包裝自動(dòng)線控制課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、<p><b>　　包裝自動(dòng)線控制</b></p><p><b>　　1、課題說(shuō)明</b></p><p><b>　　1.1課題簡(jiǎn)介 </b></p><p>　　1.1.1包裝自動(dòng)線結(jié)構(gòu)</p><p>　　包裝自動(dòng)線是依據(jù)包裝工作過(guò)程要求而設(shè)計(jì)制造的一種高效率

2、自動(dòng)化設(shè)備，具有計(jì)數(shù)，移動(dòng)功能。題中包裝生產(chǎn)線由輸送待包裝產(chǎn)品的輸送帶，產(chǎn)品計(jì)數(shù)裝置，產(chǎn)品分離與推送裝置組成。包裝自動(dòng)生產(chǎn)線的輸送帶采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，分離產(chǎn)品的擋板機(jī)構(gòu)和退出產(chǎn)品的推送機(jī)構(gòu)采用氣動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，由電氣控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工作自動(dòng)循環(huán)的控制，是典型的機(jī)電或機(jī)液（氣）一體化的自動(dòng)化工作設(shè)備。</p><p>　　包裝自動(dòng)線輸送帶持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，源源不斷的將待包裝產(chǎn)品送往打包工作臺(tái)；待包產(chǎn)品隨機(jī)擺放在輸送帶上，通過(guò)到位檢測(cè)

3、傳感器檢測(cè)是否到位，旋轉(zhuǎn)編碼器計(jì)算進(jìn)入包裝工作臺(tái)的產(chǎn)品數(shù)目，擋板機(jī)構(gòu)在計(jì)數(shù)產(chǎn)品達(dá)到指定數(shù)目（4個(gè)）時(shí)上升，擋住后面的產(chǎn)品；推板機(jī)構(gòu)將計(jì)數(shù)好的產(chǎn)品推到打包位置，從而完成一次打包循環(huán)。包裝自動(dòng)生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)部件工作循環(huán)如圖所示。</p><p>　　1.1.2包裝自動(dòng)線控制要求</p><p>　　(1)包裝自動(dòng)線打包工作過(guò)程</p><p>　　包裝自動(dòng)線打包工作時(shí)

4、，由于人工不斷將待包裝產(chǎn)品放置在輸送帶上，包裝自動(dòng)完成計(jì)數(shù)，分離和送出，其工作過(guò)程如圖所示。</p><p>　　包裝自動(dòng)線的控制要求</p><p>　　包裝自動(dòng)線的控制要求，是必須能滿足自動(dòng)線所有的工作要求。包裝自動(dòng)線的工作要求包含三個(gè)方面，工作方式要求，工作過(guò)程要求，安全穩(wěn)定要求。</p><p>　?。?）包裝自動(dòng)線工作方式要求</p><

5、;p>　　為保證包裝自動(dòng)線能夠處于正常工作，要求具備二種工作方式；</p><p>　　輸送帶能夠點(diǎn)動(dòng)向前調(diào)整；擋板，推板能夠分別調(diào)整；</p><p><b>　　整機(jī)全自動(dòng)工作循環(huán)</b></p><p>　?。?）包裝自動(dòng)線工作過(guò)程要求</p><p>　　包裝自動(dòng)線工作過(guò)程是自動(dòng)線在正常包裝時(shí)整機(jī)全自動(dòng)循環(huán)

6、的工作過(guò)程，其過(guò)程需要滿足如下工作要求：</p><p>　　按下啟動(dòng)按鈕，輸送帶啟動(dòng)，輸送帶包裝產(chǎn)品；</p><p>　　擋板與推板在原位，待包裝產(chǎn)品到達(dá)檢測(cè)位置，檢測(cè)傳感器信號(hào)出發(fā)計(jì)數(shù)；</p><p>　　到達(dá)計(jì)給定數(shù)值后，擋板上升2秒后，推板前移推出工件；</p><p>　　推板退回，到達(dá)原位后，擋板下降；</p>

7、<p>　　按下停止按鈕，生產(chǎn)系統(tǒng)停止。</p><p>　?。?）包裝自動(dòng)線控制系統(tǒng)元件配置與工作要求</p><p>　　包裝自動(dòng)線輸送帶電機(jī)為2.2KW，擋板機(jī)構(gòu)與推板機(jī)構(gòu)由氣壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，供氣站氣泵電動(dòng)機(jī)為2KW，擋板和推板動(dòng)作方向通過(guò)電磁閥控制。自動(dòng)循環(huán)工作時(shí)，所有工步切換由行程開(kāi)關(guān)控制。電器元件工作關(guān)系如表所示</p><p><b>

8、　　電器元件工作關(guān)系表</b></p><p>　?。?）包裝自動(dòng)線安全穩(wěn)定工作要求</p><p>　　具有運(yùn)動(dòng)部件間安全工作的聯(lián)鎖功能；</p><p>　　具有位置保護(hù)功能（如限位,越位,相對(duì)位置保護(hù)）</p><p>　　電氣控制系統(tǒng)具有短路，電動(dòng)機(jī)過(guò)載等保護(hù)功能；</p><p><b>

