【正文】 圖 給料裝置結(jié)構(gòu)圖 工藝過程 在氣缸 1的驅(qū)動下，箱體的右側(cè)向上運動，使得箱體 3體內(nèi)的顆粒料落到箱體孔中。 要求 給料裝置的設(shè)計主要是將顆粒料物品搖均勻，使得包裝物在自重的作用下落到下料管中。當(dāng)牽引速度減慢時，轉(zhuǎn)動件的慣性會引起包裝材料卷過度松展，使得包裝材料帶呈松弛狀態(tài)，這將導(dǎo)致包裝材料在輸送過程中出現(xiàn)擺動而引起跑偏，為了減少或消除這些不良影響，一般設(shè)置張緊機構(gòu)，使包裝材料從卷盤直到牽引輸送裝置之間保持適度的牽引張緊狀態(tài)。然后壓紙桿上升，送紙架退回，完成全部的送紙過程。因此在此安置一個傳感器。送紙架再一次在氣缸的驅(qū)動下向前運動，這樣前吸后夾地帶著紙向前前進(jìn)到壓紙切紙的位置。為了確保這段空行程位置的準(zhǔn)確度在 30mm 處安裝一個位置傳感器，當(dāng)送紙架達(dá)到此位置就停下來。紙定位裝置 4使得卷筒之間的供送的包裝材料的供送位置不至于錯位，確保一個位置只供送一條包裝紙。其基本組成及機構(gòu)圖如下圖所示： 1支承架 2導(dǎo)錕組 3張緊裝置 4紙定位裝置 5送紙架 6壓紙桿 7氣缸 圖 送紙結(jié)構(gòu)圖 工藝過程 山東大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計（本科） 11 包裝材料卷１置于支承裝置上，為了提高包裝機的生產(chǎn)效率采用一次放１０卷卷筒紙同時供送。送紙的速度由氣缸來決定一般為 3m/s。 綜上所述我們選用三菱公司的 FX1N 系列的 PLC，根據(jù) PLC 選型對端口預(yù)留5%～ 10%的余量，我們選用 PLC 為 ： 表 PLC 型號表 型號 主機輸入點 主機輸出點 電源 FX1N40MR001 24 16 AC100240V 山東大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計（本科） 10 第 3 章 包裝機機構(gòu)的設(shè)計計算以及電氣元器件的選擇 各機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計 設(shè)計 要求 包裝機的全部動作由氣缸驅(qū)動，氣缸由電磁閥控制，采用薄頁紙卷筒包裝材料作為包裝材料。 運算高速化 基本指令： ～ ；應(yīng)用指令：數(shù) ～數(shù) 100μs/指令。 通過使用顯示模塊和功能擴展板，可以非常簡便地進(jìn)行系統(tǒng)升級。所以 ， FX1N 系 列可以廣泛應(yīng)用于一般的順序控制。 FX1N 系列是最多可控制 128 點的普及型微型 PLC。據(jù)統(tǒng)計，初步確定該包裝機控制系統(tǒng) 有， 20 個開關(guān)量輸入， 13 個開關(guān)量輸出。它們的選擇都是以在保證功能的前提下盡可能地選擇可靠性高和使用方便的產(chǎn)品為依據(jù)， PLC 的 選型具體情況如下： 在進(jìn)行這項工作之前，需要對控制對象和控制任務(wù)進(jìn)行統(tǒng)計和分析。人機界面通過串行口與 PLC 相連，進(jìn)行相互通信，所以人機界面是通過發(fā)出命令去控制 PLC 的運行以達(dá)到進(jìn)行全自動控制的目的。 PLC 負(fù)責(zé)按鈕、光電開關(guān)和電接點壓力表信號的輸入，以及發(fā)出信號去控制各個氣缸、繼電器、真空泵等電氣元件，進(jìn)而控制各部分的運行，同時控制相應(yīng)指示燈的顯示 。 包裝機控制功能要求：手動運行可以用按鈕對包裝機的各個部分進(jìn)行單獨控制，主要用于故障恢復(fù)與檢修全自動運行按下啟動按鈕，系統(tǒng)即可連續(xù)、協(xié)調(diào)、周期性地循環(huán)完成各包裝動作，直到系統(tǒng)接收到停止運行信號?？删幊炭刂破魃綎|大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計（本科） 8 的停運方式有正常停運，暫時停運和緊急停運三種。 根據(jù)顆粒料包裝機的實際運行情況，本系統(tǒng)采用自動運行和手動運行兩種方式。再按啟動，則進(jìn)入下一工步的運行； ：從初始位置開始，按啟動按鈕，程序自動完成一個周期的動作后返回到第一步開始位置停止； ：按啟動按鈕，程序 完成一個周期的動作后又接著從第一步開始運行，自動循環(huán)。 系統(tǒng)的運行方式 運行方式分為手動、單步、周期及自動等四種操作方式。人機界面完成監(jiān)測數(shù)據(jù)的存貯、處理與輸出，以圖形或表格形式對現(xiàn)場進(jìn)行動態(tài)模擬顯示、分析限值或報警信息，驅(qū)動打印機實時打印各種圖表。 PLC 作為一種控制設(shè)備，無法進(jìn)行復(fù)雜運算，無法顯示各種實時圖形和保存大量歷史數(shù)據(jù)，也不能顯示漢字和打印漢字報表，沒有良好的界面。單主機控制方式，對主機要求較高，危險相對集中。 