【正文】 ................................................................................................. 31 第 6章 控制系統(tǒng)設計 ..................................................................................................................32 、控制要求： ................................................................................................................. 32 、控制系統(tǒng)的選擇 .......................................................................................................... 32 、為何采用 PLC控制 ................................................................................32 、控制繼電器存在的缺點 .........................................................................32 、固體繼電器的缺點 ................................................................................33 、可編程序控制器的優(yōu)勢、特點及功能 ....................................................33 、 PLC與繼電器控制兩種控制方法的不同之處 （ 1）控制方式： ..............34 、 PLC如何選型 ........................................................................................35 、輸入輸出（ I/O）點數(shù)的估算 ................................................................36 、機型的選擇 ..........................................................................................36 、控制系統(tǒng)的硬件構成： ............................................................................................... 36 、旋蓋機控制系統(tǒng)設計 ................................................................................................... 37 、旋蓋機 PLC控制接線圖： .....................................................................37 、旋蓋機步進梯形圖： ............................................................................37 、控制過程分析： .......................................................................................................... 39 、小結 ........................................................................................................................... 40 結束語 .........................................................................................................................................41 致謝 ............................................................................................................................................42 參考文獻 .....................................................................................................................................43 附錄： ........................................................................................................................................44 第 1 章 緒論 7 第 1 章 緒論 、 潤滑油小包裝生產(chǎn)線概況 目前，我國包裝行業(yè)的企業(yè)所有制構成有了很明顯的變化，民間投資不斷活躍并成了這個領域的一個亮點。因此，對小包裝生產(chǎn)線的研究，滿足了當前社會需要，并成為一個有意義的課題。 本潤滑油小包裝生產(chǎn)線由兩臺灌裝機（ 46灌 /分鐘）、兩臺旋蓋機、一臺熱封要、一臺噴碼機、一臺包裝機（ 56灌 /分鐘）、碼垛機一臺及其配套設備組成。其有 PLC 程控、機械按鈕操作、光電自動定位等特點，使整體的操作更加簡單、完善， 是企業(yè)提高生產(chǎn)效率、減少操作人員、降低勞動強度、提高包裝檔次的首選設備。 、 設計思想 半自動直線式旋蓋機設計涉及到機械、電氣以及自動控制等各方面的知識，需要機械、電子、自動控制的各方面的綜合知識進行設計。 本文的設計思想包括以下幾個方面內(nèi)容： 旋蓋機總體結構設計 進行旋蓋機結構總體方案設計，分析旋蓋機功能組成部分，進行最優(yōu)化選擇設計，讓其實現(xiàn)。對旋蓋機控制系統(tǒng)的硬件的選型，并編制控制系統(tǒng)程序，繪制其控制系統(tǒng)接線圖，梯形圖等。 同時，我們必須要能實現(xiàn)旋蓋機對產(chǎn)品的自動定位、旋蓋、自動輸出產(chǎn)品等幾個主要功能。該機結合了現(xiàn)代PLC 自動 控制技術，機電氣一體化，具有結構簡單、效率高、經(jīng)濟性好、可靠性好等特點。該機構緊湊，旋蓋機的機構簡單。由于直線式是單通道旋蓋方案，其生產(chǎn)能力受到限制，一般最高生產(chǎn)能力為 150～ 200 瓶 /min 左右。這不僅使設備更加緊湊，減少生產(chǎn)線占地面積，又 減小了洗瓶、灌裝和旋蓋工序之間的輸送距離，對防止產(chǎn)品的二次污染有很大意義。這種旋蓋機可以和灌裝機一樣通過增加頭數(shù)來增加產(chǎn)量。回轉式旋蓋機應用前景良好，可在各種食品飲料生產(chǎn)線和制藥工業(yè)的生產(chǎn)線中廣泛應用。首先是自動化程度低，經(jīng)旋蓋機旋蓋后仍需進行人工旋蓋才能達到加工要求；其次是 效率低下，不能滿足我國罐頭生產(chǎn)現(xiàn)狀；還有就是旋蓋質(zhì)量低，返工率高等問題。 本文所設計的是半自動直線式旋蓋機，是在傳統(tǒng)的半自動直線旋蓋機的基礎上改良第 1 章 緒論 9 設計的。 、 所設計的旋蓋機在整個生產(chǎn)線中的作用 旋蓋機是自動灌裝生產(chǎn)線的主要設備之一，用于玻璃瓶或 PET 瓶的螺紋蓋封口。由于螺紋蓋具有封口快捷，開啟方便及開啟后瓶又可重新封好等優(yōu)點，使其在許多產(chǎn)品的包裝中應用越來越廣泛，諸如飲料、酒類、調(diào)味料、化妝品及藥品等瓶包裝的封口就大量采用螺紋蓋封口。本旋蓋機具 有恒扭矩旋 蓋頭，壓力可方便調(diào)整。 機器優(yōu)點 :直線式設計，組成流水線方便美觀 。 它可以把灌裝好的潤滑油瓶通過傳送帶運輸，快速旋蓋封口傳送到下一道工序。 、 小結 本章介紹了潤滑油小包裝生產(chǎn)線概況，本次的設計任務、設計思想和設計特點，以及所設計的旋蓋機在整個生產(chǎn)線中的作用。 茂名學院本科畢業(yè)設計：某潤滑油小包裝生產(chǎn)線旋蓋機機械及控制系統(tǒng)設計 10 第 2 章 重要參數(shù)的確定與論證 、 重要參數(shù)的確定 主要技術參數(shù)： 旋頭數(shù)為兩個； 適用蓋（直徑）：＜ 25～ 50mm； 適用蓋（高度）： 35mm； 生產(chǎn)效率： 50灌／分鐘 電源： 380V 50Hz 電動機功率： 外形尺寸： 700 500 1243 mm 、 重要參數(shù) 的論證 、 產(chǎn)品設計要求： 一機多用：利用同一臺設備旋不同高度、不同直徑的瓶蓋，提高設備的利用率； 使用安全，維修方便：在整體設計中考慮機器的安裝、調(diào)整和開機以及設備的維修、保養(yǎng)和維護，使零部件更換方便，盡量做到通用化、標準化； 降低成本：為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，要求設備精度和自動化程度高，但設備的售價也相應提高，因此設計時，要結合生產(chǎn)工藝要求，對相關因素進行綜合考慮。 