1、摘 要傳統的機械設備與產品,多是以機械為主,是電氣、液壓或氣動控 制的機械設備。隨著工業水平的不斷開展,機械設備己逐步地由手動操 作改為自動控制,設備本身也開展成為機電一體化的綜合體。可編程序 控制器 (PLC是以微處理器為核心, 綜合計算機技術、 自動化技術和通信 技術開展起來的一種新型工業自動控制裝置。 經過 30多年的開展, 目前, 可編程序控制器已成為工業自動化領域中最重要、 應用最多的控制裝置, 己躍居工業生產自動化四大支柱 (可編程序控制器、 數控機床、 機器 人、 計算機輔助設計與制造 的首位。 其應用的深度和廣度已成為衡量一 個國家工業先進與自動化程度上下的標志。包裝碼垛自動生

2、產線適用于石油化工、化肥、糧食、港口等行業, 可對 PP 、 PE 粒子、 PVC 、化肥、糧食等粉狀、顆粒狀物料進行全自動包 裝碼垛作業,便于用戶儲存、運輸和銷售,全自動包裝碼垛生產線主要 由自動定量包裝機、自動上袋機組、封口系統、倒袋機、金屬檢測機、 重量檢驗機、檢選機、噴墨打印機、碼垛機等單元組成。通過可編程序 控制器、對整個生產線的工作過程進行自動控制,對運行過程中出現的 故障或供料缺乏,供袋不及時、出垛不及時等,進行聲光報警。該設備 具有操作簡單,運行可靠,維修方便等優點。根據用戶要求,配上通訊 接口和打印機、有打印日、月累計報表的功能。還可與上位計算機或觸 摸屏連接,對包裝碼垛自動

3、生產線實現實時監控、遠程診斷和網絡化管 理。關鍵詞:PLC ;控制系統;包裝碼垛自動生產目 錄緒 論 . 1一、 PLC 的背景 . 2(一 PLC 的產生 . 2(二 PLC 的應用現狀和開展趨勢 . 2(三包裝碼垛自動生產線的開展 . 3二、包裝碼垛自動生產線機械系統設計 . 4 (一包裝碼珠自動生產線系統組成 . 4三、氣動及真空系統 . 14(一氣動系統的結構 . 14(二真空系統 . 17四、 PLC 控制系統設計 . 18(一包裝碼垛自動生產線工藝流程 . 18(二程序控制邏輯 . 19(三 PLC 控制系統硬件設計 . 27(四 PLC 控制系統軟件程序設計 . 33結 論 .

4、34參考文獻 . 35致 謝 . 36附 頁 . 37緒 論在制造業高度繁榮、工業自動化蓬勃開展的今天,市場的變化、技 術的更替都無時無刻不在影響著工業自動化向前開展的方向。而依托用 戶的使用需求和使用習慣,邁向實用化無疑已經成為眾多工業自動化供 應商的主流選擇。作為制造業的配套行業,上個世紀的大局部時間里工業自動化在我 國的開展都沒有與主機行業同步進步,直到經濟繁榮、制造業水平大規 模提升后才開始得到了迅猛的開展。尤其在制造業飛速開展的今天,工 業自動化更加成為制造業開展不可或缺的重要力量。從產品的開展來看,自動化產品也在根據客戶的實際需要朝著多元 化的方向開展。一方面,自動化供給商可以為用

5、戶制定功能多樣的自動 化產品,產品可以集成多種自動化功能,并在結構上滿足多種客戶的不 同需求;另一方面,也會同時為客戶推出功能簡單的自動化產品,滿足 用戶的單一需要;同時,針對成規模的某個行業的用戶,自動化供給商 也會深入行業,推出更符合行業特性的產品。隨著工業自動化技術的開展與變化,以及實用性的加速,企業的自 動化系統功能也在逐步增加,作用也變得更加豐富。除了對生產過程進 行控制以外,還要擔負起把生產過程信息送到企業的管理系統以至雙方 雙向供給鏈上的任務,并進一步要和國際上“需與“供的動態信息 結合。這就決定了原來傳統的封閉式的系統模式必須得到改良,實現以 開放性、智能性和角色多元性為特征的

6、“新自動化系統。一、 PLC 的背景(一 PLC 的產生1968年,美國最大的汽車制造商通用汽車公司 (GM為滿足市場需 求,適應汽車生產工藝不斷更新的需要,提出了著名的十條技術指標公 開向社會招標,要尋求一種比繼電器更可靠,響應速度更快、功能更強 大的通用工業控制器。 1969年,美國數字設備公司 (DEC根據十條要求 研制出世界上第一臺可編程控制器 PDP-14,并在 GM 公司的汽車生產線 上首次應用成功。可編程控制器是以微處理器為核心,把電氣傳動和邏 輯控制、自動測量和調節、數據計算和處理有機地結合起來,具有豐富 的軟件資源的現代化工業自動化控制。 經過 30多年的開展, 現在可編程

