基于PLC的袋裝水泥自動稱重包裝控制

1、. . . . 4 / 35農(nóng)業(yè)大學(xué)海都學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題 目：基于 PLC 的袋裝水泥自動稱重包裝控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系 別： 機(jī)電工程學(xué)院 姓 名： 娜 專 業(yè)： 電氣工程與其自動化 班 級： 2007.03 學(xué) 號： 200702103 指導(dǎo)教師： 立山 2011 年 6 月 1 日. . . . 5 / 35畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）誠信聲明本人聲明：所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）是在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作與取得的研究成果，論文中引用他人的文獻(xiàn)、數(shù)據(jù)、圖表、資料均已作明確標(biāo)注，論文中的結(jié)論和成果為本人獨(dú)立完成，真實(shí)可靠，不包含他人成果與已獲得農(nóng)業(yè)大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書使用過的材料。與我一

2、同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了意。論文（設(shè)計(jì)）作者簽名： 日期：年月日畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）使用授權(quán)書本畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）作者同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文（設(shè)計(jì)）的復(fù)印件和電子版，允許論文（設(shè)計(jì)）被查閱和借閱。本人授權(quán)農(nóng)業(yè)大學(xué)可以將本畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）全部或部分容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 。本人離校后發(fā)表或使用該畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）或與該論文（設(shè)計(jì)）直接相關(guān)的學(xué)術(shù)論文或成果時(shí)，單位署名為農(nóng)業(yè)大學(xué)海都學(xué)院。論文（設(shè)計(jì)）作者簽名： 日期：年月日指 導(dǎo) 教 師 簽 名： 日期：年月日. . . . 6

3、 / 35目 錄摘要 IABSTRACTII1 緒論 11.1 研究背景與意義 11.2 水泥自動稱量包裝系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 21.3 PLC 在包裝系統(tǒng)上應(yīng)用的可能性和前景 21.4 項(xiàng)目研究的主要容 32 水泥自動稱量包裝機(jī)械系統(tǒng) 42.1 概述 42.2 水泥自動稱量包裝控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 42.2.1 電子稱重機(jī) 42.2.2 自動供袋機(jī) 52.2.3 自動裝袋機(jī) 63 氣動與真空系統(tǒng) 83.1 氣動系統(tǒng) 83.2 真空系統(tǒng) 104 水泥自動稱量包裝生產(chǎn)線 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 114.1 PLC 概述 114.1.1 PLC 的基本結(jié)構(gòu) 114.1.2 PLC 的分類 134.1.3 P

4、LC 程序的表達(dá)方式 144.1.4 PLC 的工作原理 144.2 PLC 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 164.3 PLC 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 174.3.1 水泥自動稱量包裝控制系統(tǒng)工藝流程 174.3.2 程序控制邏輯 18. . . . 7 / 354.3.3 PLC 控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 235 總結(jié)與展望 25參考文獻(xiàn) 26致 28. . . . I / 35基于 PLC 的袋裝水泥自動稱重包裝控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要 隨著城鄉(xiāng)建設(shè)步伐的加快，國家在基礎(chǔ)設(shè)施方面投資的增加，水泥的需求日益增大，這對水泥包裝系統(tǒng)的要求，尤其是在計(jì)量精度、自動化程度和包裝環(huán)境方面的要求越來越高。舊的水泥包裝系統(tǒng)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)

5、新的要求，需要研制一種自動化程度高、計(jì)量精度高、價(jià)格低的新型水泥包裝系統(tǒng)。據(jù)此，本文提出了一套具有自動供袋、自動取袋、自動裝袋的新型水泥自動稱量包裝控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。 本文首先對水泥自動稱量包裝系統(tǒng)的工作流程進(jìn)行了分析，給出了設(shè)計(jì)方案，在設(shè)計(jì)方案中選用日本三菱公司的 Fx2N 系列 PLC 作為系統(tǒng)的主控制器，完成了硬件電路和水泥自動稱量包裝系統(tǒng)的梯形圖程序的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)自動供袋、自動取袋、自動裝袋的控制功能，最后對全文進(jìn)行了總結(jié)，提出了今后的工作要求。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：水泥；包裝系統(tǒng)；PLC . . . . II / 35Based on PLC sacking cement automati

6、c weighing packing control system designAbstractAlong with city and countryside construction processs quickening, the country increase which invests in the infrastructure aspect, the cement demand increases day by day, this to the cement packing systems request, particularly in the measuring accurac

7、y, the automaticity and the packing environment aspects request is getting higher and higher. The old cement packing system has not been able to adapt the new request by far, needs to develop one kind of automaticity to be high, the measuring accuracy is high, price low new cement packing system. Ac

8、cording to the above, this article proposed a set has for the bag, takes the bag, the automatic bagging new cement automatic weighing packing control systems design proposal automatically.This article first has carried on the analysis to the cement automatic weighing packing systems work flow, has g

9、iven the design proposal, and selects Japan Mitsubishi Corporations Fx2N in the design proposal series PLC to take systems master-control unit. Has completed the hardware circuit and the cement automatic weighing packing systems trapezoidal chart procedure design, realizes for the bag, and takes the

10、 bag, the automatic bagging control function automatically. Finally has entered the summary to the full text, set presents work requirement. KeyKey word:word: Cement; Packs the system; PLC. . . . 1 / 351 緒論1.1 研究背景與意義1-5近年來我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，人民生活水平逐步提高，城鄉(xiāng)建設(shè)步伐加快，國家在基礎(chǔ)設(shè)施方面的投資日益增大。隨著城鄉(xiāng)建設(shè)步伐的加快，國家在基礎(chǔ)設(shè)施方面投資的增加，水泥的需

11、求量日益增大，對水泥包裝的要求,尤其是對計(jì)量精度和包裝環(huán)境的要求越來越高。因?yàn)檫@涉與到水泥生產(chǎn)企業(yè)和消費(fèi)者的利益，如果水泥包裝精度不高，誤差太大，如果誤差為正，這嚴(yán)重影響了水泥生產(chǎn)企業(yè)的利益，如果誤差為負(fù)，這又影響了消費(fèi)者的利益,因此要求水泥包裝的計(jì)量精度要高。國家在這方面也制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。眾所周知水泥廠的生產(chǎn)環(huán)境是十分惡劣的，工人在這里工作受到的最大危害是粉塵污染，如果水泥粉塵被吸如，進(jìn)入呼吸道和肺，會嚴(yán)重影響到身體的健康，而日益增大的水泥需求量提高了水泥廠工作人員的勞動強(qiáng)度，如果控制的自動化程度不高，既增加了工作人員的勞動強(qiáng)度，又使生產(chǎn)效率低下。我國現(xiàn)階段雖然有些水泥生產(chǎn)企業(yè)對水泥包裝工藝