每個被控制對象與可編程控制器指定 I/O 相連接，因此各被控對象之間的數(shù)據(jù)、狀態(tài)的變換不需要另外設(shè)置專門的信號線路。 山東大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計（本科） 7 可編程控制系統(tǒng)設(shè)計 利用 PLC 可以構(gòu)成單機控制系統(tǒng)，集中控制系統(tǒng)，分散型控制系統(tǒng)和遠(yuǎn)程I/O 控制系統(tǒng)。 當(dāng)插紙桿碰到上位傳感器時，封口電磁閥得電開始封口 動作，封緊程度由電接點壓力表控制，達(dá)到預(yù)設(shè)壓力則鎖紙板返回，碰到傳感器則停止運動。然后在插紙短氣缸繼續(xù)向下運動（插紙二）到目標(biāo)位置時才開始往上返回到原位。當(dāng)切紙板往下運動碰到傳感器時，切紙板返向運動，碰到切紙板上位傳感器時，切紙電磁閥斷電切紙運動結(jié)束。送紙架返回碰到傳感器時送紙二電磁閥失電，送紙動作結(jié)束。送紙架上抽真空電磁閥控制送紙架前端的抽氣管使紙的前端緊貼在送紙架上。同時抽真空電磁閥通電，直到關(guān)機抽真空電磁閥才斷電。完成一段小的空行程。 顆粒料包裝機的簡單工藝流程為：送紙 —— 壓紙切紙 —— 下料填充 —— 封口。被包裝的顆粒直 徑最大為 4mm，平均為 3mm，且被包裝的顆粒的硬度大。通過對各種控制系統(tǒng)的分析比較，我們決定采用 PLC控制系統(tǒng)。如果能用 PLC 來取代的話，則可以簡化機械結(jié)構(gòu)，機械和電氣設(shè)計都可以得到簡化。 因此，國外在注塑機、各種包裝機上已經(jīng)大量地采用了 PLC 來取代傳統(tǒng)的繼電器控制屏，故障率大大降低，性能有了很大提高。事實上 PLC用于這種場合是最能顯現(xiàn)出其經(jīng)濟性。從物理介質(zhì)方面來講，前者是要用具體的電氣元件來組合，而后者只是 PLC 的內(nèi)部寄存器，在PLC 編程容量許可的范圍內(nèi)，可以不花費額外的費用來實現(xiàn)復(fù)雜的控制邏輯。 包裝機械的最大特點是動作復(fù)雜、頻繁，且有較多的執(zhí)行元件。我國包裝機械工業(yè)由于起步較晚，大部分設(shè)備都是通過引進(jìn)設(shè)備消化吸收研制出來的。為使包裝出的物品整齊、美觀并具有良好的包裝質(zhì)量，研制高速、高效、高質(zhì)、經(jīng)濟的新型包裝機是市場的迫切需求。 (3).第三個過程是集中輸出 再一次掃描執(zhí)行完用戶所有程序后， PLC 將輸出映像區(qū)中的內(nèi)容同時送入到輸出鎖存器中，然后由鎖存器驅(qū)動繼電器的線圈，這樣輸出端子上的信號變成本次工作周期運行結(jié)果的實際輸出。在本工作周期的執(zhí)行和輸出過程中，這個輸入映響區(qū)內(nèi)的內(nèi)容不會隨實際信號的變化而變化。計算機執(zhí)行用戶程序的過程是：中央處理器從存儲區(qū)依次逐條取出程序，然后予以解釋，最后執(zhí)行這條程序。 PLC 的工作過程 山東大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計（本科） 4 PLC 的基本結(jié)構(gòu)雖然與一般微型計算機大致是相同的，但他的工作過程與微型計算機有很大的差異。 (5)體積小，重量輕，能耗低 以超小型 PLC 為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于 100mm，重量小于 150g，功耗僅數(shù)瓦。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。加上 PLC通信能力的增強及人機界面技術(shù)的發(fā)展，使用 PLC 組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代 PLC 大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。 (2)配套齊全，功能完善，適用性強 PLC 發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除 PLC 以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。從 PLC 的機外電路來說，使用 PLC 構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。例如三菱公司生產(chǎn)的 F系列 PLC 平均無故障時間高達(dá) 30 萬小時。 PLC 的特點 (1)可靠性高，抗干擾能力強 高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。同時， PLC 性能的優(yōu)劣，將山東大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計（本科） 3 直接影響到產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量及成本。 