；電壓或電流；脈沖或電位； 強(qiáng)電或弱電等。使用時(shí)只需將現(xiàn)場(chǎng)的各種設(shè)備與 PLC 相應(yīng)的 I/O 端相連接，即可投入運(yùn)行。其主機(jī)稱為基本單元，為主機(jī)備有可擴(kuò)充輸入輸出點(diǎn)數(shù)的 “擴(kuò)展單元 (電源 I/0)和擴(kuò)展模塊 (I/0)”，此外，還可以連接特殊擴(kuò)展設(shè)備，用于特殊控制。 圖 是 I/0 擴(kuò)展連接示意圖。5％， 50Hz。其主要工藝流程如下 :物料自儲(chǔ)料斗進(jìn)入包裝秤的給料裝置，通過粗、細(xì)給料，實(shí)現(xiàn)粗、細(xì)兩級(jí)加料。 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) 17 N Y 圖 包裝碼垛生 產(chǎn)線工藝流程圖 程序控制邏輯 包裝部分 ① 自動(dòng)供袋控制邏輯 當(dāng)吸袋垂直氣缸電磁閥接通時(shí)，氣缸開始下降，同時(shí)吸袋真空裝置接通，當(dāng)吸袋真空閥達(dá)到設(shè)定值時(shí)，吸袋垂直氣缸開始上升，吸盤吸住袋子上升，上限位開關(guān)打開后，傾斜氣缸電磁閥接通，使垂直氣缸傾斜，把袋送入供袋輥?zhàn)?，斜限位開關(guān)閉合后，傾斜氣缸停止運(yùn)動(dòng)，吸袋真空吸盤斷真空，袋子開始進(jìn)入供袋輥?zhàn)?。?dāng)夾抱限位開關(guān)閉合后，料斗下縮口夾子應(yīng)張開，同時(shí)取袋裝置真空打開，橫進(jìn)裝置向包裝線裝袋位置移動(dòng)，同樣經(jīng)過減速過程，然后由限位開關(guān)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(dòng)作，完成夾送動(dòng)作。折邊縫口流程圖如圖 所示。按功能劃分為進(jìn)袋、轉(zhuǎn)向、排袋、編組、抓袋碼垛、托盤庫、托盤輸送以及相應(yīng)的控制系統(tǒng)等機(jī)構(gòu)。旋轉(zhuǎn)后進(jìn)入排包工序 ,然后由排包機(jī)將第 2 只包裝袋推至碼包工序 ,第 5 只包裝袋依次在旋轉(zhuǎn)機(jī)上做逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) 90176。旋轉(zhuǎn)后進(jìn)入排包工序 ,由排包機(jī)推進(jìn)至碼包工序 ,將先期進(jìn)入碼包區(qū)域的第 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(tái)工作區(qū)域 ,由卸包機(jī)將這 5 只包裝袋卸在第 1 層上面進(jìn)行碼垛 。若分層機(jī)空和壓袋機(jī)返回到位，分層機(jī)開始關(guān)閉。升降機(jī)控制流程圖如圖 所示。 _●________ 分層機(jī)打開 升降機(jī)下降 壓袋及側(cè)面整形 各氣缸復(fù)位 壓袋機(jī)返回 分層機(jī)關(guān)閉 升降機(jī)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) 25 N Y N Y N Y 圖 ③ 托盤和垛盤輸送機(jī)控制邏輯 當(dāng)升降機(jī)排垛時(shí)，托盤和垛盤輸送機(jī)是否起動(dòng)排垛，取決于垛盤位是否有空。 N Y N Y 圖 、垛盤輸送流程圖 ④ 托盤倉控制邏輯 當(dāng)托盤倉空時(shí)，則聲光報(bào)警。若空托盤到位和排垛完畢后，托盤輸送機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。________一 壓袋機(jī)向下移動(dòng) ____________。當(dāng)層數(shù)為 8 時(shí)，觸發(fā)一次排垛動(dòng)作。若滿半層時(shí)，推袋到滑臺(tái)位置，推袋擋板打開，然后推袋機(jī)返回 。此時(shí)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。 (4)抓袋碼垛機(jī)構(gòu)： 采用機(jī)器人碼垛機(jī)構(gòu)完成碼垛作業(yè)。合格料袋繼續(xù)向前進(jìn)入重量檢測(cè)輸送機(jī)，如果料袋重量不合格，也將由自動(dòng)撿選機(jī)剔除。自動(dòng)裝袋流程圖如圖 所示。這時(shí)橫進(jìn)裝置應(yīng)在生產(chǎn)線取袋位置，如果不在，應(yīng)向該方向移動(dòng)，移動(dòng)過程中，由減速開關(guān)控制減速運(yùn)動(dòng)，由到位限位開關(guān)控制到位。這樣包裝袋便以 2 袋直或 3 袋橫的形式進(jìn)入編組機(jī)，最后由碼垛機(jī)將包裝袋堆碼到托盤上，一般以碼 8 層為一垛。 整機(jī)的接地保護(hù)與系統(tǒng)的接地保護(hù)網(wǎng)相聯(lián)接。輸入輸出繼電器可自由選擇，與輸入點(diǎn)對(duì) 應(yīng)的即為輸入繼電器，與輸出點(diǎn)對(duì)應(yīng)的即為輸出繼電器。 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)硬件設(shè)計(jì) 12 （ 3）功能擴(kuò)展板， FX2NCNVIF 型轉(zhuǎn)換電纜，和輸出輸入點(diǎn)數(shù)無關(guān)。由于包裝生產(chǎn)線的各種控制為開關(guān)量，動(dòng)作關(guān)系復(fù)雜， I/0 點(diǎn)數(shù)較多，選擇日本三菱公司的 FX2N 系列 PLC。 ③ 采用模 塊化結(jié)構(gòu) ； 為了適應(yīng)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(jié)構(gòu)。 （ 4）采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。也可用來檢測(cè)能轉(zhuǎn)換成光量變化的其他非電量，如零件直徑、表面粗糙度、應(yīng)變、位移、振動(dòng)、速度、加速度以及物體的河南城建學(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 9 形狀、工作狀態(tài)的識(shí)別等。