【正文】 名稱名稱編組傳輸光電開關(guān)X001轉(zhuǎn)位機(jī)轉(zhuǎn)位Y071料袋傳輸限位開關(guān)X002編組傳輸電機(jī)Y004推袋擋板關(guān)閉X003轉(zhuǎn)位傳輸電機(jī)Y005滿半層信號(hào)X004緩?fù)C(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)Y006滑臺(tái)限位開關(guān)X005推袋Y000推袋前端限位X006滑臺(tái)推袋擋板打開Y001側(cè)面整形擋板X007推袋機(jī)返回Y002碼垛位限位X010分層機(jī)分層Y003壓袋限位X011升降機(jī)下降Y007壓袋返回X012前端推袋擋板打開Y074分層機(jī)滿信號(hào)X013側(cè)面整形Y075滿一層信號(hào)X015壓袋機(jī)壓袋Y076前端推袋擋板X016托盤輸送機(jī)Y020托盤至碼垛位X020升降機(jī)上升Y010表32 碼垛部分I、O接口分配續(xù)表32升降機(jī)上限位X021聲光報(bào)警Y030升降機(jī)上臨界X022排垛輸送Y031升降機(jī)下限位X023托盤倉(cāng)動(dòng)作Y035分層機(jī)開X024垛盤輸送機(jī)Y036分層機(jī)關(guān)X025托盤倉(cāng)聲光報(bào)警Y040緩?fù)C(jī)占位X026托盤倉(cāng)上升Y050編組機(jī)滿X027托盤倉(cāng)下降Y051垛盤位空X030托盤叉打開Y052空托盤到位X033托盤叉合上Y053托盤叉位置空X034垛盤緩沖位置空X035緩沖位置限位X037托盤上升信號(hào)X050待傳位信號(hào)X051托盤倉(cāng)上位X052托盤倉(cāng)中位X053實(shí)垛盤到位X054托盤倉(cāng)底部位X055托盤倉(cāng)下降X057轉(zhuǎn)位機(jī)停止X060 PLC控制系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì)包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)是基于PLC集成控制的系統(tǒng)，根據(jù)本節(jié)敘述的程控邏輯的系統(tǒng)整體控制流程圖和分布流程圖及系統(tǒng)的輸入和輸出信號(hào)，來編制PLC的梯形圖。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。［15］FX2N128MRFX2N16EYRFX2N48ERFX2N128MR前段后段圖33 I/O擴(kuò)展連接示意圖(3)分配輸入/輸出點(diǎn)一般輸入點(diǎn)與輸入信號(hào)、輸出點(diǎn)與輸出控制是一一對(duì)應(yīng)的。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。(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)組件(光電開關(guān)、接近開關(guān)、真空開關(guān)等)、人機(jī)操作接口(按鈕、指示燈等)、控制組件(交流接觸器、變頻器、電磁閥等)以及執(zhí)行組件(電機(jī)和氣缸等)。［13］開始供袋取袋送袋斜板抓袋橫進(jìn)取袋橫進(jìn)送袋縫紉機(jī)夾口折邊充填托起放料門開袋報(bào)夾夾袋口縮袋口立袋輸送推倒壓平金屬檢測(cè)復(fù)檢稱剔除爬坡過渡爬坡緩?fù)佑?jì)數(shù)分層整形推袋編組轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)位輸送緩?fù)浩浇Y(jié)束嗎?停止開始YN升降機(jī)叉裝架托盤氣缸排垛托盤輸送垛盤輸送開合托叉圖32 全自動(dòng)包裝碼垛生產(chǎn)線工藝流程圖 PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)是全自動(dòng)包裝生產(chǎn)線的核心部位，而在包裝過程中，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。碼垛機(jī)所使用的托盤由托盤倉(cāng)和托盤輸送機(jī)根據(jù)程序自動(dòng)提供。這樣包裝袋便以2袋直或3袋橫的形式進(jìn)入編組機(jī)，最后由碼垛機(jī)將包裝袋堆碼到托盤上，一般以碼8層為一垛。當(dāng)自動(dòng)裝袋機(jī)完成上袋后，發(fā)出訊號(hào)，使稱重箱打開卸料翻門，向包裝袋內(nèi)投料，卸料后稱重箱關(guān)閉翻門，裝袋機(jī)張開夾袋器，包裝袋通過夾口整形機(jī)和立袋輸送機(jī)進(jìn)入自動(dòng)折邊機(jī)，包裝袋經(jīng)折邊后，進(jìn)入縫口機(jī)，當(dāng)設(shè)在縫口機(jī)旁邊的光電開關(guān)檢測(cè)到包裝袋后，縫紉機(jī)開始工作，縫合包裝袋，當(dāng)包裝袋離開縫紉機(jī)后，縫紉機(jī)停止，并自動(dòng)切斷縫合線。其主要工藝流程如下:物料自儲(chǔ)料斗進(jìn)入包裝秤的給料裝置，通過粗、細(xì)給料，實(shí)現(xiàn)粗、細(xì)兩級(jí)加料。 