12、和包裝設(shè)備進(jìn)行了改造，但其自動化程度和包裝的計(jì)量精度仍然不高。然而大多數(shù)中小水泥生產(chǎn)企業(yè)，其水泥包裝仍然采用傳統(tǒng)的包裝工藝和生產(chǎn)設(shè)備，其自動化程度和包裝的計(jì)量精度可想而知。自動化程度低、計(jì)量精度差，工作人員勞動強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低。這嚴(yán)重影響了水泥生產(chǎn)企業(yè)的效益和信譽(yù)。傳統(tǒng)的控制方式是分散控制，包裝工藝上的各設(shè)備都單獨(dú)啟動和停止。開停設(shè)備比較煩瑣，又不利于監(jiān)控。傳統(tǒng)的計(jì)量系統(tǒng)是采用機(jī)械稱計(jì)量系統(tǒng)，機(jī)械稱計(jì)量系統(tǒng)計(jì)量精度低，容易受干擾，誤差大，調(diào)整非常麻煩。而一些相對比較新的計(jì)量系統(tǒng)，由于所選元件可靠性不高，或者設(shè)計(jì)上的一些不足導(dǎo)致誤差也比較大，因?yàn)樗鄰S的粉塵污染、高溫、強(qiáng)電磁干擾等因素，使計(jì)量

13、系統(tǒng)的計(jì)量精度和可靠性受到嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。要想計(jì)量系統(tǒng)具有高精度、低誤差、高可靠性，在硬件選型設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮到各種影響因素?？偟膩砜?，我國水泥生產(chǎn)企業(yè)目前所使用的水泥自動稱量包裝系統(tǒng)存在的主要問題有：（1）計(jì)量精度差；（2）自動化程度低；（3）可靠性差。為了解決目前存在的主要問題，需深入了解水泥包裝過程中的各種不利因素，在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮到這些不利因素，找到解決這些問題的辦法。通過控制算法的改進(jìn)，和仿. . . . 2 / 35真工具的仿真以與現(xiàn)場實(shí)際實(shí)驗(yàn)，力保研究設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品滿足生產(chǎn)要求。在一定程度上解決當(dāng)前水泥包裝中的一些突出問題。對水泥自動稱量包裝系統(tǒng)進(jìn)行研究，對于提高生產(chǎn)效率、降低

14、勞動強(qiáng)度，節(jié)能降耗、提高企業(yè)競爭力，等方面都具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。在水泥自動稱量包裝系統(tǒng)中，主控系統(tǒng)采用 PLC 進(jìn)行設(shè)計(jì)以提高系統(tǒng)的自動化水平，采用變頻器調(diào)速以適應(yīng)工人工作所要求的轉(zhuǎn)速和節(jié)能降耗。1.2 水泥自動稱量包裝系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢經(jīng)過多年的發(fā)展，我國的水泥包裝系統(tǒng)經(jīng)歷了從手動到半自動到自動的發(fā)展歷程，現(xiàn)階段我國自行研制的新型水泥包裝系統(tǒng)已逐步應(yīng)用于生產(chǎn)，新型的水泥包裝系統(tǒng)無論是在機(jī)械結(jié)構(gòu)還是在電控上都有較大的改進(jìn)。雖然新型的水泥包裝系統(tǒng)在性能方面有了很大改進(jìn)，但鑒于水泥廠的環(huán)境包括粉塵污染、高溫、強(qiáng)電磁干擾等因素的影響。新型水泥包裝系統(tǒng)在計(jì)量方面仍差強(qiáng)人意。與國外生產(chǎn)的水泥包裝系

15、統(tǒng)仍有很大差距。新型的水泥包裝系統(tǒng)采用的計(jì)量裝置是單片機(jī)為 CPU 的采樣控制電路和拉力傳感器組合而成，雖然較以前有很大提高，但是在設(shè)計(jì)時(shí)有可能考慮的因素較少，計(jì)量精度不算太高。在控制方面新型的水泥包裝系統(tǒng)仍是采用傳統(tǒng)的控制方式，因此在控制方面存在很多不足之處，如不能電機(jī)調(diào)速，電機(jī)不能調(diào)速的后果是操作員不能根據(jù)實(shí)際情況和自己的要求調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，這樣影響了水泥包裝的精度和效率。在可靠性方面，由于采用傳統(tǒng)的控制方式，可靠性不高，需經(jīng)常進(jìn)行維修，這樣就嚴(yán)重影響了水泥包裝的效率。其他方面，如機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不盡合理等。這些因素都是影響水泥包裝的效率和誤差的因素。高效率，高精度計(jì)量是檢驗(yàn)水泥包裝系統(tǒng)性能的重要標(biāo)

16、準(zhǔn)。未來水泥包裝系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是高度自動化，高的計(jì)量精度，高效率，高可靠性。1.3 PLC 在包裝系統(tǒng)上應(yīng)用的可能性和前景6包裝系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是動作復(fù)雜、頻繁，且有較多的執(zhí)行元件。在這種場合使用繼電器控制邏輯必然需要大量的中間繼電器，而這些中間繼電器在用 PLC 控制的情況下，就可以對其部的輔助繼電器進(jìn)行編程后來取代。從物理介質(zhì)方面來講，前者是要用具體的電氣元件來組合，而后者只是 PLC 的部寄存器，在 PLC 編程容量許可的圍，可以不花費(fèi)額外的費(fèi)用來實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制邏輯。一般的 PLC 都有上百點(diǎn)部輔助繼電器甚至更多，. . . . 3 / 35且還有多種專用的部電器，足可以應(yīng)付一般的控制要求

17、，唯一需要做的工作就是對 PLC進(jìn)行編程。事實(shí)上 PLC 用于這種場合是最能顯現(xiàn)出其經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)然我們不僅忽視了 PLC的另一個優(yōu)點(diǎn)，那就是其運(yùn)行速度與可靠性和壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于繼電器控制方式，從上述意義上來講，PLC 最適合于需要大量中間繼電器的場合。且 PLC 與其他工業(yè)控制系統(tǒng)比較具有許多點(diǎn):1) 更改控制邏輯只需修改軟件，無需對硬件作改動;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)簡化;5) 可靠性高;6) 成本相對于繼電控制而言稍高，但繼電器控

18、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)對于復(fù)雜的控制來講具有無可比擬的優(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。因此，國外在注塑機(jī)、各種包裝系統(tǒng)上已經(jīng)大量地采用了 PLC 來取代傳統(tǒng)的繼電器控制屏，故障率大大降低，性能有了很大提高。我國包裝系統(tǒng)目前控制部件大多還沿用繼電器方式。如果能用 PLC 來取代，則可以簡化機(jī)械結(jié)構(gòu)，機(jī)械和電氣設(shè)計(jì)都可以得到簡化。更重要的是可以使來無法實(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。通過對各種控制系統(tǒng)的分析比較，我們決定采用 PLC 控制系統(tǒng)。1.4 項(xiàng)目研究的主要容1.對

