生产线自动装箱系统控制 2.docx

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生产线自动装箱系统控制2

南京工程学院

课程设计说明书（论文）

题目

生产线自动装箱系统控制

课程名称

机电传动控制课程设计

院（系、部、中心）

机械工程学院

专业

机械设计制造及其自动化

班级

机制121

学生姓名

学号

设计地点

工程中心2-201

指导教师

设计起止时间：

2015年6月8日至2015年6月12日

引言

在现代化的工业生产过程中，常常会遇到要对工业产品进行包装和计数的活动，如果完全依靠人力去完成的话，无疑是一件工作量很大的事，不足以满足现代工业化的要求。

为了适应现代化的工业发展，并且要对产品进行计数以及包装，就要设计出一套完整的自动化生产线，实现智能化。

本文将完整的介绍如何利用，机电传动控制这门学科，进行设计一套实现生产线自动装箱系统控制的程序，并介绍有关元器件的有关功能。

1.任务说明

1.1课程简介

生产线自动装箱系统在自动化生产过程中是常用的终端设备，系统通常由传送带机构、产品检测计数控制和产品的装箱运送部件组成。

传送带一般采用电动机驱动，包装箱移动机构可以采用电动机驱动,也可以采用液压系统驱动。

1.2课程设计的目的

本次课程设计为《机电传动控制》的实践环节，在本课程设计的过程中，通过课程设计实践环节巩固和加强<机电传动控制>课程所学习的知识，掌握课程知识实际应用的能力。

学会运用机电传动控制的原理和分析问题，解决问题的方法。

同时在设计过程中，综合已学知识，完成简单完整的控制系统设计，以增强控制系统设计能力；完成PLC控制程序设计，增强编程软件使用的能力；并在联机程序调试过程中，增强实际操作能力。

2.任务分析

2.1设备机构的组成分析

本题目针对图一所示的自动装箱设备设计相应的电气控制系统。

图示自动装箱系统由成直角分布的2条传送带组成，1条为输送带输送产品，另一条输送带输送包装箱。

产品装箱过程中需要对产品进行计数，每五十个产品为一箱。

包装箱输送带将空包装箱送到装箱位置，并将满箱移除。

系统中输出带由电动机驱动，使用光电开关对装箱产品进行计数，通过行程检测包装箱是否到达预定位置。

系统设备及运动部件工作循环如图一所示

图一自动装箱系统设备结构图

2.2自动装箱系统的工作过程

自动装箱系统的工作过程如图二所示，启动输送带1后，产品被送往装箱位置，并经过光电开关计数时进行计数，计数后产品调入包装箱内。

当计数达到给定的数值后，输送带1停止运转，输送带2启动运转，将装满产品的包装箱移除装箱位置，而将空的包装箱移入装箱的位置，当包装箱达到预定的位置，输送带2停止运转，由此结束一次装箱的工作循环

图二物品输送系统工作过程

3.控制方案的设计

3.1控制要求

自动装箱系统的控制要求，是通过满足自动装箱系统的工作要求形成的，控制系统的功能必须满足自动装箱系统所有的工作要求。

自动装箱系统的工作要求。

自动装箱系统的工作要求包含三个方面，工作方式要求，工作过程要求，安全稳定的工作要求。

1.自动装箱系统的控制要求

为了保证物品输送系统能够正常的工作，要求其具备两种工作方式：

（1）整机全自动循环工作

（2）输送带可以点动向前调整

2.自动装箱系统自动工作过程要求

自动装箱系统工作过程是正常工作时整机全自动循环的运转过程，自动装箱系统自动过程需要满足如下的要求：

（1）当检测到输送带2在装箱位置有空箱，可以启动自动装箱过程；

（2）检测技术装箱产品到达预定数值，停止输送带1;移动机构将工件推入输送带2；

（3）检测到输送带2空箱位置有空箱，1秒后，输送带2启动，输送空箱到达产品装箱位置，同时移除装满产品的包装箱；

（4）结束一次装箱循环工程，进入下一次装箱循环工作，工作结束后关闭系统，停止工作；

3.自动装箱系统控制元件配置与工作要求

自动装箱系统输送电机为1.2KW，自动循环工作时，工作的状态切换由行程开关，光电开关控制。

电器元件关系如表一所示

表一电器元件工作关系表

工作状态

（工步）

输送带电机

主令电器

M1

M2

输送带1运行，产品装箱

+

SQ2、SQ3

输送带1停止，延时1秒

SQ1

输送带2运行

+

KT1

输送带2停止

SQ2

（输送带1运行）

+

SQ3

4.物品输送系统安全稳定工作要求

（1）具有运动部件间安全工作的连锁功能；

（2）具有位置保护功能（如极限位、越位、相对位置保护）

（3）电器控制系统具有短路，电动机过载等保护功能

（4）具有应急操作功能

（5）具有照明、指示灯辅助功能。

3.2设计主电路

自动装箱系统主要有两部分组成：

即电动机驱动系统（主电路）和PLC设备构成的控制电路，又由于PLC电路为直流电通信，所以在主电路中需要将交流电转变成直流电，即在主电路中添加整流器进行变压。

电路里面也要将电路进行各种保护措施，直接与支流电源相接时添加熔断器FU1、FU2进行短路保护，电动机附近也需要热继电器FR进行保护过载，在整流之后，为了更好地进行PLC内稳定地运算，添加熔断器FU3短路保护，另外，整流器附近也需要FU4短路保护。

