【正文】 任務(wù)和范圍確定所需的操作和動(dòng)作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)器容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價(jià)格比的PLC和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。在一個(gè)控制系統(tǒng)中，PLC將集中于功能于功能控制上，而MC將集中于信息處理上。基于以上理解，便可以得出MC與PLC具有以下幾點(diǎn)區(qū)別： （1）PLC抗干擾性能為MC高 （2）PLC編程比MC編程簡(jiǎn)單 （3）PLC設(shè)計(jì)調(diào)試周期短 （4）PLC的I/0響應(yīng)速度慢，有較大的滯后現(xiàn)象（MS），而MC的響應(yīng)速度快（US）。而MC就必須根據(jù)實(shí)際需要考慮抗干擾問題及硬件軟件的設(shè)計(jì)，以適應(yīng)設(shè)備控制的專門需要。而PLC是一種為適應(yīng)工業(yè)控制環(huán)境而設(shè)計(jì)的專用計(jì)算機(jī)。（4）PLC(可編程控制器)與MC(微機(jī))控制的區(qū)別微型計(jì)算機(jī)是在以往計(jì)算機(jī)與大規(guī)模集成電路的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，其最大特點(diǎn)是運(yùn)算速度快，功能強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣，在科學(xué)計(jì)算，科學(xué)管理和工業(yè)控制中都得到廣泛應(yīng)用。（3）延時(shí)控制繼電器控制系統(tǒng)是靠時(shí)間繼電器的滯后動(dòng)作實(shí)現(xiàn)延時(shí)控制，而時(shí)間繼電器定時(shí)精度不高，受環(huán)境影響大，調(diào)整時(shí)間困難。（2）控制速度繼電器控制邏輯是依靠觸點(diǎn)的機(jī)械動(dòng)作實(shí)現(xiàn)控制，工作頻率低，毫秒級(jí)，機(jī)械觸點(diǎn)有抖動(dòng)現(xiàn)象。、PLC與繼電器控制兩種控制方法的不同之處（1）控制方式：繼電器的控制是采用硬件接線實(shí)現(xiàn)的，是利用繼電器機(jī)械觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)極延時(shí)繼電器的滯后動(dòng)作等組合形成控制邏輯，只能完成既定的邏輯控制。（3）順序控制 順序控制是PLC最基本、,就是按照工藝流程的順序,在控制信號(hào)的作用下,、速度快、可靠性高、成本低、便于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn),所以在實(shí)現(xiàn)單機(jī)控制、多機(jī)群控制、限位開關(guān)及其它現(xiàn)場(chǎng)給來的指令信號(hào)和傳感器信號(hào),控制機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行相應(yīng)的操作,、管道上電磁伐的自動(dòng)開啟和關(guān)閉、。（2）閉環(huán)過程控制以往對(duì)于過程控制的模擬量均采用硬件電路構(gòu)成的PID模擬調(diào)節(jié)器來實(shí)現(xiàn)開、閉環(huán)控制。在顯示畫面上,通過圖標(biāo)的顏色變化反應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),如閥門的開與關(guān),電機(jī)的啟動(dòng)與停止,位置開關(guān)的狀態(tài)等。所有操作都可以在顯示屏上的操作元件上進(jìn)行。、可編程序控制器的優(yōu)勢(shì)、特點(diǎn)及功能可編程控制器以體積小功能強(qiáng)大所著稱,它不但可以很容易地完成順序邏輯、運(yùn)動(dòng)控制、定時(shí)控制、計(jì)數(shù)控制、數(shù)字運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理等功能,而且可以通過輸入輸出接口建立與各類生產(chǎn)機(jī)械數(shù)字量和模擬量的聯(lián)系,由于信息、網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來,擴(kuò)展了PLC的功能,使它具有很強(qiáng)的聯(lián)網(wǎng)通訊能力,從而更廣泛地應(yīng)用于眾多行業(yè)。