19、可編程控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢作一簡單的介紹，明確背景知識與選型根據(jù);分析PLC 在包裝系統(tǒng)上應(yīng)用的可能性與前景。2.水泥自動稱量包裝系統(tǒng)各動作控制工藝的研究。了解水泥子自動稱量包裝系統(tǒng)的工作過程與工藝要求。總結(jié)各機(jī)構(gòu)的動作順序，將其用流程圖的形式表示出來，為實(shí)現(xiàn)高速全自動運(yùn)動控制做準(zhǔn)備。3.可編程控制器部分的設(shè)計(jì)，包括控制方案的選取與設(shè)計(jì)、I/0 接口信號的確定、模塊的. . . . 4 / 35選擇，控制程序的設(shè)計(jì)。2 水泥自動稱量包裝機(jī)械系統(tǒng)2.1 概述出廠水泥有兩種形式：包裝和散裝。而袋裝水泥具有易于堆垛和儲存，不同品種、等級的水泥易于標(biāo)記，可分類存放和便于計(jì)量等優(yōu)點(diǎn)。因此在水泥生產(chǎn)企

20、業(yè)得以廣泛采用，水泥包裝成為水泥生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)中重要的組成部分。2.2 水泥自動稱量包裝控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)水泥自動稱量包裝系統(tǒng)是由多個獨(dú)立的包裝單元組成的，每一個包裝單元均由三大系統(tǒng)組成:一是由水泥散料容器輸出口、傳動部件組成的喂料灌裝系統(tǒng)；二是由電子稱重機(jī)、裝袋機(jī)組成的自動計(jì)量系統(tǒng)；三是由電氣柜、氣動控制箱（板）與其他氣動元件組成的自動控制系統(tǒng)。包裝系統(tǒng)的操作主要配置自動供袋機(jī)和自動裝袋機(jī)進(jìn)行連續(xù)供袋與裝袋。包裝袋套上喂料嘴后(此動作本身撥動了啟動閥)光電管發(fā)出信號，計(jì)量系統(tǒng)去皮清零，壓袋氣缸立即自動壓住空袋，喂料口閘門自動打開，同時(shí)啟動喂料電機(jī)使之處于喂料階段。包座（智能稱重傳感器）托住物料包的下

21、部并進(jìn)行跟蹤計(jì)量，當(dāng)包裝物料到達(dá)額定量時(shí)，計(jì)量系統(tǒng)發(fā)出信號，通過氣缸將喂料口關(guān)閉，罐裝結(jié)束。滿袋后到達(dá)卸袋工位，計(jì)量系統(tǒng)發(fā)出信號，推袋氣缸推袋，完成一袋灌裝。水泥自動稱量包裝系統(tǒng)系統(tǒng)是由幾臺單機(jī)聯(lián)合工作，完成水泥的高精度計(jì)量包裝。其主要設(shè)備有水泥散料容器、電子稱重機(jī)、自動供袋機(jī)、自動裝袋機(jī)等；包裝系統(tǒng)以下水平方向的設(shè)備，主要有縫紉機(jī)、皮帶輸送機(jī)等組成自動化生產(chǎn)線。其工作流程如下：水泥散料容器輸出口水泥包裝系統(tǒng)皮帶輸送機(jī)。水泥由水泥散料容器輸出口喂入水泥自動包裝系統(tǒng)，包裝后的水泥包由皮帶輸送機(jī)送入其他設(shè)備或水泥庫。其中，水泥自動包裝系統(tǒng)稱為主系統(tǒng)，其余系統(tǒng)稱為輔系統(tǒng)。2.2.1 電子稱重機(jī)電子稱

22、重機(jī)是包裝機(jī)的起始部機(jī)，其作用是完成物料的定值稱重、投料等作業(yè)。本. . . . 5 / 35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(shí)采用雙秤交替的運(yùn)行模式，可以保證生產(chǎn)線的包裝速度達(dá)到 8001000 包/小時(shí)。整個稱重系統(tǒng)的動力源采用氣動元件。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(shí)，首先粗流料門完全打開，當(dāng)進(jìn)料量達(dá)到預(yù)先設(shè)定的粗進(jìn)料值時(shí)(一般為總量的80%-85%左右)，粗進(jìn)料氣缸復(fù)位，粗流料門關(guān)閉，快速投料過程停止;這時(shí)粗流料門前端有一方形孔即細(xì)流口還沒關(guān)閉，物料從該方形孔中繼續(xù)投料，即開始細(xì)投料過程，當(dāng)充填物料達(dá)到預(yù)置重量時(shí)，細(xì)投

23、料氣缸復(fù)位，細(xì)流料門關(guān)閉，給料結(jié)束。秤體采用雙傳感器的并聯(lián)組秤方式，秤體結(jié)構(gòu)采用鋼絲懸拉等減振措施，可以提高稱重精度。排料系統(tǒng)采用氣動控制的雙斜式連桿結(jié)構(gòu)，具有排料速度快，沖擊小的優(yōu)點(diǎn)。其結(jié)構(gòu)如圖 2-1 所示。1.卸料門 2.稱重料斗 3.智能傳感器 4.給料裝置 5.落料箱 6.分料箱 7.儲料斗圖 2-1 電子稱重機(jī)Fig.2-1 Auto-weighing machine2.2.2 自動供袋機(jī)自動供袋機(jī)是由供袋器、吸袋器、袋子傳送器、接袋器、取袋器等部件組成，如圖2-2 所示。全自動包裝供袋工作是由供袋機(jī)械自動完成，操作人員只要將空袋子按要求放到上袋機(jī)的備用倉中就可以了。當(dāng)袋倉中沒有袋

24、子時(shí)備用袋倉中的袋子會被送袋機(jī)構(gòu)整捆地自動送到供袋器的袋倉中去。供袋器是兩工位板式結(jié)構(gòu)，每一工位大約存儲 300 個包裝袋。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. . . . 6 / 35給傳送器。傳送器將袋子輸送到供袋機(jī)的斜板上。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。取袋器撿起斜板上的包裝袋，在取袋器四連桿的作用下，包裝袋定位在包裝機(jī)的中心線上，等待裝袋機(jī)將包裝袋取走。自動供袋機(jī)供袋速度快，供袋質(zhì)量穩(wěn)定可靠，易于實(shí)現(xiàn)包裝工作的自動化。1.供袋器 2.吸袋器 3.袋子傳送器 4.接袋器 5.取袋器圖 2-2 供袋機(jī)結(jié)構(gòu)

25、示意圖Fig.2-3 Auto-bag feed group diagram2.2.3 自動裝袋機(jī)自動裝袋機(jī)是由過渡料斗、取袋開袋夾送裝置、翻門縮口裝置、機(jī)架等構(gòu)成，如圖2-3 所示。過渡料斗是裝袋機(jī)聯(lián)接電子稱重機(jī)的過渡裝置，它可以存儲一袋物料，提高電子稱重機(jī)的稱重速度，減小物料落差，降低粉塵產(chǎn)生量，利于除塵，同時(shí)保證物料順利地導(dǎo)入裝袋機(jī)并防止裝袋機(jī)產(chǎn)生的振動傳遞到電子稱重機(jī)上。取袋開袋夾送裝置將自動供袋機(jī)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(shí)進(jìn)行)為填裝物料做準(zhǔn)備，同時(shí)將己裝好物料的料袋送到夾口整形機(jī)。在主