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般應(yīng)使傳感器工作在其 30%~70%量程內(nèi)，但有較大沖擊力的衡器，在選用傳感器時(shí)，一般要使傳感器工作在其量程的 20%~30%之內(nèi)，才能保證傳感器的使用安全和壽命。 碼垛機(jī)的氣路系統(tǒng) :碼垛機(jī)氣路系統(tǒng)中重 要部分為托盤倉的氣缸升降系統(tǒng)。 開口吸袋器 在行進(jìn)時(shí)，啟動(dòng)真空裝置，并通過真空檢測(cè)器檢測(cè)真空度。氣缸是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的基本元件，承擔(dān)負(fù)載、輸出力及轉(zhuǎn)矩。 包裝碼垛生產(chǎn)線各部分功能的執(zhí)行機(jī)構(gòu)為氣缸、電磁閥、氣電轉(zhuǎn)換器、氣源處理裝置、真空系統(tǒng)等組成的氣體系統(tǒng)。由于緩?fù)０宓脑O(shè)置減少一次來回推袋的時(shí)間，從而提高了河南城建學(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 7 碼垛效率。該機(jī)實(shí)現(xiàn)料袋水平面內(nèi)回轉(zhuǎn) +90度 , 90度， 180度三種角度 ,料袋所需回轉(zhuǎn)的角度是以保證料袋口向內(nèi)為準(zhǔn) , 保證垛 形整齊、美觀。但機(jī)械結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，且對(duì)袋子的材料、尺寸和質(zhì)量以及往備用袋倉中碼放袋子時(shí)袋口的方位等都有一定的要求。 自動(dòng)供袋機(jī)是由供袋器、吸袋器、袋子傳送器、接袋器、取袋器等部件組成。 包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線主要應(yīng)用于化工、糧食、食品及醫(yī)藥等行業(yè)中的粉、粒、塊狀物料的全自動(dòng)包裝碼垛。 來自 主廠 房的 料物 傳感 器稱 重料 斗 電子 稱重 機(jī)組 封口機(jī) 碼垛系統(tǒng) 倉庫 輸送機(jī) 輸送機(jī) 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒論 4 （ 4）系統(tǒng)軟件分析，系統(tǒng)狀態(tài)流程圖設(shè)計(jì)，系統(tǒng)抗干擾措施。包裝碼垛生產(chǎn)線簡(jiǎn)單地講，它是由包裝機(jī)械和碼垛機(jī)械組成的，其中的主要部分 還是包裝機(jī)械，碼垛機(jī)械是從包裝生產(chǎn)線上分離出來而發(fā)展起來。工業(yè)機(jī)器人是在第二次世界大戰(zhàn)期間發(fā)展起來的，始于 40 年代的美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的搬運(yùn)核原料的遙控機(jī)械操作手。小是指小型化、專用化、模塊化、低成本。 我國應(yīng)用 PLC還處于初級(jí)階段，而且局限于鋼鐵、化工、汽車、機(jī)床、煤炭、電站等領(lǐng)域，其他行業(yè)的應(yīng)用尚未普及，中國尚有廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域等待開拓。經(jīng)過 30多年的發(fā)展，現(xiàn)在可編程控制器己經(jīng)成為最重要、最可靠、應(yīng)用場(chǎng)合最廣泛的工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī)。而傳統(tǒng)的人工包裝由于其生產(chǎn)效率低下而成為這些行業(yè)產(chǎn)量和包裝 質(zhì)量提高的巨大障礙，已不能滿足現(xiàn)代化大生產(chǎn)的需要。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。通過可編程序控制器 對(duì)整個(gè)生產(chǎn)線的工作過程進(jìn)行自動(dòng)控制，對(duì)運(yùn)行過程中出現(xiàn)的故障或供料不足，供袋不及時(shí)、出垛不及時(shí)等，進(jìn)行聲光報(bào)警。目前，作為許多生產(chǎn)設(shè)備的定量給料控制系統(tǒng)己廣泛應(yīng)用于水泥、冶金、建材、電力、化工、食品、礦山、糧食等各行各業(yè)。對(duì)本研究 提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。 PLC 概述 上世紀(jì)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(chǎng)需求，適應(yīng)汽車生產(chǎn)工藝不斷更新的需要，提出了著名的十條技術(shù)指標(biāo)公開向社會(huì)招標(biāo)，要尋求一種比繼電器更可靠，響應(yīng)速度更快、功能更強(qiáng)大的通用工業(yè)控制器。國際市場(chǎng) ,當(dāng)今世界的 PLC 生產(chǎn)廠家約 200 多家，生產(chǎn) 400 多種 PLC。今后， PLC將主要朝著以下兩個(gè)方向發(fā)展：一個(gè)是向超小型專用化和低價(jià)格方向發(fā)展；另一個(gè)是向高速多功能和分布式自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展。目前，作為許多生產(chǎn)設(shè)備的定量給料控制系統(tǒng)己廣泛應(yīng)用于水泥、冶金、建材、電力、化工、食品、礦山、糧食等各行各業(yè)。它可實(shí)現(xiàn)對(duì)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(cè)、重量復(fù)檢、批號(hào)打印、轉(zhuǎn)位編組、碼垛、托盤和垛盤的輸送等作業(yè)全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 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。 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)。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)。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。翻門縮口裝置