【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 定性直接決定著生產(chǎn)線的工作性能和質(zhì)量。 氣源處理裝置 ： 該裝置由排水過(guò)濾器、減壓閥、油霧器組成。排水過(guò)濾器將壓縮空氣中的臟物和水分濾出，由減壓閥把空氣壓力降到預(yù)定壓力，然后攻擊電磁閥和氣缸。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。減壓閥帶有壓力表，調(diào)整空氣壓力可由 壓力表直接讀出。 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。電 磁閥控制氣體通斷及執(zhí)行機(jī)構(gòu)換向。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。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。消音器用來(lái)排除排氣噪聲，保護(hù)環(huán)境。 橫進(jìn)裝置（開袋、壓緊固定） ： 橫進(jìn)裝置是包裝機(jī)的重要組成部分，它的主要作用是在取袋裝置取來(lái)袋子后，從兩側(cè)家住袋口，在用真空把持住袋子的同時(shí)，向投料口移動(dòng)，該裝置在往返行程上裝有一個(gè)氣墊裝置。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(guò)另一個(gè)狹窄的通道而限速，氣缸移動(dòng)速度便慢下來(lái)，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。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。 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 8 裝袋、夾袋、開袋口的氣路系統(tǒng)及檢測(cè) :該氣路系統(tǒng)為基本氣動(dòng)回路。橫進(jìn)裝置上設(shè)置的開袋口吸盤，夾住袋子送到料斗下面，夾袋機(jī)構(gòu)夾住袋口兩側(cè)后，向內(nèi)側(cè)縮口的同時(shí)，開袋口機(jī)構(gòu)張開，打開袋口。 開口吸袋器在行進(jìn)時(shí)，啟動(dòng)真空裝置，并通過(guò)真空檢測(cè)器檢測(cè)真空度。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)。這時(shí)，伸縮料門伸入袋口中卸料。 棄袋有兩種情況：一是真空未達(dá)到設(shè)定值；而是伸縮料門擊偏或擊倒了袋子。 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)。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。棄袋或夾緊檢測(cè)未探測(cè)到袋子，要把各個(gè)功能部件返回到原來(lái)位置。裝袋時(shí)，開口吸袋器不再吸著袋子，返回初始位置。 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(cāng)的氣缸升降系統(tǒng)。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。如電子稱重機(jī)、吸袋、取袋等。 真空系統(tǒng) :真空系統(tǒng)由真空泵、真空電子 閥、真空檢測(cè)器、真空管路等組成。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。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)。 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(diǎn)數(shù)而定。 傳感器量程的選擇可依據(jù)秤的最大量程值、選用傳感器的個(gè)數(shù)、秤體的自重、可能產(chǎn)生的最大偏載及動(dòng)載等因素綜合評(píng)價(jià)來(lái)確定。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。 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。 傳感器的穩(wěn)定性有定量的指標(biāo)，在使用前應(yīng)重新進(jìn)行標(biāo)定，以確定傳感器的性能是否發(fā)生變化。在某些要求傳感器能長(zhǎng)期使用而又不能輕易更換或標(biāo)定的場(chǎng)合，所選用的傳感器穩(wěn)定性要求更嚴(yán)格，更能經(jīng)受長(zhǎng)時(shí)間的考驗(yàn)。 光電式傳感器是采用光電元件作為檢測(cè)元件的傳感器。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)。光電傳感器一 般由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成。它可用于檢測(cè)直接引起光亮變化的非電量，如光強(qiáng)、光照度等。也可用來(lái)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。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。 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) 10 3 包裝碼垛生產(chǎn)線控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 在包裝過(guò)程中，自動(dòng)完成稱重、供袋、取袋、裝袋、縫口、輸送、金屬檢測(cè)、重量檢測(cè)及碼垛等多個(gè)動(dòng)作，動(dòng)作多，運(yùn)動(dòng)復(fù)雜，而所處工作環(huán)境惡劣 (高溫、振動(dòng)、粉塵 )，這就要求控制系統(tǒng)具有很高的可靠性、良好的節(jié)能措施、很強(qiáng)的故障診斷能力，確保生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行。由于包裝生產(chǎn)線的各種控制為開關(guān)量，而目前流行的 PLC 具有結(jié)構(gòu)小巧、運(yùn)行速度高、通用性好、可靠性高等特點(diǎn)，非常適合于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的高溫、振動(dòng)、粉塵等惡劣環(huán)境下的開關(guān)控制。所以選用 PLC 作為控制系統(tǒng)的核心部件。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。 PLC 控制的優(yōu)點(diǎn) 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(chǎng)的外電路與 PLC 內(nèi)部電路之間電氣上隔離。 （ 2）各輸入端均采用 RC 濾波器，其濾波時(shí)間常數(shù)一般為 10~20ms. （ 3）各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。 （ 4）采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。 （ 5）對(duì)采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。 （ 6）良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況， CPU 立即采用有效措施，以防止故障擴(kuò)大。 （ 7）大型 PLC 還可以采用由雙 CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三 CPU 構(gòu)成表決系統(tǒng) ,使可靠性更進(jìn)一步提高。 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。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。 另外為了提高操作性能，它還有多種人 機(jī)對(duì)話的接口模塊 。 為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。 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)。 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。 ④ 編程簡(jiǎn)單易學(xué) ； 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) 11 PLC 的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對(duì)使用者來(lái)說(shuō)，不需要具備計(jì)算機(jī)的專門 知識(shí) ，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。 ⑤ 安裝簡(jiǎn)單，維修方便 ； 工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。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。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。 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(guò)更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行。 PLC 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) PLC 控制系統(tǒng)示全包裝生產(chǎn)線的 核心部分，而在包裝過(guò)程中，動(dòng)作多，運(yùn)動(dòng)復(fù)雜，這就要求控制系統(tǒng)具有很高的可靠性、良好的節(jié)能措施、很強(qiáng)的故障診斷能力，確保生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行。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。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。 ① 硬件配置 硬件配置包括 FX2N 基本單元、 FX2N 擴(kuò)展單元、檢測(cè)元件 (光電開關(guān)、接近開關(guān)、真空開關(guān)等 )、人機(jī)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(jī)和氣缸 等 )。 ② FX2N 系列 PLC 輸入輸出擴(kuò)展方法 ， FX2N 系列 PLC 是由電源、 CPU、輸入輸出和程序存儲(chǔ)器組成的單元型可編程控制器。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。 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)。關(guān)于輸入輸出序號(hào)的編號(hào)問(wèn)題， FX2N 系列 PLC 使用如下的編號(hào)方法 : （ 1）輸入繼電器 (X)、輸出繼電器 (Y)的序號(hào)是由基本單元開始，按連接順序分配八進(jìn)制數(shù)碼 。 （ 2）特殊擴(kuò)展設(shè)備和 PLC 使用 PLC 的 FROM 和 T0 指令進(jìn)行數(shù)據(jù)信息交換，但是輸入輸出繼電器不占序號(hào) 。 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(wú)關(guān)。 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。剩下的后面作為一個(gè)控制系統(tǒng)，使用 FX2N128MR+FX2N16EYR，總點(diǎn)數(shù) 144 個(gè)，輸入點(diǎn)數(shù) 64 個(gè)，編號(hào)范圍是 X000～ X077，輸出點(diǎn) 80 個(gè)，編號(hào)范圍是 Y000～ Y117。這樣系統(tǒng)的總點(diǎn)數(shù)為 320 點(diǎn)，其中輸入點(diǎn) 152 個(gè)，輸出點(diǎn) 168 個(gè)，可以滿足系統(tǒng)的要求。 圖 是 I/0 擴(kuò)展連接示意圖。 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。分配好后，按系統(tǒng)配置的通道與接點(diǎn)號(hào)，分配給每一個(gè)輸入信號(hào)和輸出信號(hào)，即進(jìn)行編號(hào)。 FX2N型 PLC 的輸入 /輸出通道號(hào)采用自由配置、固定通道方式。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。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。 表 I/O接口分配 輸入 輸出 名稱 接口 名稱 接口 吸袋垂直氣缸 X001 垂直汽缸下降 Y001 吸袋真 空裝置 X002 垂直汽缸上升 Y002 吸袋真空閥 X003 吸盤 Y003 上限位開關(guān) X004 垂直汽缸傾斜 Y004 傾斜氣缸電磁閥 X005 斜托板下降 Y010 FX2N128MR FX2N128MR FX2N16EYR FX2N48ER 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) 13 表 I/O接口分配 斜線位開關(guān) X006 防滑吸盤吸袋 Y011 斜托板光電開關(guān) X010 磕頭裝置傾斜 Y013 光電開關(guān) X011 真空吸袋 Y014 橫進(jìn)裝置減速開關(guān) X012 磕頭裝置立起 Y015 橫進(jìn)裝置裝袋點(diǎn)限位 X013 斜托板上升 Y020 傾斜限位 X014 抱板閉合 Y021 磕頭裝置到位信號(hào) X015 大夾子閉合 Y022 橫進(jìn)裝置取袋點(diǎn)限位 X020 料斗下縮口夾子張開 Y024 夾抱限位 X021 取袋真空裝置打開 Y025 橫進(jìn)裝置移動(dòng)限位開關(guān) X022 縮口夾子向里放 Y026 開袋真空檢測(cè) X023 夾輥氣缸動(dòng)作 Y027 夾袋壓力檢測(cè) X024 開袋 Y030 打開袋口 X040 抱袋 Y031 橫進(jìn)裝置限位 X041 張開 Y033 橫進(jìn)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(shí) Y043 金屬檢測(cè) X055 折邊 Y044 金屬信號(hào) X056 縫口 Y045 重量檢測(cè) X057 倒袋氣缸伸出 Y050 包裝子程序啟動(dòng) X127 整形汽缸動(dòng)作 Y051 檢測(cè)器聲光報(bào)警 Y060 檢選機(jī)