26、氣缸行程兩端安裝有緩沖器，使主氣缸在行程端點(diǎn)得以緩沖并使裝袋機(jī)振動減輕。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(shí)進(jìn)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(jī)和過渡料斗發(fā)出卸料請求指令，投下物料，完成裝袋。每次裝填完物料后翻門關(guān)閉，夾袋手爪將袋口繃緊，松開，放到. . . . 7 / 35輸送機(jī)上，再由取袋夾送裝置在取袋的同時(shí)夾送到夾口整形機(jī)。1.機(jī)身 2.取袋開袋夾送裝置 3.取袋開袋吸盤 4.縮口機(jī)5.翻門縮口裝置 6.過渡料斗 7.抱板 8.大夾子輸送機(jī)圖 2-3 裝袋機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2-3 Automat

27、ic bagging machine diagram. . . . 8 / 353 氣動與真空系統(tǒng)3.1 氣動系統(tǒng)7-8氣源處理裝置由排水過濾器、減壓閥、油霧器組成。排水過濾器將壓縮空氣中的贓物和水分濾出，由減壓閥把空氣壓力降到預(yù)定壓力，然后供給電磁閥和氣缸。油霧器中的潤滑油由壓縮空氣順空氣流動方向帶到需潤滑的電磁閥和氣缸。減壓閥帶有壓力表，調(diào)整空氣壓力可由壓力表直接讀出。氣源處理裝置簡圖如圖 3-1 所示。圖 3-1 氣源處理裝置簡圖Fig.3-1 Device of dealing with gas diagram氣路系統(tǒng)由基本回路構(gòu)成，基本回路由電磁閥、氣缸、管路、調(diào)速器、消音器組成。電

28、磁閥控制氣體通斷與執(zhí)行機(jī)構(gòu)換向。氣缸是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的基本元件，承擔(dān)負(fù)載、輸出力與轉(zhuǎn)矩。調(diào)速器用來調(diào)節(jié)氣缸的運(yùn)動速度，以滿足負(fù)載的不同速度要求。消音器用來排除排氣噪聲，保護(hù)環(huán)境?；净芈泛唸D如圖 3-2 所示。. . . . 9 / 35圖 3-2 基本回路簡圖Fig.3-2 Basie aerodynamic loopdiagram橫進(jìn)裝置是包裝機(jī)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)夾住袋口，在用真空把持住袋子的同時(shí)，向投料口移動，該裝置在往返行程上裝有一個氣墊裝置。該氣缸在返回(或向前)運(yùn)動時(shí)，以高速移動，在接近行程終點(diǎn)附近某一點(diǎn)關(guān)閉閥門，使壓縮空氣只能經(jīng)過另一個狹窄的通道

29、而限速，氣缸移動速度便慢下來，然后停住，其運(yùn)動速度與減慢下來的速度均由調(diào)速器調(diào)節(jié)，只要不產(chǎn)生振動即可。前后兩閥門的開關(guān)控制由配置在橫進(jìn)裝置上的霍爾開關(guān)控制。橫進(jìn)裝置氣路簡圖如圖 3-3 所示。圖 3-3 橫進(jìn)裝置氣路簡圖Fig.3-3 Across device aerodynamic loop裝袋、夾袋、開袋口的氣路系統(tǒng)為基本氣動回路如圖 3-4 所示。橫進(jìn)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(jī)構(gòu)夾住袋口兩側(cè)后，向側(cè)縮口的同時(shí)，開袋口機(jī)構(gòu)開，打開袋口。開口吸袋器在行進(jìn)時(shí)，啟動真空裝置，并通過真空檢測器檢測真空度。若真空度未達(dá)到設(shè)定值，則棄袋;若達(dá)到設(shè)定值，則發(fā)出投料信號。這時(shí)，

30、伸縮料門伸入袋口中卸料。棄袋有兩種情況:一是真空未達(dá)到設(shè)定值;二是伸縮料門擊偏或擊倒了袋子。夾袋機(jī)構(gòu)夾住袋口的同時(shí)，夾緊探測器便發(fā)出一個對袋子的探測信號，夾緊之后檢測到袋子正常時(shí)，便發(fā)出投料信號。只有真空檢測與夾緊檢測全部正常才能投料，缺一不可。棄袋或夾緊檢測未探測到袋子，要把各個功能部件返回到其原來位置。裝袋時(shí)，開口吸袋器不再吸著袋子，返回初始位置。. . . . 10 / 35夾緊檢測器的設(shè)定值為:2kg/cm2(相對)。真空檢測器的設(shè)定值為:300mmHg 以上。圖 3-4 裝袋、夾袋、開袋口氣路簡圖Fig.3-4 bagging，nipping and opening bag aero

31、dynamic loop除了上述裝置的氣路系統(tǒng)，其它裝置均為基本回路。如電子稱重機(jī)、吸袋、取袋等。3.2 真空系統(tǒng)真空系統(tǒng)由真空泵、真空電磁閥、真空檢測器、真空管路等組成。它是包裝機(jī)的主要部分之一，其主要功能是吸袋與開袋等。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(dān)真空線路的通斷，真空檢測器承擔(dān)檢測真空壓力，并發(fā)出卸料信號9。. . . . 11 / 354 水泥自動稱量包裝生產(chǎn)線 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1 PLC 概述在包裝過程中，自動完成稱重、供袋、取袋、裝袋、輸送等多個動作，動作多，運(yùn)動復(fù)雜，而所處工作環(huán)境惡劣(高溫、振動、粉塵)，這就要求控制系統(tǒng)具有很高的可靠性、良好的節(jié)能

32、措施、很強(qiáng)的故障診斷能力，確保生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行。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(yùn)行速度高、通用性好、可靠性高等特點(diǎn)，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，所以選用 PLC 作為控制系統(tǒng)的核心部件。 4.1.1 PLC 的基本結(jié)構(gòu)10-13PLC 的類型繁多，但其結(jié)構(gòu)和工作原理則小異，一般是由中央處理單元(CPU)、存儲器、輸入/輸出單元、編程器、電源等主要部分構(gòu)成的，如圖 4-1 所示。如果把 PLC 看作一個系統(tǒng)，外部的開關(guān)信號均為輸入變量，它們經(jīng)輸入接口存到 PLC 部的數(shù)據(jù)存儲器中，而后經(jīng)過邏輯運(yùn)算或數(shù)據(jù)處理以輸出變量的形式送到

33、輸出接口，從而控制輸出設(shè)備。圖 4-1 PLC 的基本結(jié)構(gòu). . . . 12 / 35Fig.4-1 Basic structure of PLC(1)中央處理單元(CPU)CPU 是 PLC 的核心部件，它類似人的大腦，能指揮 PLC 按照預(yù)先編好的系統(tǒng)程序完成各種任務(wù)。其作用有以下幾點(diǎn):接收、存儲由編程工具輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)，并可通過顯示器顯示出程序的容和存儲地址;檢查、校驗(yàn)用戶程序?qū)φ谳斎氲挠脩舫绦蜻M(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)語法錯誤立即報(bào)警，并停止輸入;在程序運(yùn)行過程中若發(fā)現(xiàn)錯誤，則立即報(bào)警或停止程序的執(zhí)行;接收、調(diào)用現(xiàn)場信息將接收到的現(xiàn)場輸入的數(shù)據(jù)保存起來，在需要改數(shù)據(jù)的時(shí)候?qū)⑵湔{(diào)出、并送到

