包裝自動線課程設(shè)計含全套資料

1、目 錄引言 11 課題說明11.1 課題簡介 11.1.1包裝自動線結(jié)構(gòu) 11.1.2包裝控制線自動要求 21.2 課程設(shè)計的目的 42 課題任務(wù)分析 53 控制方案設(shè)計 53.1 任務(wù)分析 53.1.1控制要求分析 53.1.2控制方案63.2 設(shè)計主電路63.2.1主電路圖 73.2.2電器元件明細(xì)表 73.2.3 I/O分配表 83.2.4 I/O端子接線圖 94 控制流程分析94.1 流程圖 105       設(shè)計小結(jié)12參考文獻(xiàn) 136      附 錄14引言 包裝自動線

2、可以實現(xiàn)產(chǎn)品的自動計數(shù)，移動的功能并可以自動切換手動系統(tǒng)，實現(xiàn)包裝線的各種輸送包裝要求，為了實現(xiàn)這一自動化要求，需要設(shè)計一個包裝自動線控制系統(tǒng)，本課題對此作了深入的研究，并初步實現(xiàn)了上述要求。 1、課題說明1.1課題簡介 1.1.1包裝自動線結(jié)構(gòu)包裝自動線是依據(jù)包裝工作過程要求而設(shè)計制造的一種高效率自動化設(shè)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(qū)動，分離產(chǎn)品的擋板機構(gòu)和退出產(chǎn)品的推送機構(gòu)采用氣動系統(tǒng)驅(qū)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(shè)備。包裝自動線

3、輸送帶持續(xù)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)編碼器計算進(jìn)入包裝工作臺的產(chǎn)品數(shù)目，擋板機構(gòu)在計數(shù)產(chǎn)品達(dá)到指定數(shù)目（4個）時上升，擋住后面的產(chǎn)品；推板機構(gòu)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(jié)構(gòu)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

4、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；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(dá)檢測位置，檢測傳感器信號出發(fā)計數(shù)；到達(dá)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(dá)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

5、電機為2.2KW，擋板機構(gòu)與推板機構(gòu)由氣壓系統(tǒng)驅(qū)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(guān)控制。電器元件工作關(guān)系如表所示電器元件工作關(guān)系表工步擋板推板輸送帶主令電器YV1YV2YV3YV4M1啟動+SB2產(chǎn)品計數(shù) SQ6，SQ1，SQ4擋板上升+C推板前移+SQ5推板后移+SQ3擋板下降+SQ2（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(yīng)急操作功能具有照明，指示燈輔助功能。1.2課程設(shè)計的目的 機電傳動控制課程設(shè)計為

6、該課程的實踐環(huán)節(jié)，在本課程設(shè)計的過程中，通過課程設(shè)計實踐環(huán)節(jié)鞏固和加強<機電傳動控制>課程所學(xué)習(xí)的知識，掌握課程知識實際應(yīng)用的能力。使學(xué)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(xué)知識，進(jìn)行簡單控制系統(tǒng)設(shè)計，PLC控制程序設(shè)計，增強編程軟件使用的能力。2、課題任務(wù)分析2.1設(shè)備機構(gòu)組成分析:依據(jù)包裝自動線控制系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)書分析可知：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(qū)動，分離產(chǎn)品的擋板機構(gòu)和退出產(chǎn)品的推送機構(gòu)采用氣動系統(tǒng)驅(qū)動，由電氣控制系統(tǒng)實現(xiàn)工作自動循環(huán)的控制。設(shè)備工作過程分析：包

7、裝自動線輸送帶持續(xù)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)編碼器計算進(jìn)入包裝工作臺的產(chǎn)品數(shù)目，擋板機構(gòu)在計數(shù)產(chǎn)品達(dá)到指定數(shù)目（4個）時上升，擋住后面的產(chǎn)品；推板機構(gòu)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(shè)計3.1任務(wù)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，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)

8、品；擋板與推板在原位，待包裝產(chǎn)品到達(dá)檢測位置，檢測傳感器信號出發(fā)計數(shù)；到達(dá)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(dá)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(shè)備條件和控制要求分析結(jié)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(guān)量控制（2）基于設(shè)備自動工作的要求，選擇PLC為主要控制器件構(gòu)成控制系統(tǒng)由于控制對象為單機設(shè)備，控制系統(tǒng)屬于小型系統(tǒng)，因此選用三菱公司型號為FX3U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(zhuǎn)動。電動機無制動控制；（2

9、） 電動機驅(qū)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(guān)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(shè)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(qū)動系統(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。3.2.1主電路圖3.2.2電器元件明細(xì)表符號名稱及用途符號名稱及用途SB1總停按鈕YV3、YV4推板移動電磁閥電磁鐵SB2啟動按鈕VC整流器SB3輸送帶點動按鈕TC變壓器SB4擋

