【正文】 體作用完以后，箱體在自重的作用下落回到水平位置。為了使顆粒料容易落到孔中，設(shè)計(jì)箱體上的孔為 斜孔。具體要 求先將放物箱搖均勻，然后再抽動(dòng)抽板，為了使顆粒料包裝物能夠掉到下料管內(nèi)，而不引起卡死管道的現(xiàn)象，需要計(jì)算下料管的管徑： 由于顆粒料物品一般的直徑為 3mm，因此設(shè)計(jì)管徑的直徑為 7mm。同時(shí)為了防止打滑現(xiàn)象在張緊裝置 3的向下安裝一個(gè)海綿。 卷筒狀材料供送時(shí)，會(huì)受到各種原因的影響，當(dāng)瞬時(shí)速度發(fā)生變化而導(dǎo)致出現(xiàn)時(shí)松時(shí)緊現(xiàn)象；當(dāng)瞬時(shí)牽引速度增大時(shí)，包裝材料卷將加速轉(zhuǎn)動(dòng)，由于包裝材料卷及支承裝置中 轉(zhuǎn)動(dòng)件的慣性使得包裝材料帶的張力增大 [12] 。送紙架到達(dá)傳感器的位置送紙臺(tái)開(kāi)始吸真空將紙保留在送紙臺(tái)上不動(dòng)。湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 為了使送紙二到達(dá)最優(yōu)化設(shè)計(jì)送二的位置離送紙一 157mm 的位置。壓紙 桿 6在氣缸的驅(qū)動(dòng)下下壓將紙緊緊地壓在送紙架 5上，同時(shí)在送紙架上設(shè)計(jì)一個(gè)真空裝置。送紙架 5在氣缸的驅(qū)動(dòng)下以 3m/s 的速度，首先前進(jìn) 30mm 完成一段空行程為接下來(lái)的送紙做準(zhǔn)備。導(dǎo)輥組２、張緊裝置 3，完成紙供送的導(dǎo)向。同時(shí)還要求排除一些干擾因素，像其中最常見(jiàn)的是卷帶被牽引供送時(shí)發(fā)生拉伸變形和同輥面打滑。紙供送結(jié)構(gòu)要求將包裝機(jī)以一定的速度送到指定的位置，中間必須保證送至過(guò)程的連續(xù)，保證定位切斷準(zhǔn)確，所切出來(lái)的紙的形狀完整無(wú)誤差。 存儲(chǔ)器規(guī)格大 內(nèi)置 8000 步 EEPROM 存貯器 無(wú) 需電池，維護(hù)輕松 軟元件范圍豐富 輔助繼電器： 1536 點(diǎn)，定時(shí)器： 256 點(diǎn)，計(jì)數(shù)器： 235 點(diǎn)，數(shù)據(jù)寄存器： 8000點(diǎn)。另外，也可以擴(kuò)展輸入輸出和特殊模塊。 而 FX1N 系列 PLC 控制規(guī)模為 24～ 128 點(diǎn)（基本單元： 24/40/60 點(diǎn)）特點(diǎn)有： 集成化 CPU、電源、輸入輸出合為一體。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(diǎn)的普及型微型 PLC。據(jù)統(tǒng)計(jì)，初步確定該包裝機(jī)控制系統(tǒng)有， 20 個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入， 13 個(gè)開(kāi)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(xiàng)工作之前，需要對(duì)控制對(duì)象和控制任務(wù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。人機(jī)界面通過(guò)串行口與 PLC 相連，進(jìn)行相互通信，所以人機(jī)界面是通過(guò)發(fā)出命令去控制 PLC 的運(yùn)行以達(dá)到進(jìn)行全自動(dòng)控制的目的。 PLC 負(fù)責(zé)按鈕、光電開(kāi)關(guān)和電接點(diǎn)壓力表信號(hào)的輸入，以及發(fā)出信號(hào)去控制各個(gè)氣缸、繼電器、真空泵等電氣元件，進(jìn)而控制各部分的運(yùn)行，同時(shí)控制相應(yīng)指示燈的顯示。 包裝機(jī)控制功能要求：手動(dòng) 運(yùn)行可以用按鈕對(duì)包裝機(jī)的各個(gè)部分進(jìn)行單獨(dú)控制，主要用于故障恢復(fù)與檢修全自動(dòng)運(yùn)行按下啟動(dòng)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(dòng)作，直到系統(tǒng)接收到停止運(yùn)行信號(hào)?？