【正文】 the industries of petrochemical, fertilizer, food processing, and transportation port etc. It can perform bagging and palletizing automatically for powder and granular materials such as chemical fertilizer, plastic granules (PP/PE/PVC) and grains etc. It is easy for customers to store, transport and sale their products. Automatic bagging amp。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏 利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部內(nèi)容。石油化工、化肥、糧食等行業(yè)對包裝質(zhì)量和勞動效率的要求也日益提高，從而促進了這些企業(yè)的現(xiàn)代化改造。用戶為了便于產(chǎn)品的運輸和存儲，對包裝要求更加嚴格，包裝已成為企業(yè)升級和獲得經(jīng)濟效益的關(guān)鍵因素，因此盡快提高產(chǎn)品的包裝質(zhì)量，是這些行業(yè)的迫切任務(wù)之一，也是用戶對這些行業(yè)的要求 。目前國內(nèi)全自動包裝碼垛設(shè)備主要依靠進口，國產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)廠家較少，市場呼吁國產(chǎn)化的全自動包裝生產(chǎn)線。 PLC 概述 上世紀六十年代末，美國最大的汽車制造商 —— 通用汽車公司 (GM)為滿足市場需求，適應(yīng)汽車生產(chǎn)工藝不斷更新的需要，提出了著名的十條技術(shù)指標公開向社會招標，要尋求一種比繼電器更可 靠，響應(yīng)速度更快、功能更強大的通用工業(yè)控制器?？删幊炭刂破魇且晕⑻幚砥鳛楹诵?，把電氣傳動和邏輯控制、自動測量和調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)計算和處理有機地結(jié)合起來，具有豐富的軟件資源的現(xiàn)代化工業(yè)自動化控制器。在可編程控制器中，充分應(yīng)用了大規(guī)模集成電路技術(shù)、微電子技術(shù)及通信技術(shù)，迅速地從早期的邏輯控制 發(fā)展到進入位置控制、過程控制等領(lǐng)域。 可編程控制器是 “ 專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的工業(yè)控制計算機 ” ，由于其具有很強的抗干擾能力，很高的可靠性，能在惡劣環(huán)境下工作的大量的 I/O 接 口，河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 緒論 2 因此，伴隨著新產(chǎn)品、新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，始終保持著旺盛的市場生命力。國際市場 ,當今世界的 PLC 生產(chǎn)廠家約 200 多家，生產(chǎn) 400 多種 PLC。我國對可編程控制器的研制始于 1974 年，目前全國有幾十個生產(chǎn)廠家，但產(chǎn)品多為128 個開關(guān)量 I/O 點以下的小型機。我國 90％的 PLC市場由國外占領(lǐng)，中、大型 PLC中，幾乎 100％是國外產(chǎn)品，以美國MODICON公司、 GE公司、德 國 SIEMENS，日本富士公司為主。 隨著計算機科學(xué)的發(fā)展和工業(yè)自動化愈來愈高的需求，可編程控制技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，其技術(shù)和產(chǎn)品日趨完善。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。