大功率固體繼電器，由于需用散熱片，就進(jìn)一步增加了所有空間和成本。（4）電子元、器件的溫度特性和電子路線的抗干擾能力較差，耐輻射能力也較差，如不采取有效措施，則工作可靠性低。（2）半導(dǎo)體器件關(guān)斷后仍可有數(shù)微安至數(shù)毫安的漏電流，因此不能實(shí)現(xiàn)理想的電隔離。用戶在購(gòu)到所需的PLC后，只需按說明書的提示，做少量的接線和簡(jiǎn)易的用戶程序編制工作，就可靈活方便地將PLC應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。該控制系統(tǒng)的核心部件選用了日本三菱FX2N系列的可編程控制器。也方便工作人員使用本機(jī)器時(shí)，根據(jù)其需要進(jìn)行有效的參數(shù)設(shè)置。為保證工作可靠，設(shè)計(jì)值（即計(jì)算值）應(yīng)比要求值略大（可大5%～10%）。例如，用此磁力旋蓋頭處理某瓶蓋，則主動(dòng)、被動(dòng)磁、。表51列出了此磁力旋蓋頭的隔距Lg取不同值時(shí)，所能施加的旋緊力矩（即最大傳遞力矩）的計(jì)算值。圖42所示旋蓋頭之磁力傳動(dòng)器中，主動(dòng)、被動(dòng)磁力旋盤上分別均布有16塊（極性交錯(cuò)排列）小磁體（進(jìn)口鐵氧體），Br＝，Lm=01005m，Lm=，氣隙Lg(即主動(dòng)、被動(dòng)磁力旋盤間的隔距)～，則，將此P代入式⑵可解得cosφ=～，再代入式⑴可解得此磁力耦合傳動(dòng)器所能傳遞的最大力矩即瓶蓋旋緊力矩M=～。⑴式表明，當(dāng)此磁力耦合系統(tǒng)的尺寸（即Vm、Am、Lm、Lg）一定時(shí)，傳遞力矩M是φ的函數(shù)，為此設(shè)m=Lm/Lg，并令，可解得 ⑵式中：對(duì)于小氣隙磁路，忽略漏磁的影響（即令）不會(huì)對(duì)傳遞力矩的計(jì)算結(jié)果帶來顯著影響，但可使計(jì)算大為簡(jiǎn)化，故設(shè)計(jì)時(shí)在以上式中可令。當(dāng)Vm、r、Lm一定時(shí)，調(diào)節(jié)氣隙Lg，即可改變傳遞的力矩M。上式可作為設(shè)計(jì)此磁力耦合系統(tǒng)各參數(shù)的依據(jù)。平面軸向磁力耦合傳動(dòng)的傳遞力矩M可用下式描述： ⑴式中，——主動(dòng)、被動(dòng)磁力旋盤上全部永磁體的體積，——永磁體平均軸向高度，m。目前，高性能稀土永磁材料的 開發(fā)和應(yīng)用得到了很大發(fā)展，如釹鐵硼、釤鈷等材料磁性能都非常高，較宜制作磁力耦合機(jī)械，能實(shí)現(xiàn)磁性材料用量少、磁力耦合機(jī)械體積小、重量輕、能傳遞力矩大等目的。旋蓋頭磁力耦合傳動(dòng)的設(shè)計(jì)這里的磁力耦合傳動(dòng)屬平面軸向磁力耦合傳動(dòng)，其設(shè)計(jì)包括兩方面的內(nèi)容：磁路型式、磁性材料的選擇，磁力耦合系統(tǒng)力學(xué) 性能的計(jì)算。力矩過小，旋蓋旋不緊；力矩過大，易損壞瓶嘴和瓶蓋。對(duì)旋蓋機(jī)進(jìn)行選型，完成了旋蓋機(jī)的機(jī)械基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)。當(dāng)瓶蓋已旋緊，而主動(dòng)磁力旋盤仍在回轉(zhuǎn)，致使輸入扭力矩超過磁力傳動(dòng)器所能傳遞的最大扭力矩時(shí)，主動(dòng)磁力旋盤3與被動(dòng)磁力旋盤6產(chǎn)生滑脫，前者可以繼續(xù)回轉(zhuǎn)，而后者則與瓶蓋一起靜止不轉(zhuǎn)，而旋蓋頭給瓶蓋施加的旋緊力矩即為磁力傳動(dòng)器所能傳遞的極限力矩，并不會(huì)因傳動(dòng)輸入軸4和主動(dòng)磁力旋盤3的繼續(xù)回轉(zhuǎn)而增加旋緊力矩，不會(huì)因此而損壞瓶嘴、瓶蓋和旋蓋頭。因此主動(dòng)磁力旋盤3與被動(dòng)磁力旋盤6構(gòu)成一磁力傳動(dòng)器，在磁力作用下，被動(dòng)磁力旋盤和旋嘴獲得力矩，將由旋嘴夾住的瓶蓋旋緊。這些永磁體按極性相反相間分布。