删幊炭刂破骱瞎I(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 的停運(yùn)方式有正常停運(yùn)，暫時(shí)停運(yùn)和緊急停運(yùn)三種。 根據(jù)顆粒料包裝機(jī)的實(shí)際運(yùn)行情況，本系統(tǒng)采用自動(dòng)運(yùn)行和手動(dòng)運(yùn)行兩種方式。再按啟動(dòng)，則進(jìn)入下一工步的運(yùn)行； ：從初始位置開(kāi)始，按啟動(dòng)按鈕，程序自動(dòng)完成一個(gè)周期的動(dòng)作后返回到第一步開(kāi)始位置停止； ：按啟動(dòng)按鈕，程序完成一個(gè)周期的動(dòng)作后又接著從第一步開(kāi)始運(yùn)行，自動(dòng)循環(huán)。 系統(tǒng)的運(yùn)行方式 運(yùn)行方式分為手動(dòng)、單步、周期及自動(dòng)等四種操作方式。人機(jī)界面完成監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的存貯、處理與輸出，以圖形或表格形式對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬顯示、分析限值或報(bào)警信息，驅(qū)動(dòng)打印機(jī)實(shí)時(shí)打印各種圖表。 PLC 作為一種控制設(shè)備，用它單獨(dú)構(gòu)成一個(gè)控制系統(tǒng)是有局限性的，主要是無(wú)法進(jìn)行復(fù)雜運(yùn)算，無(wú)法顯示各種實(shí)時(shí)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(bào)表，沒(méi)有良好的界面。單主機(jī)控制方式，對(duì)主機(jī)要求較高，危險(xiǎn)相對(duì)集中。每個(gè)被控制對(duì)象與可編程控制器指定 I/O 相連接，因此各被控對(duì)象之間的數(shù)據(jù)、狀態(tài)的變換不需要另外設(shè)置專門(mén)的信號(hào)線路。 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 可編程控制系統(tǒng)控制方案的設(shè)計(jì) 利用 PLC 可以構(gòu)成多種控制系統(tǒng) :單機(jī)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) [7] 。基本單元內(nèi)有 CPU、存儲(chǔ)器、 I/O、電源等，是一個(gè)完整的可編程控制器，可以單獨(dú)使用。當(dāng)速度超過(guò) 300r/ min 時(shí)，整個(gè)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力性能 變壞，動(dòng)載振動(dòng)和動(dòng)平衡較難解 決。但體積比較大，調(diào)整環(huán)節(jié)比較長(zhǎng)。 其中偏置曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)是目前高速包裝機(jī)中應(yīng)用較多的一種不等速機(jī)構(gòu)。 由于偏心鏈輪機(jī)構(gòu)的變速范圍有限，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，高速時(shí)易引起鏈條的跳動(dòng)，而且傳遞的力不易過(guò)大，因此它只適合于一些速度不太高、傳遞的力不太大的小袋包裝機(jī)。 傳統(tǒng)的包裝機(jī)在包裝材料切斷后迅速離開(kāi)的辦法是用不等速機(jī)構(gòu)。薄頁(yè)紙具有紙質(zhì)均勻、光滑細(xì)膩、強(qiáng)度好、純凈度高、可完全回收、可直接印制標(biāo)識(shí)及精美圖案等諸多特點(diǎn)。 包裝材料在運(yùn)行中，由 于卷筒直徑大、包裝運(yùn)行速度大，使之受到很大的拉力和慣性沖擊力，易造成包裝材料拉伸，影響包裝紙定位準(zhǔn)確性，所以材料的伸縮性要小，以保證包裝機(jī)工作的可靠性和包裝質(zhì)量。 