大学毕业论文-—苯酐成品自动包装系统的设计.doc
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1、本科生毕业设计(论文)摘 要自动包装控制系统适用于石油化工、化肥、粮食、港口等行业,可实时对PP、PE粒子、PVC、化肥、粮食等粉状、颗粒状物料进行全自动包装控制,便于用户储存、运输和销售。包装系统的控制精度以及自动化程度,对产品的生产有着重要意义。本设计主要对苯酐成品进行自动包装设计,苯酐成品自动包装系统主要由给料部分、称重部分、装袋折边部分、封口部分、冲突检测部分组成。文中利用CPU224和称重仪表F701以及变频器、各种电机实现包装物料的称重及自动包装过程的控制。通过检测信号对物料进行装袋、折边、封口、输送的控制。本设计通过光电传感器实现了两条生产线的协调工作。文中给出各器件选型及各部分
2、电路设计,并给出了软件流程及主要梯形图。本系统实现了粗细给料、称重、夹袋装袋、折边封口、输送的自动控制,并提高了控制运行速度,保证了生产的正常安全运行,大大提高了劳动效率。该系统具有操作简单,运行可靠,维修方便等优点。关键词:控制系统;传感器;可编程程序控制器;称重仪表AbstractAutomatic packaging control system is suitable for petrochemical, chemical fertilizer, grain, ports and other industries, can be real-time for PP, PE, PVC pa
3、rticles, chemical fertilizer, food,and other powder, granule materials such as fully automatic packaging control, making it easy for users to store, transport and sales. Packaging system control precision and automation degree, for the product production has important significance.This design mainly
4、 for benzene anhydride product to auto-packaging .Benzene anhydride product packaging automatic system is mainly composed of giving part, weighing part ,bagging folding part, sealing part,parts for collision detection. In this paper, we use CPU224,weighing instruments F701 and frequency converter, a
5、ll kinds of motor to realize weighing and packaging materials and auto-packaging process control. By detecting signal to control the materials to be bagging , folding, sealing and transporting. This design achieve the coordination of two production lines through the photoelectric sensor . This paper
6、 giving all parts of the device selection and circuit design , and also giving the software flow and main ladder diagram .Thissystemrealizesthethicknessgivingweighing,bagging,sealingandtransportingautomaticcontrol,thisimprovethecontrolspeed,toensurethesafeoperationoftheproduction,andalsogreatlyimpro
7、vethelaborefficiency. The system has simple operation, reliable operation, convenient maintenance, etc advantages.Key words:Control Systems;Sensor;Programmable Logic Controller;Weighing目 录第1章 绪论11.1 自动包装系统的背景11.2 自动包装系统的应用现状21.3 自动包装系统的发展趋势31.4 苯酐的自动包装技术3第2章 方案论证52.1 设计任务及要求52.2 设计方案选择52.3 PLC的选型及I/