34、需要該數(shù)據(jù)的地方;執(zhí)行用戶程序當(dāng) PLC 進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，CPU 根據(jù)用戶程序存放的先后順序，逐條讀取、解釋和執(zhí)行程序，完成用戶程序中規(guī)定的各種操作，并將程序執(zhí)行的結(jié)果送至輸出端口，以驅(qū)動 PLC 外部的負(fù)載;故障診斷診斷電源、PLC 部電路的故障，根據(jù)故障或錯誤的類型，通過顯示器顯示出相應(yīng)的信息，以提示用戶與時(shí)排除故障或糾正錯誤。(2)存儲器存儲器是具有記憶功能的半導(dǎo)體電路，是可編程控制器存放系統(tǒng)程序、用戶程序與運(yùn)算數(shù)據(jù)的單元。存儲器可以分為以下 3 種:系統(tǒng)程序存儲器系統(tǒng)程序是廠家根據(jù)其選用的 CPU 的指令系統(tǒng)編寫的，它決定了PLC 的功能。系統(tǒng)程序存儲器是只讀存儲器，用戶不能更改其容;

35、用戶程序存儲器根據(jù)控制要求而編制的應(yīng)用程序稱為用戶程序。不同機(jī)型的 PLC，其用戶程序存儲器的容量可能差異較大。根據(jù)生產(chǎn)過程或工藝的要求，用戶程序經(jīng)常需要改動，所以用戶程序存儲器必須可讀寫。一般要用后備電池(鏗電池)進(jìn)行掉電保護(hù)，以防掉電時(shí)丟失程序;工作數(shù)據(jù)存儲器用來存儲工作數(shù)據(jù)的區(qū)域叫工作數(shù)據(jù)區(qū)。工作數(shù)據(jù)是經(jīng)常變化、經(jīng)常存取的，所以這種存儲器必須可讀寫。(3)輸入/輸出單元輸入/輸出(1/0)單元是 PLC 與外部設(shè)備相互聯(lián)系的窗口。輸入單元接收現(xiàn)場設(shè)備向PLC 提供的信號，例如由按鈕、操作開關(guān)、限位開關(guān)、繼電器觸點(diǎn)、接近開關(guān)、撥碼器等提供的開關(guān)量信號。這些信號經(jīng)過輸入電路的濾波、光電隔離、

36、電平轉(zhuǎn)換等處理，變成. . . . 13 / 35CPU 能夠接收和處理的信號。輸出單元將經(jīng)過 CPU 處理的微弱電信號通過光電隔離、功率放大等處理轉(zhuǎn)換成外部設(shè)備所需要的強(qiáng)電信號，以驅(qū)動各執(zhí)行元件，如指示燈的亮滅，電動機(jī)啟停和正反轉(zhuǎn)，設(shè)備的轉(zhuǎn)動、平移、升降，閥門的關(guān)閉等。(4)電源部分電源部件能將外部供電電源轉(zhuǎn)換成供 PLC 的 CPU、存儲器、1/0 接口等電子電路工作所需要的直流電源，使 PLC 能正常工作。PLC 中一般配有開關(guān)式穩(wěn)壓電源為部電路供電。開關(guān)電源的輸入電壓圍寬、體積小、重量輕、效率高、抗干擾性能好。有的 PLC 能向外部提供 24V 的直流電源，可給輸入單元所連接的外部開關(guān)

37、或傳感器供電。(5)編程器編程器是生產(chǎn)廠家提供的與本公司 PLC 配套的編程工具。編程器分為簡易編程器和圖形編程器兩種。簡易編程器不能直接輸入梯形圖程序，只能輸入語句表程序。用簡易編程器編程時(shí)，編程器必須與 PLC 相連接。簡易編程器的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低、體積小、重量輕、方便攜帶。圖形編程器可直接輸入梯形圖程序。圖形編程器分手持式和臺式。臺式編程器具有用戶程序存儲器，它可以把用戶輸入的程序存放在自己的存儲器中，也可以把用戶程序下載到 PLC 中。圖形編程器的優(yōu)點(diǎn)是操作方便、屏幕大，顯示功能強(qiáng)，且可脫機(jī)編程，但是其價(jià)格顯貴。4.1.2 PLC 的分類目前，PLC 應(yīng)用廣泛，國外生產(chǎn)廠家眾多，所生產(chǎn)的

38、PLC 產(chǎn)品更是品種繁多，其型號、規(guī)格和性能也各不一樣。通常，可以按照結(jié)構(gòu)形式的不同與功能的差異進(jìn)行大致的分類:(1)按照結(jié)構(gòu)形式的不同，PLC 可分為整體式和模塊式兩種。整體式具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、價(jià)格低的優(yōu)點(diǎn)，易于裝在工業(yè)設(shè)備的部，通常適于單機(jī)工作。一般小型和超小型 PLC 多采用這種結(jié)構(gòu)，如日本三菱 Fx 系列的 PLC，整體式結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是輸入輸出接口數(shù)是固定的，不一定適合每一個具體的現(xiàn)場控制需要。模塊式結(jié)構(gòu)又稱積木式，這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是把 PLC 的每個工作單元都制成獨(dú)立的模塊，如 CPU 模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊、通訊模塊等。這種結(jié)構(gòu)配置靈活，裝載和維修方便，功能易于

39、擴(kuò)展，其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，造價(jià)也較高。一般大、中型 PLC 都采用這種結(jié)構(gòu)，如日本三菱公司的 AN 系列。(2)按功能、輸入輸出點(diǎn)數(shù)和存儲器容量不同，PLC 可分為小型、中型和大型三類。小型 PLC 又稱為低檔的 PLC。這類 PLC 的規(guī)模較小，它的輸入輸出點(diǎn)數(shù)一般從 20 點(diǎn)到. . . . 14 / 35128 點(diǎn)。中型 PLC 的 I/0 點(diǎn)數(shù)通常在 120 點(diǎn)至 512 點(diǎn)之間，用戶程序存儲器的容量為2KB-8KB。大型 PLC 又稱為高檔的 PLC，I/0 點(diǎn)數(shù)在 512 點(diǎn)以上，其中 I/0 點(diǎn)數(shù)大于 8192點(diǎn)的又稱為超大型 PLC，用戶程序存儲器容量在 8KB 以上。4.1.