一、影響顆粒料包裝機(jī)高速化的包裝材料的性質(zhì)有： (拉 )強(qiáng)度要大 在高速包裝機(jī)中，包裝機(jī)都是間歇式運(yùn)動(dòng)，材料直徑大，材料運(yùn)動(dòng)慣性力大，所以應(yīng)具有足夠的抗拉強(qiáng)度，防止被拉斷。 我們知道包裝機(jī)速度越高，要求穩(wěn)定性和可靠性愈強(qiáng)。而我們國(guó)家湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 的顆粒料包裝還是半自動(dòng)甚至有的小作坊還是手動(dòng)操作，平均包裝速度僅僅能達(dá)200 個(gè) /分。此時(shí)包扎好的成品在自重的作用下掉到收集箱內(nèi)，完成了整個(gè)包裝過(guò)程。當(dāng)顆粒填充完畢以后，料斗閥門(mén)閉合且插紙桿繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng) 插紙桿碰到上位傳感器時(shí)，插紙桿動(dòng)作結(jié)束。 當(dāng)切紙板上位傳感器采集到信號(hào)時(shí)，插紙電磁閥得電氣缸動(dòng)作使插紙桿向下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行插紙下料動(dòng)作，插紙下料運(yùn)動(dòng)由兩個(gè)氣缸為其提供動(dòng)力，插紙長(zhǎng)氣缸下降（插紙一）以后有個(gè)短暫的停留時(shí)間，在這個(gè)短暫的停留時(shí)間里分料板要完成錯(cuò)位動(dòng)作實(shí)現(xiàn)下料，此時(shí)料斗閥門(mén)電磁閥得電料斗閥門(mén)打開(kāi)，顆粒沿著中空的插紙桿下滑到?jīng)_壓成 U 型的紙盆內(nèi)。 送紙架返回碰到傳感器時(shí)裁紙壓紙電磁閥通電，氣缸作用，切紙板往下運(yùn)動(dòng)，海綿墊板壓緊紙帶然后在刀片的作用下將紙帶裁成邊長(zhǎng)為 50mm 28mm、夾角為65 度的菱型紙片。這樣前吸后夾地將紙帶往前送，此時(shí)顆粒箱仍然順（逆）時(shí)鐘轉(zhuǎn)動(dòng)，送紙架繼續(xù)往前運(yùn)動(dòng)，碰到傳感器時(shí)壓紙電磁閥和送紙架上抽真空電磁閥斷開(kāi)，同時(shí)抽真空電磁閥得電，使紙帶吸緊在切紙板上，使之不會(huì)隨送紙架的返回而折疊。送料架運(yùn)動(dòng)一段位移以后，當(dāng)碰到傳感器時(shí)，壓紙電磁閥和送紙架上抽真空電磁閥得電，壓紙電磁閥控制送紙架上的氣缸使之將紙壓緊，為送紙架托著紙帶做準(zhǔn)備。分料電磁閥控制顆粒箱轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行分料動(dòng)作。 具體的工作過(guò)程如下：包裝紙以卷筒的形狀放在原料架上，當(dāng)開(kāi)始動(dòng)作時(shí)，送紙電磁閥控制送紙，短氣缸運(yùn)動(dòng)。 各加工工位的動(dòng)作是通過(guò)順序邏輯控制電磁閥，以壓縮空氣、氣體推 動(dòng)氣缸，從而帶動(dòng)機(jī)械結(jié)構(gòu)移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 第 2 章 顆粒料包裝機(jī)控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 顆粒料包裝機(jī)生產(chǎn)工藝概述 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 顆粒料包裝機(jī)主要功能是將顆粒料物品以一定的速率包裝成為蝌蚪狀。總結(jié)各機(jī)構(gòu)的動(dòng)作順序，將其用流程圖的形式表示出來(lái)，為實(shí)現(xiàn)高速全自動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制做準(zhǔn)備。 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 1）顆粒料包裝機(jī)各動(dòng)作控制工藝的研究。