9、;　　具有應(yīng)急操作功能</b></p><p>　　具有照明，指示燈輔助功能。</p><p>　　1.2課程設(shè)計(jì)的目的 </p><p>　　《機(jī)電傳動(dòng)控制》課程設(shè)計(jì)為該課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)，在本課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，通過(guò)課程設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)鞏固和加強(qiáng)<機(jī)電傳動(dòng)控制>課程所學(xué)習(xí)的知識(shí)，掌握課程知識(shí)實(shí)際應(yīng)用的能力。使學(xué)生能夠運(yùn)用機(jī)電傳動(dòng)控制的原理和分析問(wèn)題

10、，解決問(wèn)題的方法，并能綜合已學(xué)知識(shí)，進(jìn)行簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，PLC控制程序設(shè)計(jì)，增強(qiáng)編程軟件使用的能力。</p><p><b>　　2、課題任務(wù)分析</b></p><p>　　2.1設(shè)備機(jī)構(gòu)組成分析:</p><p>　　依據(jù)包裝自動(dòng)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)分析可知：包裝自動(dòng)生產(chǎn)線由輸送待包裝產(chǎn)品的輸送帶，產(chǎn)品計(jì)數(shù)裝置，產(chǎn)品分離與推送裝置組成。包

11、裝自動(dòng)生產(chǎn)線的輸送帶采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，分離產(chǎn)品的擋板機(jī)構(gòu)和退出產(chǎn)品的推送機(jī)構(gòu)采用氣動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，由電氣控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工作自動(dòng)循環(huán)的控制。</p><p><b>　　設(shè)備工作過(guò)程分析：</b></p><p>　　包裝自動(dòng)線輸送帶持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，源源不斷的將待包裝產(chǎn)品送往打包工作臺(tái)；待包產(chǎn)品隨機(jī)擺放在輸送帶上，通過(guò)到位檢測(cè)傳感器檢測(cè)是否到位，旋轉(zhuǎn)編碼器計(jì)算進(jìn)入包裝工作臺(tái)的產(chǎn)品數(shù)目

12、，擋板機(jī)構(gòu)在計(jì)數(shù)產(chǎn)品達(dá)到指定數(shù)目（4個(gè)）時(shí)上升，擋住后面的產(chǎn)品；推板機(jī)構(gòu)將計(jì)數(shù)好的產(chǎn)品推到打包位置，從而完成一次打包循環(huán)。</p><p><b>　　3、控制方案設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1任務(wù)分析</b></p><p>　　3.1.1控制要求分析</p><p>　　包裝自

13、動(dòng)線能夠處于正常工作，要求具備二種工作方式，即：</p><p>　　輸送帶能夠點(diǎn)動(dòng)向前調(diào)整；擋板，推板能夠分別調(diào)整</p><p><b>　　整機(jī)全自動(dòng)工作循環(huán)</b></p><p>　　包裝自動(dòng)線工作過(guò)程是自動(dòng)線在正常包裝時(shí)整機(jī)全自動(dòng)循環(huán)的工作過(guò)程，其過(guò)程需要滿足的工作要求有：</p><p>　　按下啟動(dòng)按鈕，

14、輸送帶啟動(dòng)，輸送帶包裝產(chǎn)品；</p><p>　　擋板與推板在原位，待包裝產(chǎn)品到達(dá)檢測(cè)位置，檢測(cè)傳感器信號(hào)出發(fā)計(jì)數(shù)；</p><p>　　到達(dá)計(jì)給定數(shù)值后，擋板上升2秒后，推板前移推出工件；</p><p>　　推板退回，到達(dá)原位后，擋板下降；</p><p>　　按下停止按鈕，生產(chǎn)系統(tǒng)停止。</p><p><

15、b>　　3.1.2控制方案</b></p><p>　　由設(shè)備條件和控制要求分析結(jié)果可以確定控制方案如下：</p><p>　　輸送帶電機(jī)啟動(dòng)和氣泵啟動(dòng)采用開(kāi)關(guān)量控制</p><p>　　（2）基于設(shè)備自動(dòng)工作的要求，選擇PLC為主要控制器件構(gòu)成控制系統(tǒng)由于控制對(duì)象為單機(jī)設(shè)備，控制系統(tǒng)屬于小型系統(tǒng)，因此選用三菱公司型號(hào)為FX2N的PLC產(chǎn)品；<

16、;/p><p>　　由于工作要求確定，控制系統(tǒng)可運(yùn)行在2種模式下，即全自動(dòng)工作循環(huán)和手動(dòng)調(diào)整工作；</p><p>　　2臺(tái)電動(dòng)機(jī)均為直接啟動(dòng)控制，單方向轉(zhuǎn)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)無(wú)制動(dòng)控制；</p><p>　　電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路三相電源供電，線電壓380V</p><p>　?。?）PLC主機(jī)工作電源為交流電源，電壓220v，交流接觸器線圈使用交流電源，電壓為