該設(shè)備是利用磁力傳動(dòng)器傳遞扭力矩實(shí)現(xiàn)瓶蓋旋緊的旋蓋頭,能根據(jù)需要方便地設(shè)定、調(diào)整旋緊力矩的大小,并能保護(hù)瓶嘴和旋蓋頭。因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)是采用的是直線式旋蓋機(jī)，總體的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，而旋蓋頭則是旋蓋機(jī)的關(guān)鍵部件，直接影響作業(yè)效率和封口質(zhì)量，所以本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)就放在旋蓋頭的設(shè)計(jì)。 輸送帶；定位氣缸；光電傳感器；旋蓋頭； 電機(jī)；6升降氣缸；7控制面板； 旋蓋機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖、旋蓋機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：旋蓋機(jī)是飲料灌裝過程中旋緊瓶蓋的專用設(shè)備,工作時(shí)必須保證適宜的旋緊力矩。第4章 旋蓋機(jī)原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第4章 旋蓋機(jī)原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、旋蓋機(jī)的選擇：本設(shè)計(jì)選用半自動(dòng)直線式旋蓋機(jī)，其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)效益好地優(yōu)點(diǎn)。、小結(jié)本章介紹了旋蓋機(jī)的組成部分，并對(duì)其組成部分進(jìn)行分析選型。五、結(jié)構(gòu)的工藝性機(jī)座屬于箱體類零件，體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。 2）提高結(jié)合表面的光潔度和形狀精度，使結(jié)合表面上的接觸點(diǎn)增多，從而提高結(jié)合面的接觸剛度。 隔板（左）與加強(qiáng)筋（右）四、連接剛度為提高結(jié)合表面的連接剛度，可采取如下措施： 1）根據(jù)受力大小和方向，合理選擇緊固螺釘?shù)闹睆健?shù)量及其位置。直形筋的鑄造工藝簡(jiǎn)單，但剛度最小；米字筋的剛度最大，但鑄造工藝最復(fù)雜。若單靠增加壁厚提高剛度，勢(shì)必使機(jī)座笨重、浪費(fèi)材料，故常用增加隔板和加強(qiáng)筋來提高剛度。 在其它條件相同情況下，抗扭慣性矩Ic越大，扭轉(zhuǎn)變形越小，抗扭剛度越大。當(dāng)受簡(jiǎn)單拉、壓作用時(shí)，變形只和截面積有關(guān)，而與截面形狀無關(guān)，設(shè)計(jì)時(shí)主要是選擇合理的尺寸。 機(jī)座的典型結(jié)構(gòu)圖二、截面形狀的選擇為保證機(jī)座的剛度和強(qiáng)度，減輕重量和節(jié)約材料，必須根據(jù)設(shè)備的受力情況，選擇經(jīng)濟(jì)合理的截面形狀。它具有生產(chǎn)周期短、成本低以及簡(jiǎn)化木模形狀和鑄造工藝等優(yōu)點(diǎn)。圓形截面機(jī)座：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，易于制造和造型設(shè)計(jì)，有較好的承載能力。、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、典型結(jié)構(gòu)方形截面機(jī)座：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，箱體內(nèi)有較大的空間來安放其它部件；但剛度稍差，宜用于載荷較小的場(chǎng)合。 時(shí)效處理就是在精加工之前，使機(jī)座充分變形，消除內(nèi)應(yīng)力，提高其尺寸的穩(wěn)定性。、時(shí)效處理制造機(jī)座時(shí)，鑄造（或焊接）、熱處理及機(jī)加工等都會(huì)產(chǎn)生高溫，因各部分冷卻速度不同而收縮不均勻，使金屬內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。本設(shè)計(jì)的機(jī)座采用的是45鋼，45鋼屬于調(diào)質(zhì)鋼，經(jīng)淬火加高溫回火后，具有良好的綜合力學(xué)性能，主要用于要求強(qiáng)度、塑性和韌性都較高的機(jī)械零件，如軸類零件。