【正文】 謹以此設計獻給所有關(guān)心我、幫助我的老師和同學們。 接著，我要感謝我的同學們，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)設計的過程，正所謂團結(jié)就是力量。張老師治學嚴謹、工作務實、學識淵博、平易近人，是我學習的榜樣，并且他經(jīng)驗豐富，創(chuàng)新思維能力強，在我們做畢業(yè)設計期間，給我們提供了很多具有創(chuàng)意的設計方案供我們參考，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。學刊。 畢業(yè)設計 31 參考文獻 [1].郁漢琪 . 電氣控制與可編程序器應用技術(shù) [M]. 南京：東南大學出版社， ,141218 [2].王兆義，楊新志 .小型可編程控制器實用技術(shù) [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].大連理工大學工程畫教研室編 [M].北京：高等教育出版社， [5].廖常初 .PLC 應用技術(shù)問答 [M].北京：機械工業(yè)出版社， [6].賈德勝等 PLC 應用開發(fā)實用子程序 [M].北京：人民郵電出版社， [7].劉明，嚴曉照，朱益民 .糕覆球狀冰淇淋成型機 [J].包裝與食品機械， 1995,13(3):3438 [8].張振華，龔文春 .基于嵌入式 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)2020： 5860 [9].莫云輝，朱境剛等 .一種小型花式冰淇 淋成型機的設計 [J].機械工程師， 1995.(5):2930 [10].何南至 .食品機械工業(yè)前景光明 [J].CHINA EQUIPMENT,2020(10):4546 [11].嚴曉照，朱龍彪，張興國等 .MCPCB 型立體花式冰淇淋成型機的設計 [J].技術(shù)開發(fā)與引進，199614(6):1113 [12]. 李會娟 .PLC 控制系統(tǒng)設計概要簡述 .[J].PLCamp。但是這樣會使成型機的成本大大提高，不適合中小企業(yè)。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。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；成型機設計外形也給人一種清新之感。它達到了設計任務書上的要求，采用 SMC的氣動元件、三菱 PLC、 MT5420T 觸摸屏。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 一一對應起來，就可以作為用戶操作、維修時的指導性資料。 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。同時，這樣安裝對于可編程控制器有一定的保護作用。 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?？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)。 PLC 盒設計 所設計的 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。 “無杯 1”與 “無杯 2”分別對應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。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。 主界面中有一 “故障停車 ”按鈕，此按鈕對應 PLC 的特殊輔助繼電器 M8037 強制輸出禁止。如果不符合要求則繼續(xù)調(diào)整各執(zhí)行器，直至滿足。 圖 55 觸摸屏視圖 圖 56 觸摸屏視圖 畢業(yè)設計 28 點擊 “運行一次 ”，如圖 56，成型機自動運行一個周期，然后停止。按下不同的按鈕相應的執(zhí)行器動作，對應 的指示燈也會閃動。如圖 55 。運行設備后，點擊 “菜單 ”，選擇運行模式：點動操作、連續(xù)畢業(yè)設計 27 運行、運行一次。 圖 52 通訊參數(shù)設置 根據(jù)工藝和控制要求，我們可按如 圖 53 所示的流程圖設計觸摸屏。 我們通過軟件對觸摸屏進行設計、模擬，設置完整觸摸屏與 PLC 的通訊參數(shù)，然后到現(xiàn)場進行實際操作。 我們在設計中選用的觸摸屏為 MT5420T。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。 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 ,應用非常廣泛 ,比如 :自動化停車設備、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、響應迅速、安全可靠、擴充性好等優(yōu)點。 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。 PLC 的控制對象是工業(yè)生產(chǎn)過程，實際生產(chǎn)過程中的信號電平是多種多樣的，外部執(zhí)行機構(gòu)所需的電平也是各不相同的，而可編程控制器的 CPU 所處理的信號只能是標準電平，這就需要有相應的 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。存放工作數(shù)據(jù)狀態(tài)的用戶存儲器部分也稱為數(shù)據(jù)存儲區(qū)。系統(tǒng)寄存器用來現(xiàn)存放系統(tǒng)管理程序，用戶不能訪問和修改這部分存儲器的內(nèi) 容。當 PLC 運行時， CPU 首先以掃描的方式接受現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入 I/O 映像區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算術(shù)運算的結(jié)果送入 I/O 映像區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)，等所有的用戶的程序執(zhí)行完畢后，最后將 I/O 映像區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直至停止。 