包裝自動線控制課程設計說明書

1、包裝自動線控制1、課題說明1.1課題簡介 1.1.1包裝自動線結構包裝自動線是依據(jù)包裝工作過程要求而設計制造的一種高效率自動化設備，具有計數(shù)，移動功能。題中包裝生產(chǎn)線由輸送待包裝產(chǎn)品的輸送帶，產(chǎn)品計數(shù)裝置，產(chǎn)品分離與推送裝置組成。包裝自動生產(chǎn)線的輸送帶采用電動機驅動，分離產(chǎn)品的擋板機構和退出產(chǎn)品的推送機構采用氣動系統(tǒng)驅動，由電氣控制系統(tǒng)實現(xiàn)工作自動循環(huán)的控制，是典型的機電或機液（氣）一體化的自動化工作設備。包裝自動線輸送帶持續(xù)轉動，源源不斷的將待包裝產(chǎn)品送往打包工作臺；待包產(chǎn)品隨機擺放在輸送帶上，通過到位檢測傳感器檢測是否到位，旋轉編碼器計算進入包裝工作臺的產(chǎn)品數(shù)目，擋板機構在計數(shù)產(chǎn)品達到指定

2、數(shù)目（4個）時上升，擋住后面的產(chǎn)品；推板機構將計數(shù)好的產(chǎn)品推到打包位置，從而完成一次打包循環(huán)。包裝自動生產(chǎn)線結構及運動部件工作循環(huán)如圖所示。1.1.2包裝自動線控制要求(1)包裝自動線打包工作過程包裝自動線打包工作時，由于人工不斷將待包裝產(chǎn)品放置在輸送帶上，包裝自動完成計數(shù)，分離和送出，其工作過程如圖所示。（1） 包裝自動線的控制要求包裝自動線的控制要求，是必須能滿足自動線所有的工作要求。包裝自動線的工作要求包含三個方面，工作方式要求，工作過程要求，安全穩(wěn)定要求。（2）包裝自動線工作方式要求為保證包裝自動線能夠處于正常工作，要求具備二種工作方式；輸送帶能夠點動向前調(diào)整；擋板，推板能夠分別調(diào)整；

3、整機全自動工作循環(huán)（3）包裝自動線工作過程要求包裝自動線工作過程是自動線在正常包裝時整機全自動循環(huán)的工作過程，其過程需要滿足如下工作要求： 按下啟動按鈕，輸送帶啟動，輸送帶包裝產(chǎn)品；擋板與推板在原位，待包裝產(chǎn)品到達檢測位置，檢測傳感器信號出發(fā)計數(shù)；到達計給定數(shù)值后，擋板上升2秒后，推板前移推出工件；推板退回，到達原位后，擋板下降；按下停止按鈕，生產(chǎn)系統(tǒng)停止。（4）包裝自動線控制系統(tǒng)元件配置與工作要求包裝自動線輸送帶電機為2.2kw，擋板機構與推板機構由氣壓系統(tǒng)驅動，供氣站氣泵電動機為2kw，擋板和推板動作方向通過電磁閥控制。自動循環(huán)工作時，所有工步切換由行程開關控制。電器元件工作關系如表所示電

4、器元件工作關系表（5）包裝自動線安全穩(wěn)定工作要求 具有運動部件間安全工作的聯(lián)鎖功能；具有位置保護功能（如限位,越位,相對位置保護）電氣控制系統(tǒng)具有短路，電動機過載等保護功能；具有應急操作功能具有照明，指示燈輔助功能。1.2課程設計的目的 機電傳動控制課程設計為該課程的實踐環(huán)節(jié)，在本課程設計的過程中，通過課程設計實踐環(huán)節(jié)鞏固和加強課程所學習的知識，掌握課程知識實際應用的能力。使學生能夠運用機電傳動控制的原理和分析問題，解決問題的方法，并能綜合已學知識，進行簡單控制系統(tǒng)設計，plc控制程序設計，增強編程軟件使用的能力。2、課題任務分析2.1設備機構組成分析:依據(jù)包裝自動線控制系統(tǒng)設計任務書分析可知