10、板上升點動M1輸送帶電動機SB5推板前移點動M2氣泵電動機SB6推板后移點動KM1輸送帶接觸器SB7擋板下移點動KM2氣壓系統(tǒng)接觸器SB8停止自動循環(huán)按鈕KM3檢測器接觸器SB9恢復(fù)自動循環(huán)按鈕QFPLC電源開關(guān)SA1自動/手動選擇開關(guān)QS電源隔離開關(guān)SQ1產(chǎn)品到位檢測HL1氣壓系統(tǒng)指示燈SQ2、 SQ3推板前、后移極位開關(guān)HL2輸送帶電機指示燈SQ4旋轉(zhuǎn)編碼器HL3自動運行指示燈SQ5、SQ6擋板上升、下降極位開關(guān)HL4手動指示燈FR1、FR2電機過載保護熱繼電器FU1、FU2、FU3FU4、FU5、FU6短路保護熔斷器YV1、YV2、擋板移動電磁閥電磁鐵PLC選型設(shè)計 本系統(tǒng)選用三菱公司型

11、號為FX3U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SB1X00總停按鈕HL1Y00氣壓系統(tǒng)指示器SB2X01啟動按鈕HL2Y01輸送帶電機指示燈SB3X02輸送帶點動按鈕HL3Y02自動運行指示燈SB4X03擋板上升點動HL4Y03手動指示燈SB5X04推板前移點動YV1Y04控制擋板上升電磁鐵SB6X05推板后移點動YV2Y05控制擋板下降電磁鐵SB7X06擋板下移點動YV3Y06控制推板前移電磁鐵SB8X07停止自動循環(huán)按鈕YV4Y07控制推板后移電磁鐵SB9X10恢復(fù)自動循環(huán)按鈕KM1Y10輸送帶接觸器SA1X1

12、1自動/手動選擇開關(guān)KM2Y11氣壓系統(tǒng)接觸器SQ1X12產(chǎn)品到位檢測KM3Y12檢測器接觸器SQ2X13推板后移極位開關(guān)SQ3X14推板前移極位開關(guān)SQ4X15轉(zhuǎn)動編碼器輸入SQ5X16擋板上升極位開關(guān)SQ6X17擋板下降極位開關(guān)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(jìn)控制。步進(jìn)控制采用狀態(tài)轉(zhuǎn)換的方式簡化控制條件，使得控制程序設(shè)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(jìn)控制，其控制流程設(shè)計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：5、設(shè)計小結(jié)機電傳動對于整個控制系統(tǒng)起著非常重

13、要的作用，一個優(yōu)秀的控制系統(tǒng)可以在工業(yè)使用中發(fā)揮許多意想不到的作用，其中自鎖與互鎖的環(huán)節(jié)增強的系統(tǒng)的安全性，觸點系統(tǒng)在整個控制系統(tǒng)中更是使系統(tǒng)按照流程圖完善的運行。此次課程設(shè)計我們設(shè)計的是一個自動包裝控制系統(tǒng)，需要自動控制運行的部分及手動控制的系統(tǒng)，所以在設(shè)計中要加入互鎖的環(huán)節(jié)來保證自動控制系統(tǒng)的自動運行時手動控制進(jìn)行鎖住，和在手動運行中自動系統(tǒng)的鎖住。在設(shè)計初期，我們很難下手，雖然我們學(xué)習(xí)了一個學(xué)期的PLC，但是很少獨自設(shè)計PLC，對于這方面的經(jīng)驗很是欠缺。我們仔細(xì)閱讀了課程題目的要求，并互相討論，查閱了許多資料，通過對資料上的一些范例的仔細(xì)研究，逐漸對我們課程題目找到了解決的辦法并編寫了流

14、程圖和SFC，其中在編寫中我們遇到了很多問題，對于I/O接口的分配以及SFC的編寫都遇到了很多問題，其中我負(fù)責(zé)的任務(wù)就是I/O接口圖，做的時候由于對FX2N不是很了解，第一次分配的時候分配的很不合理，第二次的時候就找到了一些規(guī)律并分配的合理，使用起來感覺既比較清晰了，對于下面的編程都會有一定的影響。此次課程設(shè)計，我們通過對自動包裝控制系統(tǒng)的設(shè)計，對于PLC的理解更深入了，在完成課程要求的情況下心里更是得到了很大的滿足感，在以后的學(xué)習(xí)生活中對于挑戰(zhàn)更加有個信心！在調(diào)試的過程中我們遇到了很多問題，因為對調(diào)試軟件的不熟悉，在新建的過程中我們選擇了FX3U的調(diào)試模塊，發(fā)現(xiàn)軟件不能執(zhí)行調(diào)試，但是我們在實

15、際中選擇的就是FX3U的型號，后來我們查閱了資料，改用了FX2N的型號發(fā)現(xiàn)終于可以調(diào)試成功了。調(diào)試過程中我們發(fā)現(xiàn)了初始化有一些欠缺的地方，通過修改，終于可以滿足要求了。在最后的時候，歐老師對我們組的課程設(shè)計進(jìn)行了檢查，對我們進(jìn)行答辯，歐老師發(fā)現(xiàn)我們在系統(tǒng)安全急停的模塊缺少編程，我們也當(dāng)時就發(fā)現(xiàn)了不對的地方。老師給我們提供了指導(dǎo)并最終實現(xiàn)了急停的編程。發(fā)現(xiàn)問題并改正錯誤是我們進(jìn)行課程設(shè)計的目的，只有這樣我們才能在課程設(shè)計中找到自己的不足并最終解決，提升自己對可編程程序設(shè)計的理解，提高自己的設(shè)計水平！參考文獻(xiàn)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