7、控制器己經成為最重要、最可靠、應用場合最廣泛的工業控制微型計算 機。在可編程控制器中,充分應用了大規模集成電路技術、微電子技術 及通信技術,迅速地從早期的邏輯控制開展到進入位置控制、過程控制 等領域。用可編程控制器已經可以構成包括邏輯控制、過程控制、數據 采集、圖形工作站等的綜合控制系統。(二 PLC 的應用現狀和開展趨勢我國應用 PLC 還處于初級階段,而且局限于鋼鐵、化工、汽車、機 床、煤炭、電站等領域,其他行業的應用尚未普及,中國尚有廣闊的應 用領域等待開拓。我國 90%的 PLC 市場由國外占領,中、大型 PLC 中, 幾乎 100%是國外產品, 以美國 MOD 工 CON 公司、 G

8、E 公司、 西德 SIEMENS , 日本富士公司為主。我國的飲料包裝設備在許多方面采用了 PLC ,并取 得了非常好的效果。技術得到了飛速的開展,其技術和產品日趨完善。僅僅將 PLC 理解為開 關量控制的時代已經過去, PLC 不僅以其良好的性能滿足了工業生產的 廣泛需要,而且將通信技術和信息處理技術融為一體,其功能也日趨完 善。今后, PLC 將主要朝著以下兩個方向開展 :一個是向超小型專用化和 低價格方向開展:另一個是向高速多功能和分布式自動化網絡方向開展。(三包裝碼垛自動生產線的開展近幾年,傳統的機械系統和計算機控制相結合,能極大的提高工業 生產效率和企業的經濟效益,因此,結合機電一體

9、化技術,實現定量給 料的計算機定量控制是必然的開展方向。包裝碼垛生產線以 PLC 為控制 核心, 以觸摸屏為輸入設備, PLC 與變頻器通過 Profibus 總線進行通信, 完成對各電機轉速、轉向及各個接觸器、中繼器等的控制包裝碼垛生產 線簡單地講,它是由包裝機械和碼垛機械組成的,其中的主要局部還是包裝機械,碼垛機械是從包裝生產線上別離出來而開展起來的。其流程 圖如圖 1-1所示: 圖 1-1包裝碼垛生產線流程二、包裝碼垛自動生產線機械系統設計(一包裝碼珠自動生產線系統組成包裝碼垛自動生產線主要由以下各部機組成如圖 2-l 所示: 圖 2-l 包裝碼垛自動生產線 電子稱重機是包裝機起始部機,

10、其作用是完成物料的定值稱重、投 料等作業。本生產線采用凈重式電子稱重方式,這樣稱量結果不受容器 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 證生產線的包裝速度到達 800-1000包 /小時。整個稱重系統的動力源采 用氣動元件。給料系統采用氣動控制的二級投料方式,即稱重過程開始 時, 首先粗流料門完全翻開, 當進料量到達預先設定的粗進料值時 (一般 為總量的 80%-85%左右 ,粗進料氣缸復位,粗流料門關閉,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閉, 物料從該方形 孔中繼續投料,即開始細投料過程,當充填物料到達預置重量時,細投 料氣缸復位,細流料門

11、關閉,給料結束。秤體采用雙傳感器的并聯組秤 方式,秤體結構采用鋼絲懸拉等減振措施,可以提高稱重精度。排料系其結構如圖 2-2所示: 1. 卸料門 2. 稱重料斗 3. 稱重傳感器 4. 給料裝置 5. 落料箱 6. 分料箱 7. 儲料斗圖 2-2電子稱重機自動供袋機是由供袋器、吸袋器、袋子傳送器、接袋器、取袋器等 部件組成, 如圖 2-3所示。 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。當袋 倉中沒有袋子時備用袋倉中的袋子會被送袋機構整擦地自動送到供袋器 的袋倉中去。供袋器是兩工位板式結構,每一工位大約存儲 300個包裝 袋。帶有真空吸