电动机驱动电路三相电源供电，线电压为380V，PLC主机工作电源为交流电源，电压为220V；主流接触器线圈使用交流电源，电压为220V,电磁阀的电磁铁使用24V直流电源,主令控制电器及行程开关等使用24V直流电源。

设计好的电路图如图三所示

图三自动装箱系统主电路图

3.3PLC选型

由设备条件和控制的要求分物品输送系统信号分为输入信号和输出信号两大类，其中，输入的信号又包括主令控制信号和传感器信号，输出信号包括控制交流接触器工作线圈信号，控制电磁阀和电磁铁的信号和各种照明灯，此电路图，涉及到11个按钮开关和6个行程开关以及1个选择开关，2个输出继电器和8个灯泡，以及一个热继电器，依据条件和PLC规格，选用FX2N-48MR-001（输入输出点24/24，继电器输出），根据所选择的型号，电器元件明细见表二。

表二电器元件明细表

符号

名称以及用途

符号

名称以及用途

M1

输送带1的电动机

HL1

输送带1工作指示灯

M2

输送带2的电动机

HL2

输送带2工作指示灯

KM1

输送带1电动机启动接触器

HL3

照明指示灯

KM2

输送带2电动机启动接触器

FR1

电动机1过载保护

SQ1

输送带1光电开关

FR2

电动机2过载保护

SQ2

输送带2空箱起点行程开关

FU1

短路保护熔断器

SQ3

输送带2空箱终点行程开关

FU2

SA1

输送带1选择开关

FU3

SB1

总停开关

FU4

SB2

启动按钮

FU5

SB3

输送带2电动开关

VC

整流器

SB4

输送带1点动开关

QF

PLC电源开关

TC

控制变压器

QS

电源隔离开关

3.4I/O分配表

电器元件信号与PLC通道分配的目的是为每一个需要PLC处理的设备信号获得进入PLC的通道和存放信号状态的地址，根据选择的PLC型号，分配的情况如表三所示

表三电器元件信号与PLC连接的通道分配表

输入

输出

元件

通道地址

说明

元件

通道地址

说明

SB1

X000

紧急停止按钮

HL1

Y001

传送带1运动指示灯

SB2

X001

启动按钮

HL2

Y002

传送带2运动指示灯

SB3

X002

输送带2点动按钮

HL3

Y003

照明灯

SB4

X003

输送带1点动按钮

KM1

Y004

传送带1启动接触器

SQ1

X004

光电开关

KM2

Y005

传送带2启动接触器

SQ2

X005

空箱起始地点限位开关

SQ3

X006

空箱到达地点限位开关

SA1

X011

手动自动选择开关

3.5I/O端子接线图

端子接线图如图四所示

图四I/O端子接线图

4.控制流程分析

4.1功能流程图

使用SA进入选择自动装箱控制系统进入手动或是自动，根据不同的状态进入不同的工作状态。

触发状态器S30进入手动的控制状态，触发器S20进入自动的控制状态。

行程开关SQ的触电，时间继电器触电T0等为各状态触发器。

功能流程图如图五所示。

图五功能流程图

4.2梯形图

将各个工序和流程分析完毕后，就可以对系统开始进行程序的输入操作，利用三菱编程软件GXDeveloper对系统进行梯形图汇编，打开三菱编程软件GXDeveloper，新建窗口，按要求编程，为防止编程后程序无法一次性转换，建议部分转换，部分编程，梯形图如图六所示

图六梯形图

4.3指令表

继梯形图完善之后，就可以将梯形图进行转换，转换成指令的形式，以方便检阅，将指令表截图：

如图七所示

图七指令表

结论

经过一个星期的实习，使得我对于机电传动控制这门课又有了新的认识，对于PLC功能的强大有一个更深的认识，虽然每天只能在机房里呆上半天，我们大家都在有限的时间里面，加紧对于各自课题的研究。

在这个研究过程中，我们遇到了如下的问题

1．如何进行点动的控制

由于一开始对于课题的要求的不熟知，我们设计的时候没有考虑到机械要进行点动的设置，以及实际运用中存在的问题，后来在仔细的阅读了要求，以及对于实际工业操作中可能遇到的问题，我们都进行分析，才发现点动的必要性。

2．如何确定工件的初始位置

由于我们一开始考虑到，包装箱不可能准确的停在SQ3处，所以我们所设计的东西都将没有任何意思，不过在发现我们的一开始进行点动的控制后，我们可以很方便的进行调整，可以利用手动的控制把包装箱停在SQ3处，接着自动的运作，可以实现我们作要求的全部循环

3．照明灯的问题

一开始我们对于照明灯Y3的设计是有疑问的，我只想到了一开始要亮一下，没有让他持续性的亮起来，接着我们使用的SET指令，使其一直可以亮着，。

就当做工作时的照明灯，等到系统停止时，它就停止，然后就不用浪费了。

经过一个礼拜的学习和实践，我深深的了解到了自身的不足，以及在遇到问题时，自我的解决的方式不足。

以后的学习和工作过程中，要有一颗一直学习的心，一颗敢于探求的心，好好地学习，好好地充实自己，好好地让自己变得更加优秀。

参考文献

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人民邮电出版社,2006,6

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高等教育出版社,2006,5打的

[3了利用所涉及等待啊都带上]陈志新，宗学军.电器与PLC控制技术.北京：

北京大学出版社，中国林业大学出版社，2006,8

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机械工业出版社,2001,6

[5]胡健.西门子S7-300PLC应用教程.北京：

机械工业出版社.2007，3

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机械工业出版社，2006，1

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机械工业出版社，2007.2