8、O编址6第3章 硬件电路设计103.1 整体电路设计103.2 称重仪表和称重传感器设计103.3 封口机143.4 螺旋给料机163.5 气缸173.6 变频器183.7 夹袋机223.8 光电开关233.9 显示电路233.10 外围电路图243.10.1 CPU224外部接线图243.10.2 EM222和EM232接线图253.10.3 EM223接线图26第4章 软件设计274.1 主程序流程图274.2 各部分程序流程图294.2.1 夹袋部分294.2.2 称重部分314.2.3 装袋部分344.2.4 折边部分354.2.5 封口部分374.2.6 倒袋部分384.2.7 输送
9、部分39第5章 系统组态界面设计41第6章 总结42参考文献43致谢44附录I45附录II47第1章 绪论1.1 自动包装系统的背景自动包装控制系统是在第二次世界大战期间发展起来的,始于40 年代的美国橡树岭国家实验室的搬运核原料的遥控机械操作手。自动包装系统是一种能自动控制、可重复编程、多功能、多关节的操作系统。它可以是固定式或移动式的,用于工业自动化作业中。自动包装控制系统与其他专用自动控制系统的主要区别在于,专用自动控制系统是适应于大量生产的专用自动化设备,自动包装控制系统是一种能适应产品种类变更,具有多自由度动作功能的柔性自动化设备。自动包装控制系统是机电仪一体化高技术产品,适用于化工
10、、粮食、食品及医药等行业。它可实现对粉、粒、块状物料(如塑料、化肥、合成橡胶、粮食等)的称重、供袋、装袋、折边、封袋、倒袋整形、输送等作业全部实现自动化。通过可编程序控制器,对整个生产线的工作过程进行自动控制。可编程控制器(Programmable Logical Controller)简称PC或PLC,是60年代末发明的工业控制器件,是美国数字公司(DEC)为美国通用公司(GM)研制开发并成功应用于汽车生产线上,可编程控制器自此诞生。随着计算机技术的飞速发展,PLC软硬件水平与规模也发生了质与量的变化,其控制技术也朝着智能化方向不断发展,同时推动了先进制造技术的相应发展。现代PLC已经成为真
11、正的工业控制设备。最初,PLC主要是用在生产线控制和大型机械的控制上。但不久,西德的西门子(SIEMENS)公司、BBC公司就开始研制PLC,当时主要是用于轧钢机、升降设备等大型设备上。70年代初,日本的OMRON也推出了他们的PLC。三菱、日立、富土、东芝、横河、日电等公司也先后加入了PLC制造者的行列。70年代中期,美国和西德首先出现了微电脑化的小型PLC。由于PLC是为工业控制所生产的通用性很强,适合于大批量生产的装置,所以成本迅速下降;加上其是专为工业控制所设计,所以具有极好的抗干扰性能;并且他的使用和维护都极为方便,实现了低水平的操作、高性能的控制,所以在机械制造业深受欢迎。小型PL
12、C开始步入诸如塑料注塑机、包装机械、橡胶机械、纺织机械等轻工机械的控制领域,其成本的低廉和性能的优良对直接使用微机作为控制单元的做法构成了强有力的挑战,更有全面取代传统继电器控制屏的趋势。据国外资料介绍:1982年美国PLC用户中,有48%来自自动程序操作部门(如汽车、拖拉机工业、机械工业等)、13%来自石油化工业、9%来自食品饮料业、7%来自冶金工业、其余部分来自造纸、采矿、污水处理等部门11。近年来,随着我国对外开放,日、美、西德等国生产的PLC已通过多种途径进入了我国,引起了各方面的重视并得到应用。如宝钢工程应用了数百台PLC,首钢、武钢、开滦煤矿也分别应用了美国和西德的PLC。1.2
13、自动包装系统的应用现状从专业化程度看,目前国内包装设备厂自动化程度还不高,57%的企业是兼业生产,仅上海、山东、江苏、辽宁、浙江、广东等省市专业厂较多。很久以来,包装生产线只做到把物料包装好为止,至于后续的搬运工作,则完全由搬运工人来完成。造成这种局面有多方面的原因,但主要是由于我国生产力水平较低,劳动力便宜,科研人才缺乏造成的。随着知识经济时代的到来,这种局面必将会被打破。总的来说,我国包装设备制造工业经近20 年的努力,在数量、质量、水平方面均有较大的进展,为我国建立一个门类齐全、技术先进、水平相当、独立完善的包装设备生产系统奠定了坚实的基础。但要想在未来的国际竞争中占有一席之地,还必须要
14、找出自身缺点和不足,特别是要找出与北美、日本、西欧等国家的差距。纵观20 余年的发展,不难发现我国包装机械行业中存在的某些明显不足之处。1低水平产品重复生产多如小型自动封口机、真空包装机、小型灌装机、小食品生产设备等。这些设备技术难度小,成本低,起步快,因此,不少企业选中它做“入门”产品,以此积累资金再展鸿图。这样,就造成产品不可避免地重复,产品积压卖不出去,自然又影响设备的更新,最终使得生产水平难以提高。2高技术含量的产品尚未有人生产如多层共挤设备。欧美一些著名的公司,虽有成套设备供应,但其共挤头也是从美国购来配套的。再如高压杀菌设备,甚至连实验室阶段也未进入。3自主开发能力较弱一方面是我国
15、的企业起步较晚,还未摸清市场的脉搏,另一方面是科技力量薄弱,高科技人力资源不足,不具备先进的设计工具。本行业应用CAD 的还不是很多,所以一提新产品,许多企业往往看好别人已生产的产品,市场不错,买来图纸依样画葫芦,结果并不理想。有的企业照搬国外产品测仿,达到了样机水平的则吹为“国际先进水平”, 实际上是人家早已淘汰的产品。4可靠性问题普遍存在我国一些企业不太注意产品质量, 表现在两个方面: 一是自身加工的零部件,有的精度不够,有的材质不好,有的该热处理的不热处理,该锻压的不锻压,以致于出现出口产品断轴,运行不到一个月即严重磨损而不能使用。另一方面是配套件,进货把关不严或有意购进低价劣质产品,以