12、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。 傳送器將袋子輸送到供袋機的斜板上。在導向板、 接袋器、吸盤和光電開關的作用下,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 裝袋定位在包裝機的中心線上,等待裝袋機將包裝袋取走。自動供袋機 供袋速度快,供袋質量穩定可靠,易于實現包裝工作的自動化。但機械 結構較復雜,且對袋子的材料、尺寸和質量以及往備用袋倉中碼放袋子 時袋口的方位等都有一定的要求。 1. 供袋器 2. 吸袋器 3. 袋子傳送器 4. 接袋器 5. 取袋器圖 2-3供袋機結構示意圖自動裝袋機是由過渡料斗、取袋開袋

13、夾送裝置、翻門縮口裝置、機 架等構成,如圖 2-4所示。過渡料斗是裝袋機聯接電子稱重機的過渡裝 置,它可以存儲一袋物料,提高電子稱重機的稱重速度,減小物料落差, 降低粉塵產生量,利于除塵,同時保證物料順利地導入裝袋機并防止裝 袋機產生的振動傳遞到電子稱重機上。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,同時將己裝好物料的料袋送到夾口整形機內。 在主氣缸行程兩端安裝有緩沖器,使主氣缸在行程端點得以緩沖并使裝 袋機振動減輕。翻門縮口裝置將送過來的料袋通過夾袋手

14、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,并在檢測系統檢測到料袋位置正確后向電子稱重機和過渡料斗 發出卸料請求指令,投下物料,完成裝袋。每次裝填完物料后翻門關閉, 夾袋手爪將袋口繃緊,松開,放到輸送機上,再由取袋夾送裝置在取袋 的同時夾送到夾口整形機內。 1. 機身 2. 取袋開袋夾送裝置 3. 取袋開袋吸盤 4. 縮口機械手 5. 翻門縮口裝置 6. 過渡料斗 7. 夾緊 氣缸 8. 大夾子轉位輸送機圖 2-4裝袋機結構示意圖轉位輸送機是由輸送機和料袋轉位機構組合而成。它是將緩停機送 來的料袋按預定的編組程序對料袋進行輸送和轉位。料袋的轉位是通

15、過 光電信號控制轉位裝置,在料袋輸送過程中使料袋實現的轉位。轉位輸 送機結構如圖 2-5所示,轉位速度快、安裝調試方便。在后序部機的工 作出現異常時,它可同緩停機一起停止運轉。機架是由兩根側梁通過定位橫梁用螺栓連接構成平面框架。并通過 支承橫梁用螺栓固定在高架平臺的主機架和側機架上。 機架上安裝著主、 從動滾筒和輸送帶的張緊裝置。傳動系統是由減速機傳動鏈輪副和主、 從動滾筒及輸送帶組成。輸送帶的張力是由張緊裝置來實現。轉位機構 由機架、轉位電機、轉軸、轉體、夾緊氣缸、夾板等組成。當料袋按工 作程序要求實現轉位時,夾緊氣缸伸出,帶動夾板將料袋夾住,轉位電 機帶動轉軸、轉體使料袋旋轉角度,當料袋不

16、需轉位時,氣缸將夾板收 回,夾板不擋料袋。1. 機架 2. 轉位電機 3. 轉軸 4. 轉體 5. 夾緊氣缸 6. 夾板 7. 大夾子圖 2-5轉位輸送機結構簡圖編組機是碼垛機組中的重要部機之一,對提高碼垛質量和速度起到 關鍵的作用。編組機的結構如圖 2-6所示,主要由輸送機、緩停板、前 擋板及左右擋板組成。輸送機主要由側梁、定位橫梁、皮帶托板、主、 從動滾筒、輸送皮帶、皮帶張緊裝置、減速電機、傳動鏈輪副和皮帶自 動調偏機構組成,并通過兩根支承梁用螺栓固定在高架平臺上。編組機 的工作原理是將轉位輸送機送來的料袋按碼垛要求實現 2-3編組和 3-2編組,即垛型每層為二袋豎、三袋橫或三袋橫、二袋豎

17、并交替進行。當 位于輸送帶入口處的光電開關檢測到一個料袋到來時,立即啟動減速電 機將料袋向前拖動到預定距離,而后停止運轉。在下一個料袋到來時, 光電開關又重新啟動電機重復上述動作。 當完成二袋豎放或三袋橫放時, 推袋裝置便把這組料袋推到緩停板上暫存。 如果計數到達一層 (二袋豎加 三袋橫或三袋橫加二袋豎 時,推袋裝置就將二局部料袋一起推到碼垛 區。 由于緩停板的設置減少一次來回推袋的時間, 從而提高了碼垛效率。 1,皮帶輸送機 2. 左、右擋板 3. 緩停板 4. 前擋板 5. 糾偏裝置 6. 光電開關圖 2-6編組機結構簡圖推袋壓袋機是提高碼垛機速度的關鍵部機之一。其結構如圖 2-7所 示,