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線工藝流程包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線可自動(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)及碼垛等功能。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。即使用I/O指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會(huì)被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過程影像寄存器會(huì)被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其它輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或資料的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。 用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。 輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。而PLC則不同，它采用循環(huán)掃描技術(shù)，只有該線圈通電或斷電，并且必須當(dāng)程序掃描到該線圈時(shí)，該線圈觸點(diǎn)才會(huì)動(dòng)作，而且每次它只能執(zhí)行一條指令，這也就是說PLC以“串行”方式工作的，這種工作方式可以避免繼電器控制的觸點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)和時(shí)序失配等問題。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開關(guān)或傳感器供電。PLC中一般配有開關(guān)式穩(wěn)壓電源為內(nèi)部電路供電。輸出單元將經(jīng)過CPU處理的微弱電信號(hào)通過光電隔離、功率放大等處理轉(zhuǎn)換成外部設(shè)備所需要的強(qiáng)電信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)各執(zhí)行組件，如指示燈的亮滅，電動(dòng)機(jī)啟停和正反轉(zhuǎn)，設(shè)備的轉(zhuǎn)動(dòng)、平移、升降，閥門的關(guān)閉等。輸入單元接收現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備向PLC提供的信號(hào)，例如由按鈕、操作開關(guān)、限位開關(guān)、繼電器觸點(diǎn)、接近開關(guān)、撥碼器等提供的開關(guān)量信號(hào)。因?yàn)檫\(yùn)行中數(shù)據(jù)不斷變化，所以這種內(nèi)存必須可擦寫。不同類型的PLC，其存儲(chǔ)容量也不一樣。系統(tǒng)程序相當(dāng)于計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，主要包括檢查程序、編譯程序和監(jiān)控程序，是PLC廠家根據(jù)選用的CPU的指令系統(tǒng)編寫的，并固化到ROM里，用戶不能修改其內(nèi)容。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(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(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、內(nèi)存、I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯(cuò)誤。PLC的基本結(jié)構(gòu)如圖31所示。［9］［10］ PLC的基本結(jié)構(gòu)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)、內(nèi)存、輸入/輸出單元、編程器、電源等主要部分構(gòu)成的。所以選用PLC作為控制系統(tǒng)的核心部件。第3章 包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)在包裝過程中，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。側(cè)面還裝有兩個(gè)小氣缸，小氣缸控制叉板開合，保證托盤的提取。垛盤輸送機(jī)是將空托盤輸送至升降機(jī)的升降托叉上進(jìn)行碼垛，而后將滿垛后的垛盤輸送至下一垛盤輸送機(jī)(無動(dòng)力)的設(shè)備。托盤倉(cāng)用來儲(chǔ)存一定數(shù)量的托盤,根據(jù)需要及時(shí)準(zhǔn)確地將托盤分配給托盤輸送機(jī)確保生產(chǎn)線能連續(xù)工作。剪叉式升降機(jī)是靠剪刀式支承架的展開與折迭來完成貨物平臺(tái)的升降，其動(dòng)力是通過油缸的伸縮來推動(dòng)剪刀的展開與折迭。 升降機(jī)的組成和工作原理升降機(jī)主要由升降平臺(tái)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和配重體組成。 分層碼垛機(jī)的組成和工作原理分層碼垛機(jī)是由滑板機(jī)構(gòu)、整形裝置和端擋板組成。