40、3 PLC 程序的表達(dá)方式與計(jì)算機(jī)的工作原理一樣，PLC 的操作是按其程序要求進(jìn)行的，而程序是用程序語言表達(dá)的。表達(dá)方式有多種多樣，不同的 PLC 生產(chǎn)廠家，不同的機(jī)種，采用的表達(dá)方式也不一樣。但基本上可歸納為字符表達(dá)方式(即用文字符號表達(dá)程序，如語句表程序表達(dá)方式)和圖形符號表達(dá)方式(即用圖形符號表達(dá)程序，如梯形圖程序表達(dá)方式)這兩大類。也有將這兩種方式結(jié)合起來表示 PLC 程序。具體如下所述:(l)梯形圖，PLC 的梯形圖編程語言與傳統(tǒng)的“繼電、接觸”控制原理圖十分相似，它形象、直觀、實(shí)用，為廣大電氣技術(shù)人員所熟知。這種編程語言繼承了傳統(tǒng)的繼電器控制邏輯中使用的框架結(jié)構(gòu)、邏輯運(yùn)算方式和輸入

41、輸出形式，使得程序直觀易讀。當(dāng)今世界上各國的 PLC 制造廠家所生產(chǎn)的 PLC 大都采用梯形圖語言編程。(2)語句表，用語句表所描述的編程方式是一種與計(jì)算機(jī)匯編語言類似的助記符編程方式。由于不同型號的 PLC 的標(biāo)識符和參數(shù)表示方法不一，所以無千篇一律的格式。(3)邏輯符號圖，采用邏輯符號圖表示控制邏輯時(shí)，首先定義某些邏輯符號的功能和變量函數(shù)，它類似于“與” 、 “或” 、 “非”邏輯電路結(jié)構(gòu)的編程方式。一般說來，用這三種邏輯能夠表達(dá)所有的控制邏輯。這是國際電工委員會(IEC)頒布的 PLC 編程語言之一。(4)高級編程語言，隨著軟件技術(shù)的發(fā)展，近年來推出的 PLC，尤其是大型 PLC，已開始

42、用高級語言進(jìn)行編程。許多 PLC 采用類似 PASCAL 語言的專用語言，系統(tǒng)軟件具有這種專用語言編程的自動編譯程序。采用高級語言編程后，用戶可以像使用普通微形計(jì)算機(jī)一樣操作 PLC。除了完成邏輯控制功能外，還可以進(jìn)行 PID 調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)采集和處理以與計(jì)算機(jī)通信等。4.1.4 PLC 的工作原理PLC 的工作過程是周期循環(huán)掃描的工作過程。用戶程序通過編程器或其它輸入設(shè)備輸入存放在 PLC 的用戶存儲器中。當(dāng) PLC 開始運(yùn)行時(shí)，CPU 根據(jù)系統(tǒng)監(jiān)控程序的規(guī)定順序，通過掃描，完成各輸入點(diǎn)的狀態(tài)采集或輸入數(shù)據(jù)采集、用戶程序的執(zhí)行、各輸出點(diǎn)狀態(tài). . . . 15 / 35的更新、編程器鍵入響應(yīng)和顯

43、示更新與 CPU 自檢等功能。PLC 的掃描可按固定順序進(jìn)行，也可按用戶程序規(guī)定的可變順序進(jìn)行。這不僅僅因?yàn)橛械某绦虿恍枰繏呙枰淮危瑘?zhí)行一次，也因?yàn)樵谝粋€大控制系統(tǒng)中，需要處理的 I/0點(diǎn)數(shù)較多。通過不同的組織模塊的安排，采用分時(shí)分批掃描執(zhí)行的方法，可縮短掃描周期和提高控制的實(shí)時(shí)相應(yīng)性。PLC 采用集中采樣、集中輸出的工作方式，減少了外界干擾的影響。PLC 的工作過程分三個階段進(jìn)行，即輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段。如圖 4-2 所示。圖 4-2 PLC 的掃描工作過程Fig.4-2 Scan Process of PLC(l)輸入采樣階段PLC 在輸入采樣階段，首先掃描所有的輸入

44、端子，將各輸入存入存中各對應(yīng)的輸入映像寄存器。此時(shí)，輸入映像寄存器被刷新。接著進(jìn)入程序執(zhí)行階段或輸出階段，輸入映像寄存器與外界隔離，無論信號如何變化其容保持不變直到下一掃描周期的輸入采樣階段，才重新寫入輸入端的新容。(2)程序執(zhí)行階段根據(jù) PLC 梯形圖程序的掃描原則，PLC 按先左后右，先上后下的步序語句逐句掃描。但遇到程序跳轉(zhuǎn)指令，則根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿足來決定程序的跳轉(zhuǎn)地址。當(dāng)指令中涉與到輸入、輸出狀態(tài)時(shí)，PLC 從輸入映像寄存器中“讀入”上一階段采入的對應(yīng)輸入端子狀態(tài)，從輸出映像寄存器“讀入”對應(yīng)輸出映像寄存器的當(dāng)前狀態(tài)。然后，進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果再存入元件映像寄存器中。對于元件映像

45、寄存器來說，每一個元件(輸出軟繼電器的狀態(tài))會隨著程序執(zhí)行過程而變化。(3)輸出刷新階段. . . . 16 / 35在所有指令執(zhí)行完畢后，輸出映像寄存器中所有輸出繼電器的狀態(tài)(接通/斷開)在輸出刷新階段存到輸出鎖存寄存器中，通過一定方式輸出，驅(qū)動外部負(fù)載。4.2 PLC 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)14-15PLC 控制系統(tǒng)是水泥自動包裝稱量的核心部位，而在包裝過程中，動作多，運(yùn)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(qiáng)的故障診斷能力，確保生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行。由于包裝的各種控制為開關(guān)量，動作關(guān)系復(fù)雜，I/O 點(diǎn)數(shù)多，選擇日本三菱公司的 FX2N 系列 PLC。該系列 PLC 為模塊式結(jié)構(gòu)

46、，可以根據(jù)控制系統(tǒng)的需要靈活地組合成最佳的配置。(1)硬件配置硬件配置包括 Fx2N 基本單元、限位開關(guān)、檢測元件(光電開關(guān)、接近開關(guān)、真空開關(guān)等)、人機(jī)操作界面(按鈕、指示燈等)、控制元件(交流接觸器、變頻器、電磁閥等)以與執(zhí)行元件(電機(jī)和氣缸等)。 (2)分配輸入/輸出點(diǎn)一般輸入點(diǎn)與輸入信號、輸出點(diǎn)與輸出控制是一一對應(yīng)的。分配好后，按系統(tǒng)配置的通道與接點(diǎn)號，分配給每一個輸入信號和輸出信號，即進(jìn)行編號。Fx2N 型 PLC 的輸入/輸出通道號采用自由配置、固定通道方式。輸入輸出繼電器可自由選擇，與輸入點(diǎn)對應(yīng)的即為輸入繼電器，與輸出點(diǎn)對應(yīng)的即為輸出繼電器。水泥自動稱量包裝控制系統(tǒng)輸入輸出接口如