18、主要由傳動機構 1、推袋小車 2、導軌 4、壓袋機支架 5、壓袋框 6等機構組成,其中 3為接近開關、 7為壓袋氣缸。傳動機構 1由減速電機、鏈輪副、主傳動軸、鏈條、張緊鏈輪等組 成。位于大框架上方的減速機通過鏈輪副帶動主傳動軸轉動,主傳動軸 又通過鏈輪鏈條拖動推袋小車 2沿導軌 4前后運動。主傳動軸和張緊鏈 輪分別安裝在大框兩端。在大框架上裝有一組接近開關,用于控制推袋 小車 2的停止位置和各段行成的運動速度。推袋小車 2由小框架、車輪、推袋氣缸及推袋板組成。推袋時推袋 氣缸使推袋板于鉛垂狀態,推袋小車在傳動鏈條拖動下向前運動時,推 袋板將料袋推至預定位置:動作完畢后推袋板抬起, 推袋小車退

19、回原位, 等待下一次推袋。壓袋機構由壓袋機支架 5、壓袋框 6及壓袋氣缸 7組 成。當推袋小車將料袋 (一層料袋 推至分層碼垛機位置時,壓袋氣缸動 作,并把料袋壓住,待料袋落到托盤上時,壓袋氣缸退回原位,使壓袋組機輸送帶上的半層料袋 (二袋豎或三袋橫 推至緩停板上后,推料小車 退回原位第二次將另一半層料袋連同緩停板上的半層料袋全部推到碼垛 區。整個推袋過程都是在位置信號控制下進行的,即其各段行程的運行 速度是不同的,從而保證了碼垛質量和工作效率。 1. 傳動裝置 2. 推袋小車 3. 接近開關 4. 導軌 5. 壓袋機支架 6. 壓袋框 7. 壓袋氣缸圖 2-7推袋壓袋機結構簡圖 分層碼垛機的

20、結構如圖 2-8所示,它是由滑板機構、整形裝置和端 擋板組成?；鍣C構由傳動系統 (包括減速電機、鏈輪副、傳動軸、傳動鏈輪、 張緊鏈輪、大框架和導軌等 和左、右滑板組成。 大框架由四個定位銷固 定在高架平臺立柱的四根支撐角鋼上。軸裝式減速電機通過鏈傳動帶動 左、右滑板沿導軌相向或相背運動,使左右滑板分開或合擾。傳動軸和用于控制左、右滑板的運動及停止位置。大框架對角線方向有一對光電 開關 1,用于檢測和控制升、降機的極限位置。整形裝置由支撐平板、整形氣缸、整形板、導向輥等組成。支撐平 板通過支撐桿連接到大框架上,氣缸和整形板均安裝在支撐平板上,在 左、右滑板上有料袋時,氣缸在光電信號控制下帶動整

21、形板伸出壓緊料 袋 (整形 ,當料袋落到托盤上后,氣缸便帶動整形板退回到原始位置。端擋板由擋板和支架組成。用于限制料袋在分層機上的位置,從而 保持良好的垛形。 1. 光電開關 2. 減速電機 3. 接近開關 4. 滑板機構 5. 整形裝置 6. 端擋板圖 2-8分層碼垛機結構簡圖升降機是實現分層碼垛的關鍵部機之一,其結構如圖 2-9所示。主 要由升降平臺、傳動機構和配重體組成。升降平臺 3主要由托盤支架,一對導向滾輪、一對限位滾輪等構件 組成。托盤支架是由縱梁、橫梁組成的一個四方形的平面框架,導向滾 輪、限位滾輪用滾輪支架裝在框架四角處。滾輪與高架平臺主機架的四四個調節螺桿與四根單排傳動鏈條相

22、連,傳動鏈條通過主傳動軸上的鏈 輪與配重體相連。傳動機構是升降平臺 3實現升降運動的動力源。主要由軸裝式減速 電機 4、傳動軸 5、鏈輪鏈條及托板組成。減速電機的正、反旋轉,使升 降平臺上、下運動。配重體7由鋼板焊接而成,其重量是根據升降機承 載的最大負荷確定的。這樣可以減少電機的驅動力和掣動力,并增加平 臺運行的平穩性。 1. 調節螺桿 2. 傳動鏈 3. 升降平臺 4. 減速電機 5. 傳動軸 6. 壓袋框 7. 配重體圖 2-9 升降機結構簡圖托盤倉是存儲托盤和向托盤輸送機供給托盤的部機,其結構如圖 2-10所示托盤主要有主要 1、機架 2、叉板 3、主氣缸 4、光電開關 5、霍爾倉有足