CPU是 PLC 的控制中樞。 C P UE P R O MR A M電 源 模 塊總線輸入模塊輸出模塊I/O接口通信接口用 戶 輸 入 模塊用 戶 輸 出 模塊外 圍 設 備計 算 機 或 其它 設 備主 機圖 51 PLC 硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 在圖 51 中， PLC 的主機由微處理器 (CPU)、存儲器 (EPROM、 RAM)、輸入 /輸出模塊、外設 I/O 設備、通信接口及電源組成。 可編程控制器 PLC 是綜合繼電器接觸器控制的優(yōu)點及計算機靈活、方便的優(yōu)點而設計制造和發(fā)展的一種通用的工業(yè)自動控制裝置，它具有可靠性高、體積小、功能強、程序設計簡單、靈活通用 、維護方便等一系列的優(yōu)點。觸摸屏安裝于機身表面，便于操作； PLC 盒安裝于床身端部的側(cè)蓋位置，打開側(cè)蓋可進行編程、更換 ROM 盒等操作，同時裝于內(nèi)部可以起到一定的保護 PLC 的作用。電磁閥斷電 /通電 、氣動執(zhí)行元件的位置如何以及其它機構(gòu)的動作都要經(jīng)分接盒得以協(xié)調(diào)實現(xiàn)。主機的各個部分均通過電源總線、控制總線和數(shù)據(jù)總線連接。 PLC 可靠性高，抗干擾能力強，它是專門為工業(yè)環(huán)境下應用而設計的，對環(huán)境的要求不高； PLC 使用方便，不需要用戶自己設計和制作硬件裝置，只需要根據(jù)控制要求進行模塊的配置； PLC 的編程語言簡單、易學，便于掌握，用戶可以容易的對程序進行更改； PLC控 制系統(tǒng)的安裝接線工作量比繼電器接觸器控制系統(tǒng)少的多，只需要將現(xiàn)場的各種設備與PLC 相應的 I/O 端相連。將傳動機構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)和氣壓傳動控制融為一體，使控制靈活、細致，進而使產(chǎn)品造型豐富多彩，更好實現(xiàn)花型設計，而且花型的變更可通過軟件調(diào)整有關(guān)參數(shù)及更換相應的模具方便的實現(xiàn)。 畢業(yè)設計 22 控制方案的確定 所設計的立體花色冰淇淋成型機采用 PLC 與觸摸屏的組合控制，體現(xiàn)出機電一體化產(chǎn)品的優(yōu) 點。SMC 產(chǎn)品以其品種齊全、可靠性高、經(jīng)濟耐用、結(jié)構(gòu)精巧細致，質(zhì)量優(yōu)良。時至今日， SMC 已成為世界級的氣動元件研發(fā)、制造、銷售商。這三個氣缸的動作順序是由氣缸的上的位置傳感器與 PLC 配合完成的。在造型之前需要關(guān)閉進料的管路，此時擋料氣缸動作關(guān)閉管路。 由氣動原理圖可以看出，只有在 P0 缸（輸送帶驅(qū)動氣缸）有桿腔為高壓，即輸送帶停止時，氣動閥左腔接通后其他氣動執(zhí)行器才能上氣執(zhí)行操作。保證在活塞桿前伸時其他執(zhí)行器不動作，而在活塞桿后縮時由于采用了離合器也不造成誤動作。 畢業(yè)設計 20 P 0V J 3 2 2 0 5 BY A 0V F A 5 2 2 0 圖 41 氣 —電互鎖回路 如圖 41 所示。上氣后，可由機身上觸摸屏的點動觸點檢查輸送帶的步進及氣缸的動作是否正常可靠，而后進入系統(tǒng)。壓縮空氣工作壓力一般在 0． 4～ 0． 8MPa，故輸出力和力矩不太大，傳動效率較低；空氣有壓縮性，運動速度的穩(wěn)定性較差，實現(xiàn)精密 控制較難；信號傳遞速度比液壓、電氣小，因空氣傳動方式有自己的優(yōu)缺 點，在選擇傳動和控制方式時應揚長避短，對某個工程對象，最理想的傳動和控制方式，可以是單一式，也可以是混合式。因其含有水蒸汽，排氣噪聲較大，故需供油潤滑， 排除冷凝水和消聲。空氣在管道內(nèi)的流動損失小，可遠距離輸送，壓縮空氣便于貯存，故氣動常被做為低成本自動化氣動的最佳手段。用過的空氣直接排到大氣中 ,處理方便 ,不污染環(huán)境 ,符合 綠色制造 中清潔能源的要求 .空氣的粘度很小 ,因而流動時阻力損失小 ,便于集中供氣 ,遠距離傳輸和控制 . 通過對氣壓傳動方式與其它傳動方式的相互比較，可知氣動易于集中控制、程序控制和實現(xiàn)工序自動化，氣壓傳動具有以下特點： 1）氣動元件結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、易于制造、元件便于標準化、使用維修簡單、壽命長。一個典型的氣動系統(tǒng)是由方向控制閥、氣動執(zhí)行元件、各種氣動輔助元件以 及氣源清凈化元件所組成。能實現(xiàn)輸送帶的步進傳動，冰淇淋的造型，料泵的開關(guān)。果醬放在 1 果醬儲備機構(gòu)中，當需要生產(chǎn)花式冰淇淋時，氣動電動機，帶動輸出泵，把果醬輸送到果醬灌注頭中 畢業(yè)設計 19 第四章 氣動系統(tǒng)設計 立體花式冰淇淋成型機是生產(chǎn)高檔花式冰淇淋的自動生產(chǎn)設備，進口設備多采用凸輪—氣動控制系統(tǒng)，本機在設計中采用了 PLC 控制系統(tǒng)，一方面簡化了機構(gòu)，同時使控制更準確，更可靠。 模具頭選用不銹鋼材料，外形美觀，并且清潔衛(wèi)生，能滿足食品加工的重要要求，模具頭在接料口之間采用活套形式，接料口與活套由托架托住掛于活動板上，可以與活動板一起上下移動，而又不影響模具頭的轉(zhuǎn)動。 為了提高使用壽命，在導柱與導套之間需要潤滑，采用油環(huán)結(jié)構(gòu)，開油杯孔即可實現(xiàn)。為了適應產(chǎn)品更換的要求，檔塊之間的距離必須是可調(diào)的，因此，檔塊不采用固定的擋塊，而采用可以調(diào)整的檔塊。為了在裝配時保證這種垂直關(guān)系，導柱的上端與固定板配合處采用間隙配合，保證軸肩端面與固定板之間的接觸。導套材料選用 ZQSn663，導柱采用不銹鋼；導柱導套間有相對運動，故他們之間的配合采用間隙配合；導套與活動板之間無相對運動，采用壓配或過渡配合，導柱必須保證與上、下面垂直，在設計中是靠導柱上采用軸肩與固定板的下表面相接觸的方法來將導柱與固定板的垂直度控制在許可偏差范圍之內(nèi)。 ZLA102 合金板的上、下面均經(jīng)拋光處理，這樣可以增加結(jié)構(gòu)的外形