5、：包裝自動生產(chǎn)線由輸送待包裝產(chǎn)品的輸送帶，產(chǎn)品計數(shù)裝置，產(chǎn)品分離與推送裝置組成。包裝自動生產(chǎn)線的輸送帶采用電動機驅動，分離產(chǎn)品的擋板機構和退出產(chǎn)品的推送機構采用氣動系統(tǒng)驅動，由電氣控制系統(tǒng)實現(xiàn)工作自動循環(huán)的控制。設備工作過程分析：包裝自動線輸送帶持續(xù)轉動，源源不斷的將待包裝產(chǎn)品送往打包工作臺；待包產(chǎn)品隨機擺放在輸送帶上，通過到位檢測傳感器檢測是否到位，旋轉編碼器計算進入包裝工作臺的產(chǎn)品數(shù)目，擋板機構在計數(shù)產(chǎn)品達到指定數(shù)目（4個）時上升，擋住后面的產(chǎn)品；推板機構將計數(shù)好的產(chǎn)品推到打包位置，從而完成一次打包循環(huán)。3、控制方案設計3.1任務分析3.1.1控制要求分析(1) 包裝自動線能夠處于正常工作

6、，要求具備二種工作方式，即：輸送帶能夠點動向前調(diào)整；擋板，推板能夠分別調(diào)整 整機全自動工作循環(huán)(2) 包裝自動線工作過程是自動線在正常包裝時整機全自動循環(huán)的工作過程，其過程需要滿足的工作要求有：按下啟動按鈕，輸送帶啟動，輸送帶包裝產(chǎn)品；擋板與推板在原位，待包裝產(chǎn)品到達檢測位置，檢測傳感器信號出發(fā)計數(shù)；到達計給定數(shù)值后，擋板上升2秒后，推板前移推出工件；推板退回，到達原位后，擋板下降；按下停止按鈕，生產(chǎn)系統(tǒng)停止。3.1.2控制方案由設備條件和控制要求分析結果可以確定控制方案如下：（1） 輸送帶電機啟動和氣泵啟動采用開關量控制（2）基于設備自動工作的要求，選擇plc為主要控制器件構成控制系統(tǒng)由于控

7、制對象為單機設備，控制系統(tǒng)屬于小型系統(tǒng)，因此選用三菱公司型號為fx2n的plc產(chǎn)品；由于工作要求確定，控制系統(tǒng)可運行在2種模式下，即全自動工作循環(huán)和手動調(diào)整工作；（1） 2臺電動機均為直接啟動控制，單方向轉動。電動機無制動控制；（2） 電動機驅動電路三相電源供電，線電壓380v（3）plc主機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關等使用24v直流電源。（4） 控制系統(tǒng)具有短路和過載保護功能；（5）使用信號燈顯示機床工作狀態(tài)。3.2設計主電路包裝自動線電氣控制主要由兩部分組成，即電動機驅動系統(tǒng)（主電路

8、）和由plc設備構成的控制部分，系統(tǒng)電路圖如圖所示。3.2.1主電路圖3.2.2電器元件明細表符號名稱及用途符號名稱及用途m1輸送帶電動機sb1總停按鈕m2氣泵電動機sb2啟動按鈕km1輸送帶接觸器sb3輸送帶點動按鈕km2氣壓系統(tǒng)接觸器sb4擋板上升點動km3檢測器接觸器sb5推板前移點動km4擋板上升自鎖接觸器sb6推板后移點動km5推板后移自鎖接觸器sb7擋板下移點動km6擋板下降自鎖接觸器sb8停止自動循環(huán)按鈕km7推板前移自鎖接觸器sb9恢復自動循環(huán)按鈕qfplc電源開關sa1自動/手動選擇開關qs電源隔離開關sq1產(chǎn)品到位檢測fu1、fu2、fu3fu4、fu5、fu6短路保護熔斷