更重要的是可以使原來(lái)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的某些功能得以實(shí)現(xiàn)，使機(jī)器在某種程度上實(shí)現(xiàn)智能化。 我國(guó)包裝機(jī)械目前控制部件大多還沿用繼電器方式。且 PLC 與其他工業(yè)控制系統(tǒng)比較具有許多優(yōu)點(diǎn) : 1)更改控制邏輯只需修改軟件，無(wú)需對(duì)硬件作改動(dòng)； 2)程序可以復(fù)制，批量生產(chǎn)很容易； 3)電氣硬件設(shè)計(jì)大大簡(jiǎn)化； 4)由于 PLC 除有繼電器功能外，尚有多種其它功能，可以實(shí)現(xiàn)繼電器無(wú)法實(shí)現(xiàn)的控制功能，實(shí)現(xiàn)某種程度上的智能化，并有可能使機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)化； 5)可靠性高； 6)成本相對(duì)于繼電控制而言稍高，但繼電器控制隨著所用中間繼電器數(shù)量的增加，成本急驟上升，而 PLC 控制幾乎保持不變，這一點(diǎn)對(duì)于復(fù)雜的控制來(lái)講具湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 有無(wú)可比擬的優(yōu)越性； 7)具有擴(kuò)展單元或擴(kuò)展模塊，當(dāng)需要較多 I/O時(shí)可以方便地?cái)U(kuò)展。事實(shí)上 PLC用于這種場(chǎng)合是最能顯現(xiàn)出其經(jīng)濟(jì)性。從物理介質(zhì)方面來(lái)講，前者是要用具體的電氣元件來(lái)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(fèi)額外的費(fèi)用來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制邏輯。 PLC 在包裝機(jī)械上應(yīng)用的可能性和前景 包裝機(jī)械的最大特點(diǎn)是動(dòng)作復(fù)雜、頻繁，且有較多的執(zhí)行元件。我國(guó)包裝機(jī)械工業(yè)是改革開(kāi)放以后發(fā)展起來(lái)的，由于起步較晚，大部分設(shè)備都是通過(guò)引進(jìn)設(shè)備消化吸收研制出來(lái)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(jì)的新型包裝機(jī)是市場(chǎng)的迫切需求。而顆粒料物品在我們生活中隨處可見(jiàn)，不管是在食品行業(yè)還是在工業(yè)行業(yè)方面都有很大程度的應(yīng)用。尤其是對(duì)生產(chǎn)流水線、動(dòng)作復(fù)雜的單機(jī)，比起前述幾種控制手段來(lái)具有壽命長(zhǎng)、可靠性高、對(duì)環(huán)境無(wú)特殊要求、開(kāi)發(fā)費(fèi)用低、周期短、無(wú)需專門(mén)的計(jì)算機(jī)軟、硬件知識(shí)就可在短期內(nèi)掌握，功能擴(kuò)展方便，成本可為一般用戶所接受等優(yōu)點(diǎn)，是現(xiàn)代機(jī)電一體化產(chǎn)品控制裝置的理想選擇。 由于以上的原因，可以預(yù)見(jiàn)隨著 PLC 成本的下降和機(jī)器要求的提高，將很快在大部分場(chǎng) 合取代繼電器控制屏。此外，微機(jī)系統(tǒng)的外設(shè)配備較多，有些對(duì)工業(yè)控制并非必須。并有較完善的監(jiān)控功能。而微型計(jì)算機(jī)是為科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理等而設(shè)計(jì)的，盡管兩者在技術(shù)上都采用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，但由于使用對(duì)象和環(huán)境的不同， PLC 較之微機(jī)系統(tǒng)具有面向工業(yè)控制、抗干擾能力強(qiáng)、適應(yīng)工程現(xiàn)場(chǎng)的溫 度、濕度環(huán)境、輸入、輸出一般采用“光一電”隔離技術(shù)，并配備有可承受較大負(fù)載的繼電器或可控硅 (也有用晶體管 )輸出部件，一般可以直接驅(qū)動(dòng)小型電機(jī)等負(fù)載。