23、夠的強度和剛度。 叉板采用 16llmm 鋼板焊接而成。 保證了叉板有 足夠的強度、剛度支承托盤, 叉板上裝有橡膠墊,起到一定的緩沖作用。 主氣缸用以頂起托盤。側面還裝有兩個小氣缸,小氣缸控制叉板開合, 保證托盤的提取光電開關采用對射式光電開關,檢測托盤倉內托盤的存儲量,以保證托盤的及時供給?；魻栭_關與主氣缸同步運動,不同位置 的霍爾開關都將發出信號,以控制主汽缸的運動,并保證主汽缸與托盤 倉叉板動作的協調。 1. 機架 2. 叉板 3. 主氣缸 4. 光電開關 5. 霍爾開關 6. 光電開關圖 2-10托盤倉結構簡圖三、氣動及真空系統(一氣動系統的結構氣源處理裝置由排水過濾器、減壓閥、油霧器

24、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氣源處理裝置簡圖氣路系統由根本回路構成,根本回路由電磁閥、氣缸、管路、調速 器、消音器組成。電磁閥控制氣體通斷及執行機構換向。氣缸是執行機 構的根本元件,承當負載、輸出力及轉矩。調速器用來調節氣缸的運動 速度,以滿足負載的不同速度要求。消音器用來排除排氣噪聲,保護環 境。根本回路簡圖如圖 3-2所示: 圖 3-2根本回路簡圖 橫

25、進裝置是包裝機的重要組成局部,它的主要作用是在取袋裝置取 來袋子后,從兩側夾住袋口,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。該氣缸在返回 (或向前 運 動時,以高速移動,在接近行程終點附近某一點關閉閥門,使壓縮空氣 只能經過另一個狹窄的通道而限速, 氣缸移動速度便慢下來, 然后停住, 其運動速度及減慢下來的速度均由調速器調節,只要不產生振動即可。前后兩閥門的開關控制由配置在橫進裝置上的霍爾開關控制。橫進裝置 氣路簡圖如圖 3-3所示: 圖 3-3橫進裝置氣路簡圖 裝袋、夾袋、開袋口的氣路系統為根本氣動回路如圖 3-4所示。橫 進裝置上設置的開袋口吸盤,夾住

26、袋子送到料斗下面,夾袋機構夾住袋 口兩側后,向內側縮口的同時,開袋口機構張開,翻開袋口。度。假設真空度未到達設定值, 那么棄袋:假設到達設定值,那么發出投料信號。 這時,伸縮料門伸入袋口中卸料。棄袋有兩種情況:一是真空未到達設定值;二是伸縮料門擊偏或擊 倒了袋子。夾袋機構夾住袋口的同時,夾緊探測器便發出一個對袋子的探測信 號,夾緊之后檢測到袋子正常時,便發出投料信號。只有真空檢測及夾 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,開口吸袋器不再吸著袋 子,返回初始位置。夾緊檢測器的設定值為 :2kg/cm(相對 。真空檢測器的設定值為

27、 :300mmHg以上。 圖 3-4裝袋、夾袋、開袋口氣路簡圖 碼垛機氣路系統中重要局部為托盤倉大氣缸升降系統。氣缸下降、 中停由換向閥通斷實現,該系統為進氣節流調速系統,如圖 3-5所示: 圖 3-5碼垛機氣路簡圖除了上述裝置的氣路系統, 其它裝置均為根本回路。 如電子稱重機、 吸袋、取袋等。(二真空系統真空系統由真空泵、真空電磁閥、真空檢測器、真空管路等組成。 它是包裝機的主要局部之一,其主要功能是吸袋及開袋等。真空泵是真 空系統的心臟,提供真空能源,真空電磁閥承當真空線路的通斷,真空 檢測器承當檢測真空壓力,并發出卸料信號。四、 PLC 控制系統設計(一包裝碼垛自動生產線工藝流程包裝碼垛

28、自動生產線可自動完成稱重、供袋、取袋、裝袋、縫口、 輸送、金屬檢測、重量檢測及碼垛等功能。全自動包裝碼垛生產線的機 械系統主要包括全自動稱重單元、包裝單元、 輸送檢測單元、碼垛單元。 其主要工藝流程如下:物料自儲料斗進入包裝秤的給料裝置,通過粗、 細給料、 實現粗、細兩級加料。當秤斗中的物料重量到達最終設定值時, 稱重終端發出停止加料信號,待空中的飛料全部落入秤斗后此次稱重循 環結束。此時電子包裝秤等待裝袋機的投料信號。 當自動裝袋機完成上袋后, 發出訊號,使稱重箱翻開卸料翻門,向包裝袋內投料,卸料后稱重箱關 閉翻門,裝袋機張開夾袋器,包裝袋通過夾口整形機和立袋輸送機進入 自動折邊機,包裝袋經