鋼用鋼材焊接成機(jī)架。 常用的灰口鑄鐵有兩種：HT200適用于外形較簡(jiǎn)單，單位壓力較大（p5公斤/厘米2）的導(dǎo)軌，或彎曲應(yīng)力較大的（σ≥300公斤/厘米2）床身等；HT150的流動(dòng)性較好，但機(jī)械性能稍差，適用于形狀復(fù)雜而載荷不大的機(jī)座。、機(jī)座設(shè)計(jì)要素：、機(jī)座材料機(jī)座材料應(yīng)根據(jù)其結(jié)構(gòu)、工藝、成本、生產(chǎn)批量和生產(chǎn)周期等要求正確選擇，常用的有：鑄鐵鑄鐵容易鑄成形狀復(fù)雜的零件；價(jià)格較便宜；鑄鐵的內(nèi)摩擦大，有良好的抗振性。不同帶型、不同廠家生產(chǎn)、不同新舊程度 的V帶不易同組使用。（3）兩帶輪中心線平行，帶輪斷面垂直中心線，主、從動(dòng)輪的槽輪在同一平面內(nèi)，軸與軸端變形要小。 、使用和維護(hù)注意事項(xiàng)：（1）安裝：減小中心距，松開張緊輪，裝好后再調(diào)整。（2） 缺點(diǎn)：傳動(dòng)比不準(zhǔn)確、帶壽命低、軸上載荷較大、傳動(dòng)裝置外部尺寸大、效率低。 綜合上述損失，帶傳動(dòng)的效率約在80%～98%范圍內(nèi)，進(jìn)行傳動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)帶的種類選取。因此設(shè)計(jì)高速帶傳動(dòng)時(shí)，應(yīng)減小帶的表面積，盡量用厚而窄的帶；帶輪的輪輻表面應(yīng)平滑（如用橢圓輪輻）或用輻板以減小風(fēng)阻。 （4）空氣阻力損失 高速運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行風(fēng)阻引起的功率損失。減小帶的拉力變化，可減小其內(nèi)摩擦損失。 （2）內(nèi)摩擦損失 帶在運(yùn)行中的反復(fù)伸縮，在帶輪上的撓曲會(huì)使帶體內(nèi)部產(chǎn)生摩擦引起功率損失。嚴(yán)重滑動(dòng)，特別是過載打滑，會(huì)使帶的運(yùn)動(dòng)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，效率急劇降低，磨損加劇，嚴(yán)重影響帶的壽命。 、帶傳動(dòng)效率帶傳動(dòng)的功率損失有： （1）滑動(dòng)損失 摩擦型帶傳動(dòng)工作時(shí)，由于帶輪兩邊的拉力差及其相應(yīng)的變形差形成彈性滑動(dòng)，導(dǎo)致帶與從動(dòng)輪的速度損失。 與普通帶傳動(dòng)相比，同步齒形帶傳動(dòng)的特點(diǎn)是： ①鋼絲繩制成的強(qiáng)力層受載后變形極小，齒形帶的周節(jié)基本不變,帶與帶輪間無相對(duì)滑動(dòng),傳動(dòng)比恒定、準(zhǔn)確；②齒形帶薄且輕，可用于速度較高的場(chǎng)合，傳動(dòng)時(shí)線速度可達(dá)40米／秒，傳動(dòng)比可達(dá)10，傳動(dòng)效率可達(dá)98％； ③結(jié)構(gòu)緊湊，耐磨性好； ④由于預(yù)拉力小，承載能力也較??；⑤制造和安裝精度要求甚高，要求有嚴(yán)格的中心距，故成本較高。周節(jié)p等于相鄰兩齒對(duì)應(yīng)點(diǎn)間沿節(jié)線量得的尺寸，模數(shù)m＝p/π。強(qiáng)力層中線定為帶的節(jié)線，帶線周長(zhǎng)為公稱長(zhǎng)度。帶的工作面做成齒形，帶輪的輪緣表面也做成相應(yīng)的齒形，帶與帶輪主要靠嚙合進(jìn)行傳動(dòng)。三角帶常多根并列使用，設(shè)計(jì)時(shí)可按傳遞的功率和小輪的轉(zhuǎn)速確定帶的型號(hào)、根數(shù)和帶輪結(jié)構(gòu)尺寸。三角膠帶的截面尺寸和長(zhǎng)度都有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。三角膠帶是三角帶中用得最多的一種，它是由強(qiáng)力層、伸張層、壓縮層和包布層制成的無端環(huán)形膠帶。三角帶傳動(dòng)適用于中心距較短和較大傳動(dòng)比(7左右)的場(chǎng)合,在垂直和傾斜的傳動(dòng)中也能較好工作。三角帶通常是數(shù)根并用，帶輪上有相應(yīng)數(shù)目的型槽。