大是指大容量、高速度、多功能、高性能。 （ 2）功能不斷增強，各種應(yīng)用模塊不斷推出。 包裝碼垛自動生產(chǎn)線 設(shè)計的內(nèi)容 包裝碼垛自動生產(chǎn)線 的應(yīng)用現(xiàn)狀 在工業(yè)生 產(chǎn)中，有很多地方需要對粉末狀或小顆粒狀散狀固體的流量進行準確的測量和控制，再配以給料設(shè)備組成定量給料控制系統(tǒng)。目前，作為許多生產(chǎn)設(shè)備的定量給料控制系統(tǒng)己廣泛應(yīng)用于水泥、冶金、建材、電力、化工、食品、礦山、糧食等各行各業(yè)。 包裝碼垛自動生產(chǎn)線屬于工業(yè)機器人。工業(yè)機器人是一種能自動控制、可重復(fù)編程、多功能、多關(guān)節(jié)的操作機。工業(yè)機器人與其他專用自動機的主要區(qū)別在于，專用自動機是適應(yīng)于 大量生產(chǎn)的專用自動化設(shè)備，而工業(yè)機器人是一種能適應(yīng)產(chǎn)品種類變更 ,具有多自由度動作功能的柔性自動化設(shè)備。它可實現(xiàn)對粉、粒、塊狀物料（如塑料、化肥、合成橡膠、糧食等）的稱重、供袋、裝袋、折邊、封袋、倒袋整形、金屬檢測、重量復(fù)檢、批號打印、轉(zhuǎn)位編組、 碼垛、托盤和垛盤的輸送等作業(yè)全部實現(xiàn)自動化。該設(shè)備具有操作簡單，運行可靠，維修方便等優(yōu)點。其流程圖如圖 所示。 我國包裝機械起步較晚，解放后輕工業(yè)開發(fā)了一批專用包裝設(shè)備，為啤酒廠、飲料廠、卷煙廠、火柴廠配套，尚未形成行業(yè)。 包裝碼垛自動生產(chǎn)線 設(shè)計 的 要求 （ 1）進行對 包裝碼垛 系統(tǒng)的控制工藝流程分析，確定 包裝碼垛 系統(tǒng)原理。 （ 3）電路系統(tǒng)等供電設(shè)計， PLC控制系統(tǒng)設(shè)計及方案論證。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 包裝碼垛自 動生產(chǎn)線系統(tǒng)組成 5 2 包裝碼垛自動生產(chǎn)線系統(tǒng)組成 概述 包裝碼垛自動生產(chǎn)線是一個典型的機電一體 化系統(tǒng)。該系統(tǒng)由機械系統(tǒng) (機構(gòu) )、電子信息處理系統(tǒng) (計算機 )、動力系統(tǒng) (動力源 )、傳感檢測系統(tǒng) (傳感器 )、執(zhí)行元件系統(tǒng) (如電機 )等五大子系統(tǒng)組成。 機電一體化系統(tǒng)的一大特點是由于機電一體 化系統(tǒng)的微電子裝置取代了人對機械的絕大部分的控制功能，并加以延伸和擴大，克服了人體能力的不足和弱點。其主要特征是自動化操作。包裝碼垛自動生產(chǎn)線可分為包裝部分和碼垛部分。碼垛部分實現(xiàn)轉(zhuǎn)位編組、推袋壓袋、碼垛及托盤的提供和垛盤的輸送等功能。本生產(chǎn)線采用凈重式電子稱重方式，這樣稱量結(jié)果不受容器皮重變化的影響，稱量精度高，同時采用雙秤交替的運行模式，可以保證生產(chǎn)線的包裝速度達到 800～1000包／小時。給料系統(tǒng)采用氣動控制的二級投料方式，即稱重過程開始時，首先粗流料門完全打開，當進料量達到預(yù)先設(shè)定的粗進料值時 (一般為總量的 80%～ 85％左右 )，粗進料氣缸復(fù)位，粗流料門關(guān)閉，快速投料過程停止；這時粗流料門前端有一方形孔即細流口還沒關(guān)閉，物料從該方形孔中繼續(xù)投料，即開始細投料 過程，當充填物料達到預(yù)置重量時，細投料氣缸復(fù)位，細流料門關(guān)閉，給料結(jié)束。全自動包裝供袋工作是由供袋機械自動完成，操作人員只要將空袋子按要求碼放到上袋機的備用倉中就可以了。帶有真空吸盤的吸袋器從供袋器上把包裝袋吸住，然后向上提升到位后，傳送給傳送器。在導(dǎo)向板、接袋器、吸盤和光電開關(guān)的作用下，確保包裝袋在斜板上保持正確的位置和形狀。自動供袋機供袋速度快，供袋質(zhì)量穩(wěn)定可靠，易于實現(xiàn)包裝工作的自動化。 自動裝袋機是由過渡料斗、取袋開袋夾送裝置、翻門縮口裝置、機架等構(gòu)成。