、高度專業(yè)化的融合是可編程控制系統(tǒng)的新特征。 綜上所述，我們不難得出下面幾個結(jié)論 : 。 MTBF(平均無故障時間 )是衡量產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo) [4] 。但從根本上來講，系統(tǒng)的可靠性取決于系統(tǒng)各單元的可靠程度。常用的專用模塊包括：定位模塊、 溫度測量模塊、高速采樣模塊、網(wǎng)絡(luò)接口模塊等 [2] 。怎樣才能使一個系統(tǒng)既具有通用性又具備專業(yè)化呢？硬件系統(tǒng)的模塊化便是解決這一矛盾的鑰匙。 （ 4）通用性和專業(yè)化的結(jié)合 可編程控制產(chǎn)品是通用的。這樣 PLC 執(zhí)行指令的速度將達(dá)到納秒級。 （ 2） CPU 處理速度的加快 目前 PLC 的 CPU 與微型計算機的 CPU 相比，還處在比較落后的地步，最高的也僅僅處在 80486 一級。但是，這些標(biāo)準(zhǔn)目前只能是統(tǒng)一區(qū)域性的產(chǎn)品，而不能實現(xiàn)全球的統(tǒng)一性。出廠檢驗時各可編程控制產(chǎn)品的廠家都有相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)作依據(jù)。一種自動化產(chǎn)品的競爭力除表現(xiàn)在技術(shù)上的個性外，更重要的還在于其滿足國際標(biāo)準(zhǔn)化的程度和水平。今后， PLC 將主要朝著以下兩個方向發(fā)展：一個是向超小型專用化和低價格方向發(fā)展；另一個是向高速多功能和分布式自動化網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展。小型 PLC 開始步入諸如塑料注塑機、包裝機械、橡膠機械、紡織機械等輕工機械的控制領(lǐng)域，其成本的低廉和性能的優(yōu)良對直接使用微機作為控制單元的做法構(gòu)成了強有力的挑戰(zhàn)，更有全面取代傳統(tǒng)繼電器控制屏的趨勢。 70 年代中期，美國和西德首先出現(xiàn)了微電腦 化的小型 PLC。 70年代初，日本的 OMRON 也推出了他們的 PLC。最初， PLC 主要是用在生產(chǎn)線控制和大型機械的控制上。隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展， PLC軟硬件水平與規(guī)模也發(fā)生了質(zhì)與量的變化，其控制技術(shù)也朝著智能化方向不斷發(fā)展，同時推動了先進(jìn)制造技術(shù)的相應(yīng)發(fā)展。 35 山東大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計（本科） 1 第 1 章 緒論 可編程控制器的產(chǎn)生 可編程控制器為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計制造的。 33 致謝 26 PLC 程序的優(yōu)化設(shè)計 23 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計 的原則 23 GX Developer 開發(fā)工具的特點 22 PLC 的軟件設(shè)計 20 第 4 章 系統(tǒng)的編程和設(shè)計 PLC 的結(jié)構(gòu)及其工作原理 18 傳感器的選型 17 氣缸的選型 10 紙供送機構(gòu)設(shè)計 8 第 3 章 包裝機械機構(gòu)的設(shè)計計算及電氣元器件的選擇 各機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計 8 總體結(jié)構(gòu)關(guān)系 7 控制系統(tǒng)硬件總體設(shè)計 7 系統(tǒng)的運行方式 3 PLC 在包裝機械上應(yīng)用的可能性和前景 3 PLC 的工作過程 1 PLC 的特點及工作過程 通過程序優(yōu)化，及并行化處理，較好地實現(xiàn)了廠方提出的控制要求。 經(jīng)過我們的努力，顆粒料包裝機控制系統(tǒng)的設(shè)計已經(jīng)完成。 通過對小型全自動顆粒料包裝機工藝過程的分析 ，克服了傳統(tǒng)小型包裝機傳動方案的缺陷 ，提出了 PLC 控制的柔性化包裝機的構(gòu)想。在現(xiàn)代工業(yè)自動化生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。 由于傳統(tǒng)繼電器 控制的顆粒料包裝機工作時存在電路復(fù)雜、可靠性差、故障診斷與排除困難等缺點，提出了用 PLC 對包裝機控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。 畢 業(yè) 設(shè) 計 設(shè)計（論文）題目 ： 顆粒料包裝機自動控制技術(shù)及應(yīng)用 姓 名： 專 業(yè)： 機電一體化 指導(dǎo)教師： 2020 年 9 月 29 日 摘 要 隨著我國改革