【正文】 動限位開關(guān) 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 打開袋口 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 碼垛部分 I/O 接口分配 輸入 輸出 名稱 接口 名稱 接口 編組傳輸光電開關(guān) X001 轉(zhuǎn)位機轉(zhuǎn)位 Y071 料袋傳輸限位開關(guān) X002 編組傳輸電機 Y004 推推袋擋板關(guān)閉 X003 轉(zhuǎn)位傳輸電機 Y005 滿半層信號 X004 緩停機運轉(zhuǎn) Y006 滑臺限位開關(guān) X005 推袋 Y000 推袋前端限位 X006 滑臺推袋擋板打開 Y001 側(cè)面整形擋板 .X007 推袋機返回 Y002 碼垛位限位 X010 分層機分層 Y003 包裝碼垛自動生產(chǎn)線控制系統(tǒng)硬件設計 28 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。剩下的 包裝碼垛自動生產(chǎn)線控制系統(tǒng)硬件設計 26 后面作為一個控制系統(tǒng)，使用 FX2N128MR+FX2N16EYR，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。 ① 硬件配置 硬件配置包括 FX2N 基本單元、 FX2N 擴展單元、檢測元件 (光電開關(guān)、接近開關(guān)、真空開關(guān)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 )。 但遇到程序跳轉(zhuǎn)指令 ,則根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿足來決定程序的跳轉(zhuǎn)地址 。 這不僅僅因為有的程序不需要每掃描一次 ,執(zhí)行一次 ,也因為在一個大控制系統(tǒng)中 ,需要處理的I/O 點數(shù)較多 。 (4)高級編程語言 ,隨著軟件技術(shù)的發(fā)展 ,近 年來推出的 PLC,尤其是大型 PLC,已開始用高級語言進行編程 。 也有將這兩種方式結(jié)合起來表示 PLC 程序 具體如下所述 : (l)梯形圖 ,PLC 的梯形圖編程語言與傳統(tǒng)的 “ 繼電 、 接觸 ” 控制原理圖十分 包裝碼垛自動生產(chǎn)線控制系統(tǒng)硬件設計 23 相似 ,它形象 、 直觀 、 實用 ,為廣大電氣技術(shù)人員所熟知 。 (2)按功能 、 輸入輸出點數(shù)和存儲器容量不同 ,PLC 可分為小型 、 中型和大型三類 。 由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，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。 另外為了提高操作 性能，它還有多種人 機對話的接口模塊 。 PLC 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(nèi)部電路之間電氣上隔離。 (5)編程器 編程器是生產(chǎn)廠家提供的與本公司 PLC 配套的編程工具 。 (3)輸入 /輸出單元 輸入 /輸出 (1/0)單元是 PLC 與外部設備相互聯(lián)系的窗口 。 、 PLC 內(nèi)部電路的故障 ,根據(jù)故障或錯誤的類型 ,通過顯示器顯示出相應的信息 ,以提示用戶及時排除故障或糾正錯誤 。 ． 1 PLC 概述 PLC 的類型繁多 ,但其結(jié)構(gòu)和工作原理則大同小異 ,一般是由中央處理單元 (CPU)、 存儲器 、 輸入 /輸出單元 、 編程器 、 電源等主要部分構(gòu)成的 ,如圖 31 所示 。光電傳感器一般由光源、光學通路和光電元件三部分組成。 傳感器數(shù)量的選擇是根據(jù)電子衡器的用途、秤 體需要支撐的點數(shù)而定。棄袋或夾緊檢測未探測到袋子，要把各個功能部件返回到原來位置。 裝袋、夾袋、開袋口的氣路系統(tǒng)及檢測 :該氣路系統(tǒng)為基本氣動回路。 氣路的基本回路：氣路系統(tǒng)由基本回路構(gòu)成，基本回路有電磁閥、氣缸、管路、調(diào)速器、消音器組成。 圖 26 編組機結(jié)構(gòu)簡圖 包裝碼垛自動生產(chǎn)線系統(tǒng)組成 14 包裝碼垛自動生產(chǎn)線系統(tǒng)組成 15 圖 27 推袋壓袋機結(jié)構(gòu)簡圖 包裝碼垛自動生產(chǎn)線系統(tǒng)組成 16 托盤倉 : 是存儲一定量的托盤 , 并自動完成托盤輸送過程的部分。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。每次裝填完物料后翻門關(guān)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(nèi)。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。整個稱重系統(tǒng)的動力源采用氣動元件。另一大特點是節(jié)省能源和材料消耗。 該課題主要完成以下四個方面的工作 : （ 1） 掌握 PLC控制原理及編程 （ 2） 設計包裝碼垛生產(chǎn)線的工藝過程及動作流程 。其流程圖如圖 所示。工業(yè)機器人是一種 能自動控制、可重復編程、多功能、多關(guān)節(jié)的操作機。 （ 2）功能不斷增強，各種應用模塊不斷推出。我國 90％的 PLC市場由國外占領，中、大型 PLC中，幾乎 100％是國外產(chǎn)品，以美國MODICON公司、 GE公司、德 國 SIEMENS，日本富士公司為主。 2． 環(huán)境適應性強：在電源瞬間斷電的情況下仍可正常工作，具有很強的抗空間電磁干擾的能力，具有良好的抗振能力和抗沖擊能力。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、應用場合最廣泛的工業(yè)控制微型計算機。由于包裝機械的計量精度高 ,產(chǎn)品包裝的外形美觀 、 整齊 、 統(tǒng)一 、 封口嚴密 ,提高了產(chǎn)品包裝的質(zhì)量 ,增強了產(chǎn)品銷售的競爭力 ,可獲得較高的經(jīng)濟效益 。 因此 ,需采用自動包裝機來完成這些工作 。 包裝碼垛自動生產(chǎn)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(chǎn)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、重量檢驗機、檢選機、噴墨打印機、碼垛機等單元組成。