瓶装牛肉酱自动生产线PLC控制系统和测试系统的设计开题报告.docx

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瓶装牛肉酱自动生产线PLC控制系统和测试系统的设计开题报告

毕业论文（设计）开题报告

题目：

瓶装牛肉酱自动生产线-PLC控制系统和测试系统的设计

一、课题研究的目的、意义：

本文通过对瓶装牛肉酱自动生产线的控制及关键问题的分析，从硬件、软件两个方面对瓶装牛肉酱生产过程中的自动控制系统进行设计。

整个系统分为两个部分。

第一部分为可编程控制器（PLC）控制系统的设计，控制瓶装牛肉酱自动生产线的相关动作，主要完成对现场数字、模拟信号进行采集和处理以及对执行元件进行实时控制的功能。

第二部分为测试系统的设计，通过PLC系统的内部信号对系统进行测试，并将结果显示到文本屏上，方便用户处理各种情况。

目前，世界各国对包装机械发展十分重视，集机、电、气、光、生、磁为一体的高新技术产品不断涌现生产高效率化、资源高利用化、产品节能化、高新技术实用化、科研成果商业化已成为世界各国包装机械发展的趋势这也是我国包装机械业的发展方向对于我国的包装机械生产企业，并不是求大求全，而是应求精求专。

美国、日本、意大利的包装机械生产企业大部分规模不大，但专业化程度很高。

资料显示，包括装箱机在年内全球的包装机械需求以每年5.3%的速度增长。

全球市场上的包装机械（包括装箱机）大约有三分之一来自德国，销量名列全球第一，其次是美国、日本和意大利。

我国一些跨国公司和外资企业使用的装箱机大部分都是从国外进口。

有关信息显示，到2010年国内食品和包装机械市场总需求量将达到1100亿元，其中装箱机的市场需求量潜力巨大，仅中粮集团的30多条生产线，潜在销售额就达到2000万元左右。

另外，装箱机在金属铁罐生产领域内的应用也具有非常大的市场。

据调查，全国的制罐企业有一千多家，如果每个企业配置1至3台装箱机，那么市场容量为1000~3000台，销售额可达6~18亿元人民币。

由此可见国内装箱机市场前景非常乐观。

当前，我国包装机械行业正受到国际金融危机的影响和国际市场竞争的挑战，以价格竞争的销售策略已经不能显现企业的优势。

抓住机遇，调整产品结构，以高科技产品提升企业竞争力是未来我国包装机械行业应对危机和挑战的唯一出路。

面对我国装箱机的市场需求，包装机械企业应重点开发一批具有国际先进水平的全自动、多功能、节能、环保的现代化装箱机，提高国产装箱机的市场竞争力。

专家指出，在开发装箱机产品中一定要充分体现出高效、高精、智能化、标准化、模块化、弹性化且具有多种切换功能、可拆卸以及节能、环保的设计理念。

在引进、消化、吸收的基础上，开发出具有自主知识产权的国产品牌。

1、模块化设计是未来包装机械设计的方向。

模块化设计就是在一定X围内，在对不同功能或相同功能下的不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合可以构成不同的产品，换用一个或几个单元，即可应对包装产品的变化，满足不同产品装箱的需求。

