【正文】 信號只能是標準電平，這就需要有相應(yīng)的 I/O 模塊作為 CPU 與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的橋梁，進行信號的轉(zhuǎn)換。我們在設(shè)計中根據(jù)成型機的輸入輸出選用 16 點輸入 16 點輸出的三菱 PLC，型號為：FX2N32MR。 觸摸屏觸摸屏是用于用戶操作的部分，客觀要求便于工人操作的位置。立體花式冰淇淋成型機工作過程中，用戶是站在冰淇淋灌注頭后的一端位置，進行放蓋、裝箱等操作的，所以控制盒安裝于成型機右端床身表面上，便于用戶及時操作處理問題。觸摸屏作為一種新型的人機界面,從一出現(xiàn)就受到關(guān)注,它的簡單易用,強大的功能及優(yōu)異的穩(wěn)定性使它非常適合用于工業(yè)環(huán)境,甚至可以用于日常生活之中,應(yīng)用非常廣泛,比如:自動化停車設(shè)備、自動洗車機、天車升降控制、生產(chǎn)線監(jiān)控等,甚至可用于智能大廈管理、會議室聲光控制、溫度調(diào)整… 觸摸屏具有操作簡便、界面友好、信息豐富、響應(yīng)迅速、安全可靠、擴充性好等優(yōu)點。觸摸屏的本質(zhì)是傳感器，它由觸摸檢測部件和觸摸屏控制器組成。觸摸檢測部件安裝在顯示器屏幕前面，用于檢測用戶觸摸位置，接受后送觸摸屏控制器；觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點檢測裝置接收觸摸信息，并將它轉(zhuǎn)換成觸點坐標送給 CPU，同時能接收 CPU 發(fā)來的命令并加以執(zhí)行。目前，根據(jù)傳感器的類型，觸摸屏大致被分為紅外線式、電阻式、表面聲波式和電容式觸摸屏四種。畢業(yè)設(shè)計 24 我們在設(shè)計中選用的觸摸屏為 MT5420T。該觸摸屏全面支持以太網(wǎng)， USB 等高速接口, 支持 USB 高速接口；更多的資源，相對低的價格；簡單易用，穩(wěn)定可靠； 全面支持以太網(wǎng)通訊功能，多個觸摸屏可以任意組網(wǎng)； 使用標準 C 語言宏代碼可以以多種方式被觸發(fā)，功能強大，靈活易用； USB 下載大大加快了用戶組態(tài)的下載速度； 增加 USB 口通訊能力，可以通過 USB 口下載程序。我們通過軟件對觸摸屏進行設(shè)計、模擬，設(shè)置完整觸摸屏與 PLC 的通訊參數(shù)，然后到現(xiàn)場進行實際操作。MT5420T 與 FX2N32MR 通訊參數(shù)設(shè)置如圖 52 所示。圖 52 通訊參數(shù)設(shè)置根據(jù)工藝和控制要求，我們可按如圖 53 所示的流程圖設(shè)計觸摸屏。畢業(yè)設(shè)計 25 各 執(zhí) 行 件 復(fù) 位完 成故 障 判 斷完 成故 障 處 理減 速屏 幕 顯 示動 作 信 號執(zhí) 行 件 順 序 動 作啟 動是是是一 般 故 障主 要 故 障否圖 53 觸摸屏控制流程圖圖 54 觸摸屏視圖觸摸屏的主界面如圖 54。運行設(shè)備后，點擊“菜單 ”，選擇運行模式：點動操作、連畢業(yè)設(shè)計 26 續(xù)運行、運行一次。剛運行機器時，需要檢查成型機的各執(zhí)行件是否到位、杯子的位置是否合適等，則選擇“ 點動操作 ”模式。如圖 55 。彈出一小的窗口，窗口中會出現(xiàn)對成型機各執(zhí)行器的操作按鈕：傳動氣缸、擋料氣缸、送料氣缸、切料汽缸、電磁鐵、果醬泵、奶酪泵。按下不同的按鈕相應(yīng)的執(zhí)行器動作，對應(yīng)的指示燈也會閃動。點擊彈出的小窗口右下角，關(guān)閉該窗口，進入模式選擇對話框。圖 55 觸摸屏視圖圖 56 觸摸屏視圖畢業(yè)設(shè)計 27 點擊“運行一次 ”，如圖 56，成型機自動運行一個周期，然后停止。