取袋開袋夾送裝置將自動供袋機的取袋器取好的袋子夾住，開袋吸盤吸住袋子的兩面，在主氣缸推動下送到翻門縮口裝置的下面并將袋口拉開 (此動作是和翻門縮口動作同時進行 )為填裝物料做準備，同時將已裝好物料的料袋送到夾口整形機內(nèi)。翻門縮口裝置將送過來的料袋通過夾袋手爪夾住袋子的兩上邊，通過縮口動作收縮袋口 (此動作與開袋動作同時進行 )使翻門插入袋口，并在檢測系統(tǒng)檢測到料袋位置正確后向電子稱重機和過渡料斗發(fā)出卸料請求指令，投下 物料，完成裝袋。 轉(zhuǎn)位輸送機 : 將送來的料袋進行變換方位的設(shè)備。當料袋到達轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)板下方時 ,光電開關(guān)給出信號 ,輸送機電機制動 , 繼電器輸出 , 氣缸動作 ,推動夾板夾住 ,轉(zhuǎn)位電機根據(jù)編組工序需要 , 通過同步帶傳動將料袋旋轉(zhuǎn)至所需角度。 編組機是是將轉(zhuǎn)位輸送機送來的料袋按碼垛要求實現(xiàn) 23編組和 32編組，即垛型每層為二袋豎、三袋橫或三袋橫、二袋豎并交替進行。在下一個料袋到來時，光電開關(guān)又重新啟動電機重復(fù)上述動作。如果計數(shù)達到一層 (二袋豎加三袋橫或三袋橫加二袋豎 )時，推袋裝置就將二部分料袋一起推到碼垛區(qū)。 推 袋壓袋、分層、升降機 ,推袋機將編號的料袋推至緩沖區(qū) ,并在分層碼垛時整形壓平 ,推到分層機 ,分層機將料袋投放到升降機上的托盤 ,完成一層料袋的碼垛。當緩沖區(qū)一層滿信號到位 ,分層機左右擋板打開 ,壓袋氣缸動作 ,將料袋組放至升降機托盤上 , 分層機關(guān) ,推板復(fù)位 , 推袋小車歸位 ,減速電機制動 ,完成一個循環(huán)。整個過程也是通過判斷接近開關(guān)和光電開關(guān)的狀態(tài)完成的。通過托盤倉內(nèi)的光電開關(guān)判斷托盤的數(shù)量 , 當升降機將托盤送到下一工位 , 托盤倉下方的氣缸動作將托盤倉內(nèi)的最下端的托盤頂起 , 同時驅(qū)動電機 , 將下端的托盤送出 , 氣缸恢復(fù) , 托盤在通過光柵光電開關(guān)后 , 電機制動 , 作為下一循環(huán)的啟用托盤。 氣動系統(tǒng)是生產(chǎn)線的基本組成部分之一，它的性能、壽命及穩(wěn)定性直接決定著生產(chǎn)線的工作性能和質(zhì)量。排水過濾器將壓縮空氣中的臟物和水分濾出，由減壓閥把空氣壓力降到預(yù)定壓力，然后攻擊電磁閥和氣缸。減壓閥帶有壓力表，調(diào)整空氣壓力可由 壓力表直接讀出。電 磁閥控制氣體通斷及執(zhí)行機構(gòu)換向。調(diào)速器用來調(diào)節(jié)氣缸的運動速度，以滿足負載的不同速度要求。 橫進裝置（開袋、壓緊固定） ： 橫進裝置是包裝機的重要組成部分，它的主要作用是在取袋裝置取來袋子后，從兩側(cè)家住袋口，在用真空把持住袋子的同時，向投料口移動，該裝置在往返行程上裝有一個氣墊裝置。然后兩閥門的開關(guān)控制配置在橫進裝置上的霍爾開關(guān)控制。橫進裝置上設(shè)置的開袋口吸盤，夾住袋子送到料斗下面，夾袋機構(gòu)夾住袋口兩側(cè)后，向內(nèi)側(cè)縮口的同時，開袋口機構(gòu)張開，打開袋口。若真空度未達到設(shè)定值，則棄袋；若達到設(shè)定值，則發(fā)出投料信號。 棄袋有兩種情況：一是真空未達到設(shè)定值；而是伸縮料門擊偏或擊倒了袋子。只有真空檢測及夾緊檢測全部正常才能投料，缺一不可。裝袋時，開口吸袋器不再吸著袋子，返回初始位置。氣缸下降、中停由換向閥通斷實現(xiàn)，該系統(tǒng)為進氣節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)，其它裝置的氣路系統(tǒng) :除了以上裝置的氣路系統(tǒng)，其它裝置均為基本回路。 真空系統(tǒng) :真空系統(tǒng)由真空泵、真空電子 閥、真空檢測器、真空管路等組成。真空泵是真空系統(tǒng)的心臟，提供真空能源，真空電磁閥承擔真空線路的通斷，真空檢測器承擔檢測真空的壓力，并發(fā)出卸料信號。 