另外在设计中还要体现零件的可拆卸性。

良好的可拆卸性可以使装箱机便于维护，所用易损件要便于回收和可再生利用，从而达到方便用户、节省成本和保护环境的目的。

2、均衡寿命设计是近年来提出的科学、环保设计理念。

它要求在设计中尽量使每个零部件具有相同或相似的使用寿命。

就装箱机而言，某种重要组成模块应具有较长的寿命，而易于损坏的模块要易于更换，对于一些关键部件和涉及到安全性的模块在设计时应考虑设计成可维修、便于检测的结构。

3、人机工程设计在现代化的装箱机设计中也具有重要的意义。

人机工程设计的目的是为减少装箱机使用中人的差错，发挥人和机械各自的特点以提高装箱机整体的可靠性。

利用人机工程学原理设计装箱机的人机系统，包括要适于人的使用习惯，便于识别操作，保证安全问题和不易出错的防误操作设计等。

这些都要通过机电一体化控制，利用计算机实现自动操作、自动数据收集、自动检验以及自动诊断来实现。

二、本课题国内外研究的历史、现状和研究目标：

近年来，国外一些厂商通过对技术的不断改进，使装箱机性能更好地适应了自动化、多功能及高效率的要求。

　　SWF公司推出的DP320装箱机，具有高速、适应性广、用户界面友好等特点。

该设备的装箱速度达到每分钟25箱，可以连续包装不同规格的玻璃、塑料或金属容器，适用的包装方式与容器尺寸X围很广。

DP320具有一系列的独特性能，包括垂直纸箱输送、PLC控制、安全保护自锁、拥堵自动截至传感器等。

还配有规格更换辅助装置、NEMA12电控系统，下游还设有一个光电控制器以实现自动启动或停机。

该机器采用纸箱带式输送，配备低压气动装置和塑料带以实现平稳输送。

　　Douglas设备公司最新推出的Axiom系列新型装箱机通过采用伺服系统间歇运动控制纸箱包装过程，使生产速度提高50%，而运动X围则缩小30%。

Axiom系列采用第三代伺服设计，通过动态增强位置重复精度以及简化失误检测与恢复，使生产效率大幅提升。

该设备的不锈钢网板以及零部件数减少了50%，可有效减少设备维护和配件更换等所需时间。

　　ABC公司推出的新型装箱机在装箱同时，可以在高速生产线上直接完成纸箱表面印刷。

通过这台设备，客户可以在生产线上直接完成企业商标、产品批号、产品说明等信息的印制。

这种新型设备具有良好的适应性，当装箱完成时，相关的图案、文字就同时出现在纸箱的各个部分，如顶部、侧面、角部或端部。

包装制造商不再需要购买多色印刷头、纸箱旋转与定位设备，这些设备不但价格昂贵而且会影响生产线速度。

该机可实现纸箱双侧打码以及在包装与封箱两端加注运输标志，即采用一个印刷头能够完成纸箱的双侧印刷，或采用两个印刷头完成四面印刷。

如果纸箱干净、平整，可以获得最佳的印刷清晰度。

印刷控制系统可以安装于纸箱控制板旁边，易于纸箱规格更换或印刷数据切换。

它每分钟可以完成35箱的包装

我国的装箱机制造业起步较晚，目前国内专业装箱机的生产企业只有十几家。

国产装箱机与世界先进水平还有较大的差距，还不适应国内市场需求和国际市场的竞争环境。

国产设备在自动控制、自动化程度和加工精度等方面还比较落后。

性能不稳定、结构复杂、耗能、维修麻烦、效率低是国产装箱机需要解决的主要问题。

针对上述情况，我国有的啤酒企业的工程技术人员，针对啤酒装箱机性能单一的弊端，设计出了新型直线连续式啤酒装箱机，可以适应各种产量的包装生产线，动力配置只有0.12kw。

简洁的抓瓶头结构，简化的装卸方式，较低的压缩空气噪音和设备重量，以及方便的操作与维修，显著降低了能耗并提高工作效率。

其次，要进行我国包装机械业的结构调整在“十五”期间乃至2010年，我国包装机械业要着重进行产业结构、产品结构和组织结构的调整在产业结构调整上要提高生产集中度，促进专业化、系列化生产，提高产品质量和对市场的适应能力；要积极发展和扶持一批拥有名牌产品的重点骨干企业，加快现代企业制度的建立和完善.形成行业排头兵.参与国际市场竞争，从而加快产业提升在产品结构调整上，要改变目前产品结构闰土机械外文翻译成品某宝dian中以低技术含量为主的状况，淘汰一批低效高耗的、低档次、低附加值的、劳动密集型的产品，学习国外先进技术，开发生产高效低耗的、产销对路的大型成套设备和高新技术产品，开发出“新、奇、特”的包装设备，加速包装机械的更新换代，开拓国际市场。

在组织结构调整上，要成立跨部门的企业集团，树立大行业的全局观念，进行组织结构优化组合，实现行业资产优化配置，统一思想，强化管理，形成优势互补、分工合作、共同发展的新格局。