29、折邊后,進入縫口機,當設在縫口機旁邊的光電 開關檢測到包裝袋后,縫紉機開始工作,縫合包裝袋,當包裝袋離開縫 紉機后,縫紉機停止,并自動切斷縫合線。包裝袋經過倒袋整形機進入 金屬檢測機及重量復檢機,如果檢測不合格,在包裝袋通過自動撿選機 時將被剔除, 而合格的包裝袋那么順利通過自動撿選機, 再經噴墨打印機、 過渡輸送機、緩停機等設備,將包裝袋輸送到碼垛單元,由轉位機根據 碼垛工藝要求將料袋依次按“ 2袋豎 -3袋橫和“ 3袋橫 -2袋豎循環 做轉位處理。這樣包裝袋便以 2袋直或 3袋橫的形式進入編組機,最后 由碼垛機將包裝袋堆碼到托盤上,一般以碼 8層為一垛。碼垛完成后, 垛盤輸送機將其輸送出碼

30、垛區,停放在叉車區域垛盤輸送機上。碼垛機 所使用的托盤由托盤倉和托盤輸送機根據程序自動提供。圖 4-1全自動包裝碼垛機生產線工藝流程圖(二程序控制邏輯1.自動供袋控制邏輯當吸袋垂直氣缸電磁閥接通時,氣缸開始下降,同時吸袋真空裝置 接通,當吸袋真空閥到達設定值時,吸袋垂直氣缸開始上升,吸盤吸住 袋子上升,上限位開關翻開后,傾斜氣缸電磁閥接通,使垂直氣缸傾斜, 把袋送入供袋輥子,斜限位開關閉合后,傾斜氣缸停止運動,吸袋真空 吸盤斷真空,袋子開始進入供袋輥子。同時,傾斜氣缸開始返回,完成 吸袋操作,這個過程不斷重復進行。自動供袋流程圖如圖 4-2所示: 圖 4-2自動供袋流程圖2.自動取袋控制邏輯袋

31、子通過供袋輥子送到斜托板上,當斜托板上的光電開關檢測到袋 底時,支持袋底的斜托盤開始下降,當光電開關檢測到袋口時,斜托板 上的防滑吸盤吸住袋子。這時橫進裝置應在生產線取袋位置,如果不在,應向該方向移動, 移動過程中,由減速開關控制減速運動,由到位限位開關控制到位。到 位后,磕頭裝置傾斜,由限位開關限位,同時起動真空電磁閥,實現真 空吸袋,經過延時,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,這個過程重復進行。自動取袋流程圖如圖 4-3所示:圖 4-3自動取袋流程圖3.自動裝袋控制邏輯這時開袋、抱板與大夾子應處于張開位置,橫進裝置向包裝線取袋 方向移動,同時移動過程中有減速過程

32、,到位后,限位開關閉合,抱板 與大夾子閉合。當夾抱限位開關閉合后,料斗下縮口夾子應張開,同時 取袋裝置真空翻開,橫進裝置向包裝線裝袋位置移動,同樣經過減速過程,然后由限位開關控制到位,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。 同時空袋子袋口被大夾子夾緊,這時縮口夾袋壓力接通,縮口夾子 如果沒有夾住袋子或沒有把袋口翻開,縮口夾子那么松開,開袋真空和夾 袋壓力斷開,然后進行吹袋操作。如果通過加緊壓力檢測袋子被夾住,真空開袋把袋口確實翻開,那么 關閉真空和壓力裝置,卸料門翻開,進行裝袋操作。從放料門插入,翻開袋口,然后秤卸料總定時器開始起動,總定時 器的時間設定為裝袋、

33、拍打、墩實的時間,當定時到裝料總時間的三分之二時,拍打板上升,進行墩實?？偟亩〞r時間到后,放料門關閉,裝 料操作完畢。自動裝袋流程圖如圖 4-4所示: 圖 4-4自動裝袋流程圖 4.折邊、縫口控制邏輯橫進裝置向包裝線裝料方向移動,經過減速過程,橫進裝置到位,當橫進裝置向包裝線裝料方向移動時,同時把裝滿料的袋子送到輸送帶上,進行折邊、縫袋口操作。這樣完成送袋操作,此后重復上述各 種操作。折邊縫口流程圖如圖 4-5所示: 圖 4-5折邊縫口流程圖 5.轉位 /編組控制邏輯由編組傳輸光電開關 PHI.3對袋數進行計數,然后根據計數結果來 確定轉位機的動作,當計數值為 0-2和 7-10時,轉位機動作