以此來檢驗各個執(zhí)行器是否工作正常、冰淇淋的造型是否符合要求。如果不符合要求則繼續(xù)調(diào)整各執(zhí)行器，直至滿足。按要求點擊“連續(xù)運行” ，進入正常的生產(chǎn)過程。主界面中有一“ 故障停車”按鈕，此按鈕對應(yīng) PLC 的特殊輔助繼電器 M8037 強制輸出禁止。點擊它可使 PLC 所有輸出禁止，成型機停止運行。選擇操作模式后點擊“ 啟動”或“停止”按鈕，是成型機運行或停止。主界面中各指示燈對應(yīng)各執(zhí)行器動作情況：執(zhí)行器動作指示燈亮。 “無杯 1”與“無杯 2”分別對應(yīng)傳動氣缸處的杯子檢測傳感器 1 與切料汽缸處的杯子檢測傳感器。當(dāng)各執(zhí)行器處于原位是，原位指示燈亮。 PLC 盒設(shè)計所設(shè)計的 PLC 盒主要用于安裝可編程控制器及端子排的結(jié)構(gòu)部分。PLC 盒面板選用 Q235 材料，厚度 б=2mm，其上加工有可編程控制器接線時用的穿孔線?？删幊炭刂破骷岸俗优啪褪前惭b于 PLC 面板上的，分別置于面板的兩側(cè)。設(shè)計的 PLC 盒中，可編程控制器采用硬接線，接線彎成直角，理順擺正。PLC 盒安裝于立體花式冰淇淋成型機右端側(cè)蓋內(nèi)，固定在床身上。打開側(cè)蓋就可以方便的進行編程和更換 ROM 盒操作。同時，這樣安裝對于可編程控制器有一定的保護作用。其上的擋板也是為了保護 PLC 盒而設(shè)計的。 可編程控制器的接線及分接盒配置可編程控制器簡單、靈活性強、可靠性高等優(yōu)點。其對工業(yè)生產(chǎn)過程的自動控制，只有通過接線將執(zhí)行器與自身聯(lián)系起來才能真正體現(xiàn)出魅力。但是接線工作是雜亂而又繁瑣的，要是有接線配置圖就可以清楚地看出接線情況，下面將詳細地給出可編程控制器的接線的配置圖，同時將分接盒中的配置關(guān)系一一對應(yīng)起來，就可以作為用戶操作、維修時的指導(dǎo)性資料。畢業(yè)設(shè)計 28 L 1L 2Q SF U 1F X 2 n 3 2 M RL 1 L 2M MH M IL 1 L 2F U 4 F U 5K M 1 K M 2電 機 1 電 機 2F U 2F U 35 0 H Z~ 2 2 0 V+D C 2 4 V~ ~T C圖 55 外部接線圖 控制原理圖傳動氣缸原點傳感器擋料氣缸原點傳感器送料汽缸原點傳感器切料汽缸原點傳感器傳動氣缸終點傳感器擋料氣缸終點傳感器送料汽缸終點傳感器切料汽缸終點傳感器X 0 X 1 X 2 X 3 X 4 X 5 X 6 X 7C O MY 0 Y 1 Y 2 Y 3 Y 4 Y 5 Y 6 Y 7 Y 1 0 Y 1 1 Y 1 2 Y 1 3傳動氣缸正行程擋料汽缸正行程送料氣缸正行程切料汽缸正行程傳動氣缸反行程擋料汽缸反行程送料氣缸反行程切料氣缸反行程電磁鐵K M 1 K M 2原位指示燈F X 2 N 3 2 M RC O MH M I有杯檢測傳感器1X 1 0有杯檢測傳感器2X 1 1故障停止X 1 2畢業(yè)設(shè)計 29 圖 56 PLC 控制原理圖第六章 總結(jié)至此，立體花式冰淇淋成型機設(shè)計完成了。它達到了設(shè)計任務(wù)書上的要求，采用SMC 的氣動元件、三菱 PLC、MT5420T 觸摸屏。作為一種產(chǎn)品，立體花式冰淇淋成型機采用的“PLC —氣動控制系統(tǒng)”柔性強，控制精度高，可靠。能滿足各種不同花式的產(chǎn)品要求，體現(xiàn)出機電一體化產(chǎn)品的優(yōu)勢，PLC 控制系統(tǒng)的抗干擾能力強，工作穩(wěn)定；系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)能適應(yīng)冰淇淋生產(chǎn)車間溫度變化較大的工況，增加觸摸屏使成型機的操作和排除故障更加容易；成型機設(shè)計外形也給人一種清新之感。