定量給料在工業(yè)生產(chǎn)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。而食品 、 藥品類若采用手工包裝不能滿足衛(wèi)生要求 。有利于被包裝產(chǎn)品的衛(wèi)生 ,提高產(chǎn)品包裝質(zhì)量 ,增強市場銷售的競爭力 ?？删幊炭刂破魇且晕⑻幚砥鳛楹诵?，把電氣傳動和邏輯控制、自動測量和調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)計算和處理有機地結(jié)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。歸納起來， PLC 主要具有以下特點： 1． 可靠性高： PLC 采用了微電子技術(shù)，大量的開關(guān)動作由無觸點的半導體電路來完成。 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。小是指小型化、專用化、模塊化、低成本。工業(yè)機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驗室的搬運核原料的遙控機械操作手。包裝碼垛生產(chǎn)線簡單地講，它是由包裝機械和碼垛機械組成的，其中的主要部分還是包裝機械，碼垛機械是從包裝生產(chǎn)線上分離出來而發(fā)展起來。 包裝碼垛生產(chǎn)線以 PLC為控制核心 ,以操作盤或觸摸屏 為輸入設備 ,PLC與變頻器通過總線進行通信 ,完成對各電機轉(zhuǎn)速 、 轉(zhuǎn)向及各個接觸器 、 中繼器等的控制 。 機電一體化系統(tǒng)的一大特點是由于機電一體化系統(tǒng)的微電子裝置取代了人對機械的絕大部分的控制功能，并加以延伸和擴大，克服了人體能力的不足和弱點。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，同時采用雙秤交 替的運行模式，可以保證生產(chǎn)線的包裝速度達到 800～1000包／小時。在導向板、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。在下一個料袋到來時，光電開關(guān)又重新啟動電機重復上述動作。整個過程也是通過判斷接近開關(guān)和光電開關(guān)的狀態(tài)完成的。減壓閥帶有壓力表，調(diào)整空氣壓力可由 壓力表直接讀出。然后兩閥門的開關(guān)控制配置在橫進裝置上的霍爾開關(guān)控制。只有真空檢測及夾緊檢測全部正常才能投料，缺一不可。真空泵是真空系統(tǒng)的心臟，提供真空能源，真空電磁閥承擔真空線路的通斷，真空檢測器承擔檢測真空的壓力，并發(fā)出卸料信號。它首先把被測量的變化轉(zhuǎn)換成光信號的變化，然后借助光電元件進一步將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。本包裝碼垛自動生產(chǎn)線動作關(guān)系復雜， I/O 點數(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。 PLC 進入運行狀態(tài)后 ,CPU 根據(jù)用戶程序存放的先后順序 ,逐條讀取 、 解釋和執(zhí)行程序 ,完成用戶程序中規(guī)定的各種操作 ,并將程序執(zhí)行的結(jié)果送至輸出端口 ,以驅(qū)動 PLC 外部的負載 。 工作數(shù)據(jù)是經(jīng)常變化 、 經(jīng)常存取的 ,所以這種存儲器必須可讀寫 。 有的 PLC 能向外部提供 24V 的直流電源 ,可給輸入單元所連接的外部 包裝碼垛自動生產(chǎn)線控制系統(tǒng)硬件設計 21 開關(guān)或傳感器供電 。 圖形編程器的優(yōu)點是操作方便 、 屏幕大 ,顯示功能強 ,且可脫機編程 ,但是其價格顯貴 。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(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。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。 一般大 、中型 PLC 都采用這種結(jié)構(gòu) ,如日本三菱公司的 AN 系列 。 但基本上可歸納為字符表達方式 (即用文字符號表達程序 ,如語句表程序表達方式 )和圖形符號表達方式 (即用圖形符號表達程序 ,如梯形圖程序表達方式 )這兩大類 。 這是國際電工委員會 (IEC)頒布的PLC 編程語言之一 。 PLC的掃描可按固定順序進行 ,也可按用戶程序規(guī)定的可變順序進行 。 (2)程序執(zhí)行階段 根據(jù) PLC 梯形圖程序的掃描原則 ,PLC 按先左后右 ,先上后下的步序語句逐句掃描 。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。 ③ 具體的輸入輸出擴展 根據(jù)對 于本生產(chǎn)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 FX2N128MR+FX2N48ER 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。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。 系統(tǒng)電氣控制主電路圖見附錄圖 C。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。到位后，磕頭裝置傾斜，由限位開 關(guān)限位，同時起動真空電磁閥，實現(xiàn)真空吸袋，經(jīng)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。 N Y N Y N Y 圖 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(jīng)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 。合格料袋繼續(xù)向前輸送。 (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)律地向碼垛工序供應空托盤 ,達到 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