34、使袋轉位 90“。當計數值為 3-6時,轉位機不動作,使袋直接通過轉位機。當計 數值為 3、 5、 7和 10時,激發編組機滿有效。當計數值為 5和 10時, 激發層滿有效。料袋至編組傳輸位,編組傳輸電機運轉。轉位傳輸電機的運轉由編狀態。緩停機的運轉由轉位機和緩停機是否占位有關,其中兩者都占位 時,緩停機暫停傳輸。轉位、編組流程圖如圖 4-6所示:圖 4-6轉位、編組流程圖6.推袋 /分層控制邏輯編組機滿信號激發一次推袋動作,推袋前進之前,推袋擋板關閉。 假設滿半層時,推袋到滑臺位置,推袋擋板翻開,然后推袋機返回:當滿 一層而且分層機空時,推袋機推倒前端位置,推袋擋板翻開,然后推袋 料袋進入分

35、層機后,側面整形擋板合上,然后壓袋機向下壓袋。假設 托盤處于分層碼垛位置時,分層機翻開,升降機開始下降,壓袋機壓到 位后,壓袋和側面整形氣缸返回,升降機停止下降。 假設分層機空 (分層滿 光電開關 PH2.2為 OFF和壓袋機返回到位,分層機開始關閉。推袋、分 層流程圖如圖 4-7所示: 圖 4-7推袋、分層流程圖 7.升降機控制邏輯分層機動作和分層機滿光電開關 PH2.2觸發一次層計數,升降機根 據層計數結果確定是否排垛。假設層數小于 8時,進行分層碼垛動作:當空托盤到達待碼垛位置時,升降機開始上升,到達上限位或升降機 上臨界光電開關 PH2.3為 0時,停止上升,等待分層碼垛。升降機根據

36、所碼層數確定是否排垛,當碼完 8層后,升降機下降到達下限位置后,停止下降,并觸發托盤輸送機排垛。當排垛未完成時,升降機上升或下 降動作均無效。升降機控制流程圖如圖 4-8所示: 圖 4-8升降機控制流程圖 8.托盤和垛盤輸送機控制邏輯當升降機排垛時,托盤和垛盤輸送機是否起動排垛,取決于垛盤位啟動排垛輸送。當實垛盤未到達垛盤輸送機時,托盤輸送機繼續運轉。 假設空托盤到位和排垛完畢后,托盤輸送機停止運轉。然后,啟動托盤倉 動作,自動放一個空托盤到待傳托盤位置上。當垛盤叉裝位置或垛盤緩沖位置有空而托盤輸送機占位時,垛盤輸送機將自動啟動運行,將實垛盤送到垛盤緩沖位置上。托盤、垛盤輸送 流程圖如圖 4-

37、9所示: 圖 4-9托盤、垛盤輸送流程圖 (三 PLC 控制系統硬件設計PLC 控制系統是全自動包裝生產線的核心部位,而在包裝過程中, 動作多,運動復雜,這就是要求控制系統具有很高的可靠性、良好的節 能措施、很強的故障診斷能力,確保生產的穩定運行。由于包裝生產線 的各種控制為開關量,動作關系復雜, I/O點數較多,選擇日本三菱公要靈活地組合成最正確的配置。1.硬件配置硬件配置包括 FXZN 根本單元、 FXZN 擴展單元、 檢測元件 (光電開關、 接近開關、 真空開關等 、 人機操作界面 (按鈕、 指示燈等 、 控制元件 (交 流接觸器、變頻器、電磁閥等 以及執行元件 (電機和氣缸等 。2.