該成型機具有以下特點：（1）具有友好的人機交互界面，操作簡單；（2）整體安全可靠，功能齊全；（3）操作控制集中，既可以自動操作也可以手動操作；（4）控制系統(tǒng)成本低； 但成型機還存在不足之處，比如機身結(jié)構(gòu)設(shè)計的還不夠完美。該成型機沒有實現(xiàn)完全自動化，不能實現(xiàn)自動取杯、放蓋。因此，可以對該成型機繼續(xù)改進，在此機器上加入一些裝置，實現(xiàn)取杯、放蓋和貼標簽自動化。但是這樣會使成型機的成本大大提高，不適合中小企業(yè)。限于知識水平，難免有不足之處，希望老師和讀者批評指正。畢業(yè)設(shè)計 30 參考文獻[1].郁漢琪. 電氣控制與可編程序器應(yīng)用技術(shù)[M]. 南京：東南大學(xué)出版社， ,141218[2].王兆義，[M]. 北京：機械工業(yè)出版， [3].SMC（中國）有限公司編[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，[4].大連理工大學(xué)工程畫教研室編[M]. 北京：高等教育出版社， [5]. 應(yīng)用技術(shù)問答[M].北京：機械工業(yè)出版社， [6].賈德勝等 PLC 應(yīng)用開發(fā)實用子程序[M].北京：人民郵電出版社， [7].劉明，嚴曉照，[J]. 包裝與食品機械， 1995,13(3):3438 [8].張振華， PLC 芯片組的冰淇淋機控制器的開發(fā)[J].PLC、工控機與集散控制系統(tǒng)2022：5860[9].莫云輝， [J].機械工程師，1995.(5):2930[10].[J].CHINA EQUIPMENT,2022(10):4546[11].嚴曉照，朱龍彪， 型立體花式冰淇淋成型機的設(shè)計[J].技術(shù)開發(fā)與引進，199614(6):1113[12]. 控制系統(tǒng)設(shè)計概要簡述.[J].PLCamp。PA,2022.(9):4548,88[13]. 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Gulten Tiryaki Gunduz* and Gunnur formation in an ice cream plant[J].Antonie van :329336畢業(yè)設(shè)計 31 致 謝本文是在導(dǎo)師張興國導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)下完成的！首先，感謝張老師這幾個月對我的嚴格要求，從論文選題、方案選擇、設(shè)計方法、計算思路都給予了我精心的指導(dǎo)。張老師治學(xué)嚴謹、工作務(wù)實、學(xué)識淵博、平易近人，是我學(xué)習(xí)的榜樣，并且他經(jīng)驗豐富，創(chuàng)新思維能力強，在我們做畢業(yè)設(shè)計期間，給我們提供了很多具有創(chuàng)意的設(shè)計方案供我們參考，我衷心地感謝張興國老師對我的幫助，使我的畢業(yè)論文得以按時順利完成。其次，我要感謝學(xué)院給我們提供了這樣一個機會，可以驗證并展示我們?nèi)甓鄟淼膶W(xué)習(xí)成果，充分發(fā)揮自身的設(shè)計才能。接著，我要感謝我的同學(xué)們，我們雖然是不同的課題，但所用的知識大同小異，我們相互幫助、相互鼓勵，彼此扶持著走完了整個畢業(yè)設(shè)計的過程，正所謂團結(jié)就是力量。最后,我還要感謝學(xué)校圖書館為我們提供了大量的有價值的參考文獻和資料，使得我的設(shè)計工作有了一定的理論基礎(chǔ)、科學(xué)方法以及行業(yè)標準作為指導(dǎo)。謹以此設(shè)計獻給所有關(guān)心我、幫助我的老師和同學(xué)們。