发展中高档设备，努力提高技术含量，把产品做精、做细、做专、做强，靠技术进步来推动行业的发展。

近年来，国产装箱机在产品结构升级和技术创新方面也取得了较大的进展。

　　XX德赛特包装机械设备XX研制成功的多功能全自动装箱机在多项性能指标上都达到了国际先进水平。

　　这项多功能全自动装箱机适用各种规格圆形瓶、扁形瓶、方形瓶。

其特点是可以根据装箱要求，能将产品自动分道理排。

在控制上，它采用伺服系统，因而定位准确、动作稳定，可以自动完成瓶子提升、移动、降落的装箱动作，抓瓶器还可以将瓶子自动装进带隔板的纸箱内。

该机结构设计的合理性体现在：

运动由伺服驱动器和变频器控制的电机驱动，起步和终止均缓慢平稳；装箱速度采用变频器进行无级调速，生产效率极高，生产速高达10000~90000瓶/小时；更换不同瓶型时，只需要更换夹瓶机构即可。

该装箱机采用现代显示技术——触摸屏，设备常见故障可自行分析、诊断，并排除。

产品除了设置保护罩，还配备光电安全保护装置，当装箱过程中出现缺瓶、缺箱、堵箱、错位等现象时，能立即自动停机，保护机器。

　　该公司正在开发一种适用于异形铁罐及PET瓶等高度不同的非标容器的装箱机，现在已经突破了倒罐、卡罐、吸罐导向、精确定位等一系列技术和制造难题，即将完成试制，投入批量生产。

　　XX佳林设备制造XX近日研制成功的润滑油全自动装箱机通过抓住塑料瓶的瓶颈每次可以将12~30瓶产品进行装箱，每小时装瓶数量达到7000瓶，这在国内处于领先水平。

该装箱机通过真空泵控制抓头上的真空或是通过电磁的吸、放来实现抓放产品。

它通过机械运转，气动和机电控制把产品准确可靠地从输瓶台上装入纸箱。

该设备运行平稳，动作协调，通过变频电机独立驱动不同的机械机构使产品提升、平移、降落，并与气动、电、光控制相结合实现自动化操作。

它采用无压力输送，输箱通道采用三段（进箱段，装箱段，出箱段）无压力控制设计，由变频驱动的减速电机来实现快速进箱、装箱及出箱。

此外，它采用两组箱体底部定位，不但定位效果好，还减少了因纸箱外型尺寸差异所造成的故障停机。

为了满足食品包装的要求，该设备还使用了无油润滑的气动元件，大部份运动部件之间均采用了终生不需要注油润滑的人性化设计，避免了油的污染，也减少了用户的维护成本。

三、本课题研究的基本内容和方法：

本设计的主要设计内容为瓶装牛肉酱装箱机的上料装置设计、酱瓶装箱装置设计。

完成的主要工作有：

1.综述了瓶装牛肉酱装箱机的发展历程，发展现状及发展战略。

我国早期的瓶类生产装箱主要是采用手工装箱，后来随着生产的发展和技术的进步，逐渐采用机械化装箱。

2.确定了总体方案、硬件电路设计、软件程序设计的内容。

3.设计了纸箱上料机构的控制与检测设计。

4.设计了牛肉酱瓶上料机构，通过电机驱动齿形带对牛肉酱进行定量输送。

5.设计了装箱机构，将瓶装牛肉酱装入纸箱内，同时控制完成纸箱的折叠封合。

本机总体上具有较高的性价比，具有很强的竞争力和很好的发展前景。

四、课题研究的步骤及进度安排：

本设计步骤及进度安排：

1．总体方案设计、控制系统设计与检测系统设计,并拟订控制草案；（08年12月下旬）

2.翻译英文资料；（09年1月上旬）

3．纸箱上料机构控制设计和检测系统设计，完成相应电气图；（09年1月中旬～2月下旬）

4．牛肉酱瓶上料控制设计和检测系统设计，完成相应的电气图；（09年3月上旬）

5．装箱装置控制设计和检测系统设计，完成相应的电气图；（09年4月底前）

6．PLC程序梯形图设计；（09年4月中旬）

7.编写毕业设计说明书；（09年4月底前）

8.整理、完善毕业设计，准备答辩.（09年5月上旬）

五、课题的成果形式：

1）设计说明书：

不少于10000字

2）设计图纸：

电气图2X

PLC程序梯形图5页

3）不少于2000字的英文翻译。

六、其他有关问题或保障机制：

指导教师意见

指导教师签名：

月日

专业教研室意见

教研室主任签名：

月日

系（部）意见

系主任签名：

月日

可另加附页