38、FXZN 系列 PLC 輸入輸出擴展方法FXZN 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。其主機稱為根本單元,為主機備有可擴充輸入輸出點 數的“擴展單元 (電源 +I/0和擴展模塊 (I/0 ,此外,還可以連接特殊 擴展設備,用于特殊控制。其中,根本單元型號名稱形式為 FXZN- -型, -為輸入輸出 總點數,可以為 16、 32、 48、 64、 80、 128,在總點數中輸入輸出點數 按照 l :1分配。輸出形式可以是 R 、 S 和 T , R:繼電器輸出, S :三端雙 向可控硅輸出, T :晶體管輸出。該單元使用 ACIOO/ZOOV電源、

39、 DC24V 輸入,通常不需要設置。如 FXZN-48MR-001,表示該 PLC 的輸入輸出點 數均為 24, 輸出形式是繼電器輸出, 使用 AC 電源 DC 輸入, 為根本單元。 擴展單元型號名稱形式為 FXZN- -,待定參數參看根本單元型號的解 釋,不再贅述。擴展模塊型號名稱形式為 FXZN- -,其中 -為輸 入輸出總點數,圖為輸出形式,可以是 EX 或 EYR 或 EYT 或 EYS ,表示擴 展模塊是僅擴展輸入點或者僅擴展輸出點,如 FXZN-16EYR ,說明該模塊 可以擴展 16個繼電器輸出點。在組織 FXZN 系列時,須考慮下述各點 :能超過 184點 DC24V 電源和

40、DCSV 電源的容量, 根本單元和擴展單元內部 裝有電源, 可以對擴展模塊供給 DC24V 電源, 對特殊模塊供給 DCSV 電源, 因此擴展模塊和特殊模塊的耗電量應該控制在根本單元及擴展單元的電 源范圍以內。對于 FXZN 根本單元, 外接特殊單元和特殊模塊的數量, 最多不超過 8臺。關于輸入輸出序號的編號問題, FXZN 系列 PLC 使用如下的編號方 法:(1 輸入繼電器 (X輸出繼電器 (Y的序號是由根本單元開始, 按連 接順序分配八進制數碼;(2 特殊擴展設備和 PLC 使用 PLC 的 FROM 和 T0指令進行數據信息 交換,但是輸入輸出繼電器不占序號;(3 功能擴展板, FXZ

41、N-CNV-IF 型轉換電纜, 和輸出輸入點數無關。 3.具體的輸入輸出擴展根據對于本生產線的分析,系統需要約 130個輸入點、 160個輸出 點,總的點數約在 290個左右,加上一定的點數裕量,系統總的輸入輸 出點數應該配置在 320點左右, 而 FXZN 系統最大的點數是 256點, 所以 決定采取分段控制,將整個系統分成 2段,前一段從電子稱重機到噴墨 打 印 機 , 使 用 一 個 PLC 系 統 控 制 , 具 體 的 擴 展 方 法 是 FXZN-128MR+FXZN-48E各 -臺,共有點數 176個,輸入點 88個,編號范 圍是 X000-X127,輸出點 88個,編號范圍是

42、YOOO-Y127:剩下的后面作 為一個控制系統,使用 FXZN-128MR+FXZN-16EYR,總點數 144個,輸入 點數 64個, 編號范圍是 XO00-x077, 輸出點 S0個, 編號范圍是 Y000-YI17。 這樣系統的總點數為 320點,其中輸入點 152個,輸出點 168個,可以哈爾濱職業技術學院印制 圖 4-10 I/O擴展連接示意圖4.分配輸入 /輸出點一般輸入點與輸入信號、輸出點與輸出控制是一一對應的。分配好 后,按系統配置的通道與接點號,分配給每一個輸入信號和輸出信號即 進行編號。 FXZN 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

43、器可自由選擇,與輸入點對應的即為輸入繼電器,與 輸出點對應的即為輸出繼電器。全自動包裝碼垛生產線控制系統包裝部 分及碼垛局部輸入輸出接口如表 4-11所示: 哈爾濱職業技術學院印制 哈爾濱職業技術學院印制哈爾濱職業技術學院印制5.控制系統供電原理圖本系統供電電源采用三相四線制上機供電。供電電源等級為 AC380士 5%, 50Hz 。上機電源經總的低壓斷路器“ QFO 為整機供電。其中 QFI 給 包 裝 部 分 電 機 Ml.1-M10.1提 供 電 源 , QFZ 給 碼 垛 部 分 電 機 Ml1.1-MZO.1提供電源, QF3給變頻器和電機 M21.1-淞 5.1提供電源, QF4為打印機、金檢、重量復檢提供電源。整機的接地保護與系統的接 地保護網相聯接。 系統供電原理圖見圖 4-12, 電機控制電路圖見圖 4-13: 圖 4-11系統供電原理圖圖 4-12電機控制電路圖(四 PLC 控制系統軟件程序設計包裝碼垛自動生產線控制系統是基于 PLC 集成控制的系統, 根據本 節表達的內容中的系統整體控制流程圖及系統的輸入和輸出信號,來編 制 PLC 的梯形圖。 PLC