傳感器量程的選擇可依據(jù)秤的最大量程值、選用傳感器的個數(shù)、秤體的自重、可能產(chǎn)生的最大偏載及動載等因素綜合評價來確定。 稱重傳感器：一種將質(zhì)量信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y量的電信號輸出的位置它的性能在很大程度上決定了電子衡器的精度的穩(wěn)定性，因此被喻為衡器的心臟。在某些要求傳感器能長期使用而又不能輕易更換或標定的場合，所選用的傳感器穩(wěn)定性要求更嚴格，更能經(jīng)受長時間的考驗。它首先把被測量的變化轉(zhuǎn)換成光信號的變化，然后借助光電元件進一步將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。它可用于檢測直接引起光亮變化的非電量，如光強、光照度等。光電式傳感器具有非接觸、響應(yīng)快、性能可靠等特點，因此在工業(yè)自動化裝置和機器人中獲得了廣泛的應(yīng)用。由于包裝生產(chǎn)線的各種控制為開關(guān)量，而目前流行的 PLC 具有結(jié)構(gòu)小巧、運行速度高、通用性好、可靠性高等特點，非常適合于工業(yè)現(xiàn)場的高溫、振動、粉塵等惡劣環(huán)境下的開關(guān)控制。本包裝碼垛自動生產(chǎn)線動作關(guān)系復(fù)雜， I/O 點數(shù)較多，以開關(guān)量控制為主，所以選 擇日本三菱公司的 FX2N 系列 PLC 為控制核心部件。 （ 2）各輸入端均采用 RC 濾波器，其濾波時間常數(shù)一般為 10~20ms. （ 3）各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。 （ 5）對采用的器件進行嚴格的篩選。 （ 7）大型 PLC 還可以采用由雙 CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三 CPU 構(gòu)成表決系統(tǒng) ,使可靠性更進一步提高。有相應(yīng)的 I/O 模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備，如：按鈕；行程開關(guān)；接近開關(guān)；傳感器及變送器；電磁線圈；控制閥等直接連接。 為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。 PLC 的各個部件，包括 CPU，電源， I/O 等均采用模塊化 PLC，由機架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的 需要自行組合。 ⑤ 安裝簡單，維修方便 ； 工業(yè)環(huán)境下直接運行。各種模塊上均有運行和故障指示裝置，便于用戶了解運行情況和查找故障。 PLC 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 PLC 控制系統(tǒng)示全包裝生產(chǎn)線的 核心部分，而在包裝過程中，動作多，運動復(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、很強的故障診斷能力，確保生產(chǎn)的穩(wěn)定運行。該系列 PLC 為模塊式結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)控制系統(tǒng)的需要靈活地組合成最佳的配置。 ② FX2N 系列 PLC 輸入輸出擴展方法 ， FX2N 系列 PLC 是由電源、 CPU、輸入輸出和程序存儲器組成的單元型可編程控制器。 在組織 FX2N 系列時，須考慮下述各點 : 輸入輸出總點數(shù)控制在 256點以內(nèi)，其中輸入點數(shù)和輸出點數(shù)均不能超過 184點； DC24V 電源和 DC5V 電源的容量，基本單元和擴展單元內(nèi)部裝有電源，可以對擴展模塊供給 DC24V 電源，對特殊模塊供給 DC5V 電源，因此擴展模塊和特殊模塊的耗電量應(yīng)該控制在基本單元及擴展單元的電源范圍以內(nèi)； 對于 FX2N 基本單元，外接特殊單元和特殊模塊的數(shù)量，最多不超過 8 臺。 （ 2）特