47、表 4-1 所示。4-1 水泥自動稱量包裝 I/O 接口分配輸入輸出吸袋垂直氣缸X001垂直氣缸下降Y001吸袋真空裝置X002垂直氣缸上升Y002吸袋真空閥X003吸盤Y003上限位開關(guān)X004垂直氣缸傾斜Y004傾斜汽缸電磁閥X005斜托板下降Y005斜限位開關(guān)X006防滑吸盤吸袋Y006斜托板光電開光X007磕頭裝置傾斜Y007光電開關(guān)X010真空吸袋Y010. . . . 17 / 35橫進(jìn)裝置減速開關(guān)X011磕頭裝置立起Y011橫進(jìn)裝置裝袋點(diǎn)限位X012斜托盤上升Y012傾斜限位X013抱板閉合Y013橫進(jìn)裝置到位信號X014大夾子閉合Y014橫進(jìn)裝置取袋點(diǎn)限位X015料斗下縮口夾子

48、開Y015夾抱限位X016取袋真空裝置打開Y016橫進(jìn)裝置移動限位開關(guān)X017縮口夾子向里收Y017開袋真空檢測X020夾棍氣缸動作Y020夾袋壓力檢測X021開袋Y021打開袋口X022抱袋Y02240 千克傳感器X023開Y02349.5 千克傳感器X024縮口夾子開Y024傳出制定位置限位開關(guān)X025大放料門插入Y025小放料門插入Y026折邊Y027縫口Y030輸送帶傳出電機(jī)Y031注：鑒于 PLC 的輸入輸出點(diǎn)的個數(shù)可以選擇 PLC 系列中的 Fx2N-64MR-001 型號。4.3 PLC 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)16-254.3.1 水泥自動稱量包裝控制系統(tǒng)工藝流程水泥自動稱量包裝系統(tǒng)可

49、自動完成供袋、取袋、裝袋、稱重、輸送等功能。水泥自動稱量包裝控制系統(tǒng)主要包括全自動稱重單元、包裝單元。通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)調(diào)節(jié)大小放料門的流量保證 2 分鐘完成一袋水泥的包裝，又本設(shè)計(jì)要求重量誤差在正負(fù) 0.5kg，故使小放料門的滯后環(huán)節(jié)流體為 0.5kg。水泥自動稱量包裝工藝流程如圖 4-3 所示。. . . . 18 / 35開始供袋取袋送袋斜板抓袋橫進(jìn)取袋橫進(jìn)送袋包夾夾袋口縮袋口開袋放料門稱重夾口折邊縫紉機(jī)輸送結(jié)束嗎？終止YN圖 4-3 水泥自動稱量包裝工藝流程圖Fig.4-3 cement automatic weighing packing flow chart其主要工藝流程如下:物料自水泥

50、散料容器輸出口進(jìn)入包裝秤的給料裝置，通過粗、細(xì)給料，實(shí)現(xiàn)粗、細(xì)兩級加料。當(dāng)秤斗中的物料重量達(dá)到最終設(shè)定值時(shí)，稱重終端發(fā)出停止加料信號，待空中的飛料全部落入秤斗后此次稱重循環(huán)結(jié)束，此時(shí)電子包裝秤等待裝袋機(jī)的投料信號。當(dāng)自動裝袋機(jī)完成上袋后，發(fā)出訊號，使稱重箱打開卸料翻門，向包裝袋投料，卸料后稱重箱關(guān)閉翻門，裝袋機(jī)開夾袋器，包裝袋通過輸送機(jī)進(jìn)入下一流程。4.3.2 程序控制邏輯(1)自動供袋控制邏輯，流程圖如圖 4-4 所示。 . . . . 19 / 35真空閥到設(shè)定值？汽缸垂直下降各汽缸復(fù)位吸盤斷真空吸袋真空裝直接通洗盤吸住袋子袋子送入供袋輥?zhàn)觾A斜汽缸運(yùn)動吸袋汽缸上升開始到上限位了嗎？到斜限位

51、了嗎？YYYNNN圖 4-4 自動供袋流程圖Fig.4-4 Flow chart of automatic supplying bag 當(dāng)吸袋垂直氣缸電磁閥接通時(shí)，氣缸開始下降，同時(shí)吸袋真空裝置接通，當(dāng)吸袋真空閥達(dá)到設(shè)定值時(shí)，吸袋垂直氣缸開始上升，吸盤吸住袋子上升，上限位開關(guān)打開后，傾斜氣缸電磁閥接通，使垂直氣缸傾斜，把袋送入供袋輥?zhàn)?，斜限位開關(guān)閉合后，傾斜氣缸停止運(yùn)動，吸袋真空吸盤斷真空，袋子開始進(jìn)入供袋輥?zhàn)?。同時(shí)，傾斜氣缸開始返回，完成吸袋操作，這個過程不斷重復(fù)進(jìn)行。(2)自動取袋控制邏輯，流程圖如圖 4-5 所示。. . . . 20 / 35光電開關(guān)打開光電檢測器檢測袋底真空汽缸移動磕

52、頭裝置傾斜移動橫進(jìn)裝置移動開始移動到了嗎？到斜限位了嗎？YY斜托盤下降各汽缸復(fù)位從斜托盤上吸袋防滑吸盤吸袋到斜限位了嗎？Y光電檢測器檢測袋口移動到了嗎？YNNNN圖 4-5 自動取袋流程圖Fig.4-5 Flow chart of automatic taking bag袋子通過供袋輥?zhàn)铀偷叫蓖邪迳?，?dāng)斜托板上的光電開關(guān)檢測到袋底時(shí)，支持袋底的斜托盤開始下降，當(dāng)光電開關(guān)檢測到袋口時(shí)，斜托板上的防滑吸盤吸住袋子。這時(shí)橫進(jìn)裝置應(yīng)在生產(chǎn)線取袋位置，如果不在，應(yīng)向該方向移動，移動過程中，由減速開關(guān)控制減速運(yùn)動，由到位限位開關(guān)控制到位。到位后，磕頭裝置傾斜，由限位開關(guān)限位，同時(shí)起動真空電磁閥，實(shí)現(xiàn)真空吸

53、袋，經(jīng)過延時(shí)，吸住袋，磕頭裝置立起，斜托板上升回到原來位置，完成取袋操作，這個過程重復(fù)進(jìn)行。. . . . 21 / 35(3)自動裝袋控制邏輯，流程圖如圖 4-6 所示。移動到位了嗎？開始橫進(jìn)裝置移動限位開關(guān)閉合抱板與大夾子閉合取袋開袋器夾袋開袋吸盤吸住袋子兩面大小裝料門打開裝料大裝料門關(guān)閉小裝料門繼續(xù)裝料橫進(jìn)裝置移動小裝料門關(guān)閉開袋汽缸運(yùn)動各汽缸復(fù)位40kg到了嗎？移動到位了嗎？結(jié)束49.5kg到了嗎？停止嗎？YYYYYNNNNN延時(shí)5秒圖 4-6 自動裝袋流程圖Fig.4-6 Flow chart of automatic bagging這時(shí)開袋、抱板與大夾子應(yīng)處于開位置，橫進(jìn)裝置向包裝