16、致于出口产品轴承开裂。有的产品在用户开机时因电器故障一次就卡壳。当然,密封件、传动件问题也不少。5产品防护问题未能引起重视为了操作人员的安全,设备安全所采取的措施较少这类产品绝对进不了欧美市场,只能进入第三世界没有防护立法的国家和地区。安全性、可靠性是至关重要的,一定要引起企业的足够重视。1.3 自动包装系统的发展趋势为了满足各行各业对日新月异的商品的包装要求,改善工作环境,降低劳动强度, 包装码垛系统就必须适应不断发展的包装工业的需要,未来的包装系统将有以下发展趋势:1机电仪综合技术是自动包装控制系统的发展主流,自动化程度是衡量包装机械技术水平的重要标志。其内容包括自动控制(工艺过程、工艺参
17、数、产品质量、运行故障、安全防护等控制)和自动检测(包装物、包装容器及材料、包装产品、包装过程等检测)两个方面。由于大量采用了微电子、远红外、传感器等高新技术,特别是微型计算机的应用,使上述两个方面的水平迅速提高,从而简化了产品结构,减少了人工操作,提高了包装质量。2在促进单机高速化的同时,注意提高系统效率高速化是提高包装机械生产效率的主要途径,为此,不断提高包装速度已成为总的发展趋势。其主要途径是在提高自动化水平的同时不断改进结构。与此同时,还将更多的注意力投向提高整个包装系统的生产效率上,使高速化向深层次发展,使包装系统更加经济合理。3在发展专业机的同时,积极开展通用机型对于某些形状、尺寸
18、基本固定,生产批量较大的包装物如烟、糖果等,为了提高生产效率,简化产品结构,便于专业化生产,往往有各种相应的专用设备进行包装,但近年来由于多品种小批量的商品市场需求以及中、小型用户的发展,多功能通用包装系统发展十分迅速,其适用范围也愈来愈广。4大力开发辅助设备,促进连续化包装生产线的发展单机联线生产效率的提高, 除主机外,各种辅助设备也相当重要。为此,全面地系统地开发各种包装辅助设备已引起普遍关注。如用于包装容器、包装物及包装产品的各种整理、转向、运送装置、检测装置、打印装置等的开发,大大提高了包装生产线的效率和自动化程度。1.4 苯酐的自动包装技术苯酐定量包装系统的要求较高,既要尽可能提高包
19、装速度,又要保证每袋包装的重量精度(每袋的重量偏差在国家规定的标准之内)。苯酐生产线主要由自动定量包装机、自动上袋机组、封口系统等单元组成。通过可编程序控制器(PLC)对整个生产线的工作过程进行自动控制,此系统具有操作简单,运行可靠,维修方便等优点。可根据用户要求,在通讯接口上连接各种不同的设备。还可与上位计算机或触摸屏连接,对苯酐自动生产线实现实时监控、远程诊断和网络化管理。日趋规模化、国际化的现代化工业生产,要求包装作业依次完成自动包装、输送、检测、贮存等工序。一般的机械称量、手工装袋,不仅在速度、质量、卫生条件和花色品种等方面无法达到要求,单机操作设备和单一包装品种、规格的包装机产品也难
20、以胜任其全部要求 。常规的生产模式在市场竞争激烈的现代社会已经不能满足人们的需求,而在对资源的利用上也有着较大的浪费,为了能够在激烈的市场竞争中占有一席之地,并且能够更加有效的利用资源,避免不必要的资源浪费,降低生产成本,自动化生产就实现了这一目的。自动化生产能够降低工人的劳动强度,并可以提高产品的质量和生产速度,适应批量生产的需要。随着时代的发展、生产水平的不断提高、人们对物质的需求越来越大,导致传统的生产方式已经不能满足社会的需要。因此自动化生产就应运而生,同时单片机和PLC就在自动控制系统中得到了广泛的应用。单片机的价格低廉,体积小巧,应用起来比较方便,在许多方面都得到了应用,如:智能车
21、、智能楼宇、导弹的导航、各种智能IC卡,民用豪华轿车的安全保障系统,录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制,以及程控玩具、电子宠物等方面。PLC相对来说价格较高,但是功能更加强大,广泛应用在汽车、自动化生产等领域。在机械自动化生产中,单片机的是无法大规模应用的,即使应用系统也会很繁琐,一般是整个系统中的一部分采用单片机组成一个最小系统来进行工作。而PLC在自动化生产中的应用是非常普遍的。本设计中以PLC为控制核心,对称重部分、给料部分、夹袋部分、封口部分、传送部分进行综合控制实现苯酐成品的自动包装。第2章 方案论证2.1 设计任务及要求本设计中,主要设计固态成品自动包装系统(称重仪部分选择合适的仪
22、表),完成自动称重、包装以及两条生产线的协调工作,要求设计组态界面,并尽可能满足低价位、实用型的要求。主要技术要求如下: (1) 额定称重:25kg/每袋; (2) 精度等级:0.2级; (3) 双螺旋双速给料; (4) 称重仪表具有自动零点校准、故障自动诊断量程超差报警等功能;(5)称重速度:160200袋/每小时;2.2 设计方案选择方案一:以单片机为控制核心的控制系统,通过称重仪表传送过来的信号在单片机内内部进行比较,输出控制阀门的系统。总体框图如图2.1所示。单片 机称重传感器夹袋倒袋缝纫运输A/D转换器 图2.1 单片机称重系统方案二:以PLC为控制核心,以称重仪表送来的信号为输入,
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