推袋機(jī)完成一個(gè)推袋的全過程是分兩次進(jìn)行的，第一次是將編組機(jī)輸送帶上的半層料袋(二袋豎或三袋橫)推至緩?fù)０迳虾?，推料小車退回原位，第二次將另一半層料袋連同緩?fù)０迳系陌雽恿洗客频酱a垛區(qū)。推袋壓袋機(jī)是將已編組的料袋組推至緩沖區(qū)或碼垛區(qū)，并在分層碼垛時(shí)對(duì)一層料袋進(jìn)行五面整形，使垛形保持良好。由于緩?fù)０宓脑O(shè)置減少一次來回推袋的時(shí)間，從而提高了碼垛效率。當(dāng)完成二袋豎放或三袋橫放時(shí)，推袋裝置便把這組料袋推到緩?fù)０迳蠒捍妗．?dāng)位于輸送帶入口處的光電開關(guān)檢測(cè)到一個(gè)料袋到來時(shí)，立即啟動(dòng)減速電機(jī)將料袋向前拖動(dòng)到預(yù)定距離，而后停止運(yùn)轉(zhuǎn)。編組機(jī)主要由輸送機(jī)、緩?fù)０?、前擋板及左右擋板組成。當(dāng)料袋不需轉(zhuǎn)位時(shí)，氣缸將夾板收回，夾板不擋料袋。轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)由機(jī)架、轉(zhuǎn)位電機(jī)、轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)體、夾緊氣缸、夾板等組成。的轉(zhuǎn)位。它是將緩?fù)C(jī)送來的料袋按預(yù)定的編組程序?qū)α洗M(jìn)行輸送和轉(zhuǎn)位。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(jī)上，再由取袋夾送裝置在取袋的同時(shí)夾送到夾口整形機(jī)內(nèi)。在主氣缸行程兩端安裝有緩沖器，使主氣缸在行程端點(diǎn)得以緩沖并使裝袋機(jī)振動(dòng)減輕。過渡料斗是裝袋機(jī)聯(lián)接全自動(dòng)電子定量秤的過渡裝置，它可以存儲(chǔ)一袋物料，提高全自動(dòng)電子定量秤的稱重速度，減小物料落差，降低粉塵產(chǎn)生量，利于除塵，同時(shí)保證物料順利地導(dǎo)入裝袋機(jī)并防止裝袋機(jī)產(chǎn)生的振動(dòng)傳遞到全自動(dòng)電子定量秤上。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(jī)的中心在線，等待裝袋機(jī)將包裝袋取走。傳送器將袋子輸送到供袋機(jī)的斜板上?？沾姆胖们闆r由檢測(cè)裝置進(jìn)行檢測(cè)。供袋機(jī)為裝袋機(jī)提供空包裝袋，操作人員將空包裝袋放置在給袋器上后，其余的動(dòng)作均由設(shè)備自動(dòng)完成。 自動(dòng)供袋機(jī)的組成和工作原理自動(dòng)上袋機(jī)組包括：自動(dòng)供袋、自動(dòng)取袋、自動(dòng)夾袋與上袋、自動(dòng)開袋、自動(dòng)送袋等機(jī)構(gòu),以及氣動(dòng)系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、光電檢測(cè)裝置和電氣控制系統(tǒng)。給料系統(tǒng)采用氣動(dòng)控制的二級(jí)投料方式，即全自動(dòng)電子定量秤進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)后,稱重控制系統(tǒng)打開給料門開始加料，該給料裝置分為粗給料狀態(tài)、細(xì)給料狀態(tài)兩級(jí)給料方式；首先粗給料門完全打開，當(dāng)?shù)竭_(dá)給定粗給料重量時(shí)，關(guān)閉給料門，留一條狹縫,進(jìn)入細(xì)給料狀態(tài)。［7］ 包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線系統(tǒng)組成包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線主要由以下各部機(jī)組成如圖2l所示: 圖21 包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線 全自動(dòng)電子定量秤的組成和工作原理全自動(dòng)電子定量秤是包裝機(jī)起始部機(jī)，其作用是完成物料的定值稱重、投料等作業(yè)。機(jī)電一體化系統(tǒng)通常由五大要素構(gòu)成，即動(dòng)力源、傳感器、機(jī)械結(jié)構(gòu)、執(zhí)行組件和電子計(jì)算機(jī)。第2章 包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線機(jī)械系統(tǒng)的工作原理 概述本課題所設(shè)計(jì)的包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線是一個(gè)典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)。本課題主要研究PLC在包裝碼垛生產(chǎn)線自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。而傳統(tǒng)的人工包裝由于其生產(chǎn)效率低下而成為這些行業(yè)產(chǎn)量和包裝質(zhì)量提高的巨大障礙,已不能滿足現(xiàn)代化大生產(chǎn)的需要。［6］來自主廠房的物料傳感器稱重料斗倉(cāng)庫(kù)封