54、線取袋方向移動，同時(shí)移. . . . 22 / 35動過程中有減速過程，到位后，限位開關(guān)閉合，抱板與大夾子閉合。當(dāng)夾抱限位開關(guān)閉合后，料斗下縮口夾子應(yīng)開，同時(shí)取袋裝置真空打開，橫進(jìn)裝置向包裝線裝袋位置移動，同樣經(jīng)過減速過程，然后由限位開關(guān)控制到位，抱板與大夾子把裝滿料的帶子送到輸送袋上，夾輥氣缸動作，完成夾送動作。同時(shí)空袋子袋口被大夾子夾緊，這時(shí)縮口夾袋壓力接通，縮口夾子向里收，同時(shí)，開袋、抱袋、開，開袋真空檢測和夾袋壓力檢測工作，如果沒有夾住袋子或沒有把袋口打開，縮口夾子則松開，開袋真空和夾袋壓力斷開，然后進(jìn)行吹袋操作。如果通過加緊壓力檢測袋子被夾住，真空開袋把袋口確實(shí)打開，則關(guān)閉真空和壓力

55、裝置，卸料門打開，進(jìn)行裝袋操作。從放料門插入，打開袋口，然后大小放料門放料，電子稱重機(jī)開始稱重，當(dāng)裝料重量到達(dá)要求裝料重量（50kg）的 80%-85%（40-42.5kg）時(shí)，大放料門關(guān)閉。為達(dá)到稱重精度高，考慮到滯后環(huán)節(jié)即放料門到袋口的空中下料，所以當(dāng)總的裝料重量到達(dá)設(shè)定值49.5kg 后，小放料門關(guān)閉，經(jīng)延時(shí) 5 秒后（保證空中流體完全落入袋中） ，進(jìn)入下一流程。注：1、市場上電子稱中所用的重量傳感器26-28，是一種電阻應(yīng)變計(jì)原理的稱重傳感器，主要有 2 部分組成：彈性體和應(yīng)變計(jì)組成的電橋。電子秤的彈性體一般使用硬質(zhì)鋁合金材料做的，根據(jù)載荷量的大小各結(jié)構(gòu)可以做成不同的形狀，但一般使用單

56、點(diǎn)式的梁結(jié)構(gòu)；測量電橋使用電阻應(yīng)變計(jì)組成的惠斯通電橋，把彈性體的幾何形變轉(zhuǎn)化為電壓變化。2、此部分設(shè)計(jì)為電子稱重機(jī)中的兩個稱重傳感器，分別為 40 千克智能稱重傳感器、49.5 千克智能稱重傳感器，前者接 PLC 的 X23，40 千克之前是低電平，之后是高電平；后者接 PLC 的 X24，49.5 千克之前是低電平，之后是高電平。(4)折邊、縫口控制邏輯，流程圖如圖 4-7 所示。. . . . 23 / 35移動到位了嗎？開始橫進(jìn)裝置移動限位開關(guān)閉合抱板與大夾子閉合縮口夾子張開折邊縫口汽缸復(fù)位YN圖 4-7 折邊縫口流程圖Fig.4-7 Flow chart of folding and

57、seaming橫進(jìn)裝置向包裝線裝料方向移動，經(jīng)過減速過程，橫進(jìn)裝置到位，抱板與大夾子夾緊，縮口夾子開，為送袋操作做好準(zhǔn)備。當(dāng)橫進(jìn)裝置向包裝線裝料方向移動時(shí)，同時(shí)把裝滿水泥的袋子送到輸送帶上，進(jìn)行折邊、縫袋口操作。這樣完成送袋操作，此后重復(fù)上述各種操作。4.3.3 PLC 控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)水泥自動稱量包裝控制系統(tǒng)是基于 PLC 集成控制的系統(tǒng)，根據(jù)本節(jié)敘述的容中的系統(tǒng)整體控制流程圖與系統(tǒng)的輸入和輸出信號，來編制 PLC 的梯形圖。PLC 采用循環(huán)掃描方式，按梯形圖從上而下，從左而右的先后順序予以執(zhí)行。下面給出的是程序的梯形圖，使用三菱公司全系列編程軟件編輯，編程方式是梯形圖，如圖 4-9 水泥自

58、動稱量包裝梯. . . . 24 / 35形圖。圖 4-9 水泥自動稱量包裝梯形圖Pig.4-9 Cement automatic weighing packing trapezoidal chart. . . . 25 / 355 總結(jié)與展望在本次水泥自動稱量包裝控制系統(tǒng)的研制設(shè)計(jì)中，低成本、高可靠性、可擴(kuò)展和模塊化為主要設(shè)計(jì)原則。本包裝系統(tǒng)解決了傳統(tǒng)的包裝系統(tǒng)的效率低、可靠性低等缺點(diǎn)。在水泥自動稱量包裝控制系統(tǒng)采用 PLC 替代原來的繼電器，提高了控制的可靠性和自動化程度，文章中給出了水泥自動稱量包裝控制系統(tǒng)具體控制電路、硬件和軟件設(shè)計(jì)。在本課題設(shè)計(jì)工作中，除了鍛煉了自己的能力外，也積累了

59、不少經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)總結(jié)如下:(1)掌握了 PLC 控制原理與編程方式，設(shè)計(jì)了水泥自動稱量包裝控制系統(tǒng)的工藝過程與動作流程。(2)完成了水泥自動稱量包裝控制系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)能夠按預(yù)期的目標(biāo)正常地運(yùn)行。(3)全部程序均采用模塊化設(shè)計(jì)思想，程序的注釋和文檔也比較充足，不僅在設(shè)計(jì)時(shí)使結(jié)構(gòu)清晰，易于檢查和修改。而且為以后軟件的維護(hù)和改進(jìn)提供了方便。(4)對系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行了充分的考慮，加入了各種保護(hù)措施，盡量消除了各種可能的事故隱患。本設(shè)計(jì)對水泥自動稱量包裝控制系統(tǒng)只是做了一些初步工作，目前水泥自動稱量包裝控制系統(tǒng)功能還很不完善，還有許多問題尚待解決，如:(1)實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場情況有待于進(jìn)一步加強(qiáng)。在

60、下一步改進(jìn)中可以引入 CUD 攝像頭，將現(xiàn)場情形直接顯示到顯示器上，這樣就可以降低工人操作的復(fù)雜性，并使界面更加漂亮直觀。(2)控制系統(tǒng)中的故障診斷和故障處理應(yīng)進(jìn)一步完善。設(shè)計(jì)中采用了熱繼電器，變頻器與電機(jī)等也都有過熱恢復(fù)，擬在以后的設(shè)計(jì)中加入聲音報(bào)警功能，即當(dāng)變頻器或電機(jī)過熱時(shí)，程序利用蜂鳴器發(fā)出尖銳的聲音提醒操作員有故障發(fā)生，達(dá)到提高反應(yīng)速度、降低故障危險(xiǎn)性的目的。隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，生產(chǎn)力水平的不斷提高，人們對降低勞動強(qiáng)度、改善工作環(huán)境日益重視起來。在新的世紀(jì)，隨著我國各項(xiàng)事業(yè)的蓬勃發(fā)展以與知識經(jīng)濟(jì)所面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，水泥自動稱量包裝控制系統(tǒng)必將發(fā)揮越來越重要的作用，為國民生產(chǎn)產(chǎn)生不