17、220v；電磁閥的電磁鐵使用24v直流電源，主令控制電器及行程開(kāi)關(guān)等使用24v直流電源。</p><p>　　控制系統(tǒng)具有短路和過(guò)載保護(hù)功能；</p><p>　　（5）使用信號(hào)燈顯示機(jī)床工作狀態(tài)。</p><p><b>　　3.2設(shè)計(jì)主電路</b></p><p>　　包裝自動(dòng)線電氣控制主要由兩部分組成，即電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)

18、系統(tǒng)（主電路）和由PLC設(shè)備構(gòu)成的控制部分，系統(tǒng)電路圖如圖所示。</p><p><b>　　3.2.1主電路圖</b></p><p>　　3.2.2電器元件明細(xì)表</p><p><b>　　PLC選型設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本系統(tǒng)選用三菱公司型號(hào)為FX2N的PLC產(chǎn)品。</p&

19、gt;<p>　　3.2.3 I/O分配表</p><p>　　電器元件信號(hào)與plc連接的通道分配表</p><p>　　3.2.4 I/O端子接線圖</p><p><b>　　4、控制流程分析</b></p><p><b>　　4.1流程圖</b></p><

20、p>　　由于控制系選擇三菱系列PLC，該產(chǎn)品具有順序控制的特殊用法，即步進(jìn)控制。步進(jìn)控制采用狀態(tài)轉(zhuǎn)換的方式簡(jiǎn)化控制條件，使得控制程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔方便，包裝自動(dòng)控系統(tǒng)工作過(guò)程為典型順序控制，因此采用步進(jìn)控制，其控制流程設(shè)計(jì)采用與控制流程圖功能一致的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖描述。流程圖如下所示：</p><p><b>　　4.2梯形圖</b></p><p>　　根據(jù)上述過(guò)程的分析

21、設(shè)計(jì)，編寫(xiě)梯形圖如圖：</p><p><b>　　4.3指令表</b></p><p>　　由梯形圖得指令表如下圖：</p><p><b>　　5、設(shè)計(jì)小結(jié)</b></p><p>　　機(jī)電傳動(dòng)控制被普遍應(yīng)用于現(xiàn)代化的各種機(jī)械，學(xué)習(xí)機(jī)電傳動(dòng)控制有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。作為學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)的大學(xué)生，了

22、解并學(xué)習(xí)機(jī)電傳動(dòng)控制以及PLC是非常必須的。而機(jī)電傳動(dòng)控制課程設(shè)計(jì)無(wú)疑是進(jìn)一步鞏固我們所學(xué)機(jī)電傳動(dòng)控制知識(shí)的非常有效的途徑。通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)使我對(duì)設(shè)計(jì)PLC控制電路有了初步的了解，通過(guò)自己對(duì)課題的分析以及與同學(xué)的討論研究和參考各種相關(guān)書(shū)籍，使我對(duì)PLC控制系統(tǒng)的工作方式和基本組成有了清晰具體的了解。通過(guò)課程設(shè)計(jì)，理論聯(lián)系實(shí)際，使我對(duì)以前課堂所學(xué)機(jī)電傳動(dòng)控制的有了系統(tǒng)的整理和鞏固。同時(shí)，本次課程設(shè)計(jì)也是一次對(duì)我自己設(shè)計(jì)能力的鍛煉和考驗(yàn)，使

23、我受益匪淺。</p><p>　　當(dāng)然，在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到問(wèn)題是不可避免的。我們所設(shè)計(jì)的課題要求對(duì)每一個(gè)產(chǎn)品都準(zhǔn)確計(jì)數(shù)，但是現(xiàn)實(shí)中可能會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)產(chǎn)品連在一起的情況，這樣就有可能把兩個(gè)產(chǎn)品誤計(jì)成一個(gè)，這是不被允許的，所以，我們必須解決這個(gè)問(wèn)題，后查詢相關(guān)書(shū)籍，參考相關(guān)的項(xiàng)目我們發(fā)現(xiàn)用旋轉(zhuǎn)編碼器與產(chǎn)品到位檢測(cè)組合使用可以解決這個(gè)問(wèn)題。然后在對(duì)編寫(xiě)的梯形圖進(jìn)行調(diào)試的時(shí)候，自動(dòng)工步S0與手動(dòng)工步S30會(huì)不斷閃爍，但是編寫(xiě)梯

24、形圖并轉(zhuǎn)換的時(shí)候能正常轉(zhuǎn)換，既沒(méi)有邏輯問(wèn)題，我百思不得其解，不知道問(wèn)題在什么地方。另外，也不知道該如何編寫(xiě)梯形圖，可以使得自動(dòng)工步與手動(dòng)工步可以正常選擇和切換。編寫(xiě)完程序，對(duì)于如何選擇PLC型號(hào)又出現(xiàn)了新的問(wèn)題，通過(guò)查詢相關(guān)書(shū)籍并參照類似的系統(tǒng)，最終根據(jù)我們的課題系統(tǒng)為小型系統(tǒng)并且需要手動(dòng)和自動(dòng)控制等，最終我們選擇FX2N型號(hào)的PLC。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></

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