高速環(huán)形帶薄而軟、撓性好、耐磨性好，且能制成無端環(huán)形，傳動(dòng)平穩(wěn)，專用于高速傳動(dòng)。強(qiáng)力錦綸帶強(qiáng)度高，且不易松弛。它強(qiáng)度較高，傳遞功率范圍廣。平型帶有膠帶、編織帶、強(qiáng)力錦綸帶和高速環(huán)形帶等。傳動(dòng)型式有開口傳動(dòng)、交叉?zhèn)鲃?dòng)和半交叉?zhèn)鲃?dòng)等，分別適應(yīng)主動(dòng)軸與從動(dòng)軸不同相對(duì)位置和不同旋轉(zhuǎn)方向的需要。若有多種傳動(dòng)帶滿足傳動(dòng)需要時(shí)，則可根據(jù)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的緊湊性、生產(chǎn)成本和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用，以及市場(chǎng)的供應(yīng)等因素，綜合選定最優(yōu)方案。摩擦型傳動(dòng)帶根據(jù)其截面形狀的不同又分平帶、V帶和特殊帶（多楔帶、圓帶）等。帶傳動(dòng)除用以傳遞動(dòng)力外，有時(shí)也用來輸送物料、進(jìn)行零件的整列等。主要參數(shù)如表31所示：表31品牌ANIUEC型號(hào)LA1582BW35B1最高電壓380（V）額定發(fā)熱電流10（A）用途廣泛用于電控系統(tǒng)中頭部保護(hù)等級(jí)IP20產(chǎn)品認(rèn)證CCC,CE,UL、傳動(dòng)系統(tǒng)本設(shè)計(jì)采用的傳動(dòng)系統(tǒng)為以橡膠為原材料制作的三角帶傳動(dòng)，帶傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)、能緩沖吸振、可以在大的軸間距和多軸間傳遞動(dòng)力，且其造價(jià)低廉、不需潤(rùn)滑、維護(hù)容易等特點(diǎn)，在近代機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用十分廣泛。綜合以上幾點(diǎn)，最終選擇的定位氣缸型號(hào)為c95k，升降氣缸型號(hào)為cp95s、電源控制按鈕：電源控制按鈕選用LA158系列控制按鈕開關(guān)，該控制開關(guān)具有復(fù)位按鈕、自鎖按鈕、帶燈按鈕、蘑菇鈕、旋鈕、鑰匙鈕、急停鈕，觸點(diǎn)有自潔功能，觸頭材質(zhì)銀鎳合金,在低電壓場(chǎng)合也能接觸可靠，而且防護(hù)等級(jí)高達(dá)IP65，配置硅膠防護(hù)照具備出色的防水防塵性能。氣缸直徑計(jì)算氣缸直徑的設(shè)計(jì)計(jì)算需根據(jù)其負(fù)載大小、運(yùn)行速度和系統(tǒng)工作壓力來決定。如氣缸工作在有灰塵等惡劣環(huán)境下，需在活塞桿伸出端安裝防塵罩。當(dāng)氣動(dòng)系統(tǒng)采用電氣控制方式時(shí)，可選用帶磁性開關(guān)的氣缸。根據(jù)活塞的速度決定是否應(yīng)采用緩沖裝置。有特殊要求時(shí)，應(yīng)選用相應(yīng)的特種氣缸。在需要隨工作機(jī)構(gòu)連續(xù)回轉(zhuǎn)時(shí)（如車床、磨床等），應(yīng)選用回轉(zhuǎn)氣缸。氣缸的安裝形式根據(jù)安裝位置和使用目的等因素決定。氣缸的行程與使用的場(chǎng)合和機(jī)構(gòu)的行程有關(guān)，但一般不選用滿行程。根據(jù)氣缸負(fù)載力的大小來確定氣缸的輸出力，由此計(jì)算出氣缸的缸徑。下面以單活塞桿雙作用缸為例介紹氣缸的選型步驟。它能真實(shí)地反映氣缸的工作性能。氣缸的靜態(tài)特性是指與缸的輸出力及耗氣量密切相關(guān)的最低工作壓力、最高工作壓力、摩擦阻力等參數(shù)。3）氣缸耗氣量 氣缸的耗氣量是活塞每分鐘移動(dòng)的容積，稱這個(gè)容積為壓縮空氣耗氣量，一般情況下，氣缸的耗氣量是指自由空氣耗氣量。氣缸的負(fù)載率β定義為 （l3－5）氣缸的實(shí)際負(fù)載是由實(shí)際工況所決定的，若確定了氣缸負(fù)載率q，則由定義就能確定氣缸的理論輸出力，從而可以計(jì)算氣缸的缸徑。2）負(fù)載率β 從對(duì)氣缸運(yùn)行特性的研究可知，要精確確定氣缸的實(shí)際輸出力是困難的。氣缸的效率 h 是氣缸的實(shí)際推力和理論推力的比值，即 （133）所以 （134）氣缸的效率取決于密封的種類，氣缸內(nèi)表面和活塞