9、器sq2、 sq3推板前、后移極位開關sq5、sq6擋板上升、下降極位開關hl1氣壓系統(tǒng)指示燈fr1、fr2電機過載保護熱繼電器hl2輸送帶電機指示燈yv1、yv2、擋板移動電磁閥電磁鐵hl3自動運行指示燈yv3、yv4推板移動電磁閥電磁鐵vc整流器hl4手動指示燈tc變壓器plc選型設計本系統(tǒng)選用三菱公司型號為fx2n的plc產(chǎn)品。3.2.3 i/o分配表電器元件信號與plc連接的通道分配表輸入輸出元件通道地址說明元件通道地址說明sb1x001總停按鈕hl1y002氣壓系統(tǒng)指示器sb2x002啟動按鈕hl2y004輸送帶電機指示燈sb3x003輸送帶點動按鈕hl3y005自動運行指示燈sb4

10、x004擋板上升點動hl4y006手動指示燈sb5x005推板前移點動yv1y007控制擋板上升電磁鐵sb6x006推板后移點動yv2y011控制擋板下降電磁鐵sb7x007擋板下移點動yv3y010控制推板前移電磁鐵sb8x100停止自動循環(huán)按鈕yv4y011控制推板后移電磁鐵sb9x101恢復自動循環(huán)按鈕km1y003輸送帶接觸器sa1x010自動/手動選擇開關km2y001氣壓系統(tǒng)接觸器sq1x020產(chǎn)品到位檢測km3y013檢測器接觸器sq2x021推板后移極位開關km4y012擋板上升自鎖接觸器sq3x022推板前移極位開關km5y014推板后移自鎖接觸器sq5x023擋板上升極位開

11、關km6y015擋板下降自鎖接觸器sq6x024擋板下降極位開關km7y016推板前移自鎖接觸器3.2.4 i/o端子接線圖4、控制流程分析4.1流程圖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，即步進控制。步進控制采用狀態(tài)轉換的方式簡化控制條件，使得控制程序設計簡潔方便，包裝自動控系統(tǒng)工作過程為典型順序控制，因此采用步進控制，其控制流程設計采用與控制流程圖功能一致的狀態(tài)轉移圖描述。流程圖如下所示：4.2梯形圖根據(jù)上述過程的分析設計，編寫梯形圖如圖：4.3指令表由梯形圖得指令表如下圖： 5、設計小結機電傳動控制被普遍應用于現(xiàn)代化的各種機械，學習機電傳動控制有著十分重要的現(xiàn)實意義

12、。作為學習機械設計的大學生，了解并學習機電傳動控制以及plc是非常必須的。而機電傳動控制課程設計無疑是進一步鞏固我們所學機電傳動控制知識的非常有效的途徑。通過本次課程設計使我對設計plc控制電路有了初步的了解，通過自己對課題的分析以及與同學的討論研究和參考各種相關書籍，使我對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。通過課程設計，理論聯(lián)系實際，使我對以前課堂所學機電傳動控制的有了系統(tǒng)的整理和鞏固。同時，本次課程設計也是一次對我自己設計能力的鍛煉和考驗，使我受益匪淺。當然，在設計過程中遇到問題是不可避免的。我們所設計的課題要求對每一個產(chǎn)品都準確計數(shù)，但是現(xiàn)實中可能會出現(xiàn)兩個產(chǎn)品連在一

13、起的情況，這樣就有可能把兩個產(chǎn)品誤計成一個，這是不被允許的，所以，我們必須解決這個問題，后查詢相關書籍，參考相關的項目我們發(fā)現(xiàn)用旋轉編碼器與產(chǎn)品到位檢測組合使用可以解決這個問題。然后在對編寫的梯形圖進行調(diào)試的時候，自動工步s0與手動工步s30會不斷閃爍，但是編寫梯形圖并轉換的時候能正常轉換，既沒有邏輯問題，我百思不得其解，不知道問題在什么地方。另外，也不知道該如何編寫梯形圖，可以使得自動工步與手動工步可以正常選擇和切換。編寫完程序，對于如何選擇plc型號又出現(xiàn)了新的問題，通過查詢相關書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)并且需要手動和自動控制等，最終我們選擇fx2n型號的plc。參考文獻1海心、趙華主編.機電傳動控制.高等教育出版社出版.2008年2周軍，海心.電器控制及plc.北京：機械工業(yè)出版社,2001,63海心 馬銀忠 劉樹青主編.西門子plc開發(fā)入門與典型實例.人民郵電出版社.2009年1月4宋伯生.plc編程實用指南