其通用性、兼容性和擴(kuò)展性都相當(dāng)差。硬件上主要受 CPU、內(nèi)存容量及 I/O 接口的限制；軟件上主要受限于與 CPU 類型有關(guān)的編程語(yǔ)言。后者 簡(jiǎn)便易學(xué)，現(xiàn)場(chǎng)就可以開(kāi)發(fā)調(diào)試。雖然 PLC 也有必不可少的軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程，但兩者所用的語(yǔ)言差別很大，單片機(jī)主要使用匯編語(yǔ)言開(kāi)發(fā)軟件。用單片機(jī)作控制部件在成本方面具有優(yōu)勢(shì)。因此，它具有較好的環(huán)境適應(yīng)性。盡管其有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，但工業(yè)控制都為開(kāi)關(guān)量控制，所以其長(zhǎng)處仍得不到發(fā)揮。 PLC 與單片機(jī)控制系統(tǒng)比較 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 雖然單片機(jī)的配置較微機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)單，成本也較易接受，但它仍然不是為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)的。繼電器邏輯只能對(duì)開(kāi)關(guān)量進(jìn)行控制。而且體積小、功耗小、壽命長(zhǎng)、可靠性高、還具有監(jiān)控功能和自檢功能，使程序的運(yùn)行過(guò)程成為透明。 從可靠性和可維護(hù)性方面來(lái)看，繼電器控制邏輯由于使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，連接線也多，觸點(diǎn)開(kāi)閉時(shí)產(chǎn)生的電弧會(huì)使觸點(diǎn)損壞，動(dòng)作時(shí)的機(jī)械振動(dòng)還可能使第一章緒論接線松動(dòng)，所以可靠性和可維護(hù)性都較差。由于 PLC 的定時(shí)是對(duì)時(shí)基脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以如果是對(duì)外脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，就成為計(jì)數(shù)器。且環(huán)境溫度變化等因素都會(huì)對(duì)定時(shí)精度有直接的影響。對(duì)于限時(shí)控制，繼電器是利用時(shí)間繼電器的延時(shí)動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)的。而 PLC是以微型計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的控制裝置，其運(yùn)行速度為每個(gè)指令步數(shù)十微秒 (對(duì)于高速 PLC 則是 5ms 以下 )。一次動(dòng)作一般為數(shù)十毫秒。至于 PLC 對(duì)外部的聯(lián)系，只有 I/O 點(diǎn)，只要輸入輸出對(duì)象不變，就無(wú)須對(duì)硬接線作任何改動(dòng)。而 PLC 是利用其內(nèi)部的存儲(chǔ)器以數(shù)據(jù)形式將控制邏輯存儲(chǔ)起來(lái)的，所以只要改變 PLC 內(nèi)存儲(chǔ)器的內(nèi)容，也就可以實(shí)現(xiàn)更改控制邏輯的目的。 PLC 與繼電 器控制系統(tǒng)的比較 繼電器控制是采用硬接線邏輯，利用繼電器觸點(diǎn)的串、并聯(lián)及時(shí)間繼電器的延遲動(dòng)作來(lái)組成控制邏輯，其缺點(diǎn)是一個(gè)系統(tǒng)一旦確定就很難輕易再改動(dòng)。這種控制方式雖然造價(jià)便宜，但卻存在許多致命的弱點(diǎn)：只適用于簡(jiǎn)單的邏輯控制，僅適用某種控湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 制項(xiàng)目，