、 參數(shù)的論證 旋蓋頭數(shù) 的 論證 第 2 章 重要參數(shù)的確定與論證 11 目前國內(nèi)所生產(chǎn)使用的旋蓋機生產(chǎn)效率普遍低下，一般都是通過增加旋蓋頭數(shù)來提高生產(chǎn)效率。所以并不是說旋蓋頭數(shù)越多越好，這還要根據(jù)你自己工廠的生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)批數(shù)選擇適合自己的機型頭數(shù)。所以從經(jīng)濟效益方面來說不需要生產(chǎn)效率太高的旋蓋機，只有能滿足本工廠日常生產(chǎn)需求即可。 適用蓋（高度、直徑）的論證 考慮到我們設計的這一臺旋蓋機主要是用來旋潤滑油瓶蓋， 而且經(jīng)實際測量得到 瓶蓋直徑的范圍一般在 30～ 45mm 之間，而瓶蓋高度則在 20～ 30mm 范圍內(nèi)。 因為設計過大的適用瓶蓋直徑或過高的適用瓶蓋高度，一來是用不上，二來也會造成很大的浪費，與工廠的利益不符。 生產(chǎn)效率的論證 因為本潤滑 油小包裝生產(chǎn)線由兩臺灌裝機（ 46 灌 /分鐘）、兩臺旋蓋機組成，所以旋蓋機的生產(chǎn)效率大于或等于灌裝機的生產(chǎn)效率即可，即大于或等于 46 灌 /分鐘。 電源及電動機功率的論證 而因為旋蓋頭數(shù)少， 所需要的的力矩不大，而且生產(chǎn)線的 生產(chǎn)效率也不是很高， 所以 在選用電動機功率方面 不必要太高的電機功率，選用一般型號 的無刷直流電機 則可。 使用一般的工業(yè)設備用電 380V 50Hz 電源，方便設備的安裝使 用。為之后的工作作出了有力的依據(jù)，使以后的設計更為準確、方便。 、旋蓋電機 、 旋蓋電機選型： 旋蓋機的驅(qū)動電機可以選用步進電機，交直流電機，永磁同步電機以及其他一些特種電機。 步進電機是離散運 動的裝置，具有結構簡單、維護方便、起動靈敏、停車準確等性能。存在著固有的低頻共振和高頻失步的主要缺點，前者在步進電機運行過程中是不可逾越的，是產(chǎn)生振動、噪聲甚至失步的主要因素，特別是當傳動比選擇不合適，使常用的進給速度區(qū)正好處在步進電機共振頻率附近時，將引起共振，使步進電機失步，甚至不能運行。但直流電機機械電刷和換向器這間是強迫接觸，造成它結構復雜、可靠性差，變化的接觸電阻、火花、噪聲、難維護等一系列問題影響了其調(diào)速精度和性能，從而影響了直流伺服電動機的應用范圍。并且由于轉子電阻大，損耗大，效率也低，因此比同容量直流伺服電機體積大、重量重。另外無刷直流伺服電機有非常優(yōu)秀的線性機械特性，寬的調(diào)速范圍、簡單的控制電路等優(yōu)點。這種高性能電機的采用不公提高了生產(chǎn)效率、降低能耗，而且大大改善了產(chǎn)品質(zhì)量和提高了產(chǎn)品的價值。因此，在設計旋蓋機系統(tǒng)時，選用無刷直流電機進行旋蓋電機。 、無刷直流電機的運行原理 本節(jié)介紹無刷直流電動機的運行原理，先對無刷直流電機的機械結構和電氣結構進行分析，分析其換相原理以及各種進行電機位置檢測的方式，并針對無刷直流電機三相星形繞組半控橋電路分析其工作原理，提出了各種無刷直流電機的調(diào)速方式。在無刷直流電機的機械結構和數(shù)學模型兩方面，進行了深 入研究和介紹。 永磁無刷直流電機的電機本體由定子和轉子兩部分組成。無刷直流電動機的轉子結構不僅有傳統(tǒng)的內(nèi)轉子結構，又有近年來出現(xiàn)的盤式結構、外轉子結構以及線性結構等新型形式。 電子換相器是由功率開關和位置信號處理電路構成，主要用來控制定子各繞組通電的順序和時間。無刷直流電動機的三相繞組中通過的電流是 120 度電角度（三相橋式中常見的一種功率開關通電方式，任何時刻只有兩相繞組通電）的方波，繞組在持續(xù)通過恒定電流的時間內(nèi)產(chǎn)生的定子磁場在空間是靜止 不動的。而轉子磁勢則隨著轉子連續(xù)旋轉。無刷直流電動機由于采用了自控式逆變器即電子換相器，電機輸入電流的頻率和電機轉速始終保持同步，電機和逆變器不會產(chǎn)生振蕩和失步，這也是無刷直流電機的優(yōu)點之一。由于功率 開關的導通順序與轉子雷劈角同步，因而位置傳感器與功率開關一起，起著與傳統(tǒng)有刷直流電機的機械換向器和電刷相類似的作用。典型的直接式位置傳感器有下列幾種： 利用磁性旋轉圓盤的遠近來改變固定部分的電感，并利用振蕩條件的變化來建立通斷信號。