基于PLC的糖果包装机的控制系统设计.docx

基于PLC的糖果包装机的控制系统设计.docx

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摘要

本文采用的是可编程控制器（PLC）技术来对糖果包装机进行总体的系统设计。

本文主要介绍了一个基于PLC的糖果包装机的系统设计，详细的描述了利用可编程控制器（PLC）设计开发糖果包装机的过程。

重点对糖果包装机的PLC控制要求的选择，对PLC控制系统主要元器件的选择，以及糖果包装机的各功能模块的设计和糖果包装机的主要控制系统的总体设计，确定了糖果包装机的总体结构，由PLC来实现对糖果包装机的总体控制，变频器来实现变频调速，步进电机来实现对糖果的运输问题，传感器来实现对糖果运输位置的检测从而进行开关控制。

在PLC控制系统，变频器，步进电机，传感器这些设备的类型选择时，通过对PLC控制系统，变频器，步进电机，传感器性能指标的对比来选择相应的设备。

软件设计方面，采用了模块化的编程思想，包括供电模块设计，执行主电机模块设计，包装纸同步控制模块设计。

本文所设计的包装机稳定可靠性好，效率高，可实现生产率及糖果尺寸在一定范围内根据需要随选，技术实用，制造工艺先进化，产品节能化，生产过程高度机械化、自动化，外形美观，能在质量优良。

而且该机结构简单，抗干扰能力强，适合于各种环境下进行工作，有广泛的应用前景。

关键词：

PLC；包装；系统设计

PLC-basedsystemdesignedcandypackagingmachine

Author:

PengLi

II

Abstract

Inthispaper,aprogrammablelogiccontroller（PLC）technologytocandypackagingmachineofanoveralldesign.

ThispaperdescribesacandypackagingmachinebasedonPLCsystemdesign,detaileddescriptionoftheofprogrammablelogiccontroller（PLC）candypackagingmachinedesignanddevelopmentprocessFocusonthecandypackagingmachinePLCcontrolrequirementsoption,themaincomponentsofthePLCcontrolthemajorcandybpackagingmachinecontrolsystemdesigntodeterminethethecandypackagingmachingoverallstructureofthethecandyfromthePLCtoachieveoverallcontrolofthepackagingmachine,thedrivetoachievefrequencycontrol,steppermotortoachievethetransportofcandy,candysensorstoachievethetransportpositiontotheswitchcontroltesting.theplccontrolsystem,inverter,stepperpositionto the switch control testing. The PLC control system, inverter steppermotors,sensors,comparisonofperformanceindicatorstoselecttheappropropriateequipment.Softwaredesign,modularprogrammingideas,includingtheprowersupplymoduledesin,moduledesignimplementationofthemainmotorsynchronouscontrolmodulepackagingdesign.

Thisarticleisdesignedpackaingmachinestabilityandreliability,efficiency,productivity,andcandycanbeachievedwithinacertainrangeinsizeaccordingtoneedon-demand,technology,practical,advancedmanufacturingtechnology,productenergyconservation,theproductionprocessishighlymechanized,automated,beautifulappearance,ingoodquality.Simplestructure,anti-interferenceability,suitableforavarietyofworkenvironments,awiderangeofapplications.

Keywords:

PLC;Packaging;Systemdesign

目录

1绪论 1

2糖果包装机系统分析及控制系统总体设计 5

2.1糖果包装机生产工艺概述 5

2.2糖果包装机控制要求 6

2.2.1包装机控制对象分析 6

2.2.2PLC控制系统方式选择 7

2.2.3系统运行方式 7

2.3糖果包装机控制系统主要器件的选择 8

2.3.1PLC控制器的选择 8

2.3.2变频器选择 9

2.3.3步进电机及其驱动器选择 10

2.3.4传感器选择 12

3糖果包装机各功能模块设计 13

3.1供电模块设计 13

3.2执行主电机模块设计 14

3.3包装纸同步控制模块设计 16

4糖果包装机主要控制系统的PLC程序设计 18

4.1糖果包装机的控制系统设计简述 17

4.2糖果包装机的功能流程 18

4.3主电机的PLC控制指令语句 21

4.4系统仿真 21

结论 24

致谢 25

参考文献 26

附录 27

III

1绪论

近年来，随着科学技术发展，现代化的生产日益趋向商品化、社会化和国际化。

其产品已不单纯是本国的消费，而是要发展出口创汇，逐步形成外向型的经济。

所以产品包装以不可能依靠手工操作，因手工包装不仅在速度、指令、卫生条件和花色品种等方面都无法和机械化包装相比拟，现代化的包装机械已超越简单地模仿人的动作，有许多功能是手工操作根本不能实现的。

机械包装的生产能力往往比手工包装提高几倍，十几倍甚至几十倍，无疑这将会更好地适应市场的实际需要，合理安排劳动力，为社会多创造财富。

国内糖果技术专家在引进合作，自主独创方面取得了可喜可贺的成绩，在糖果设备方面先后推出充气奶糖生产线，胶体软糖自动线，超薄膜真空瞬时熬煮机组，棉花糖生产线等：

包装机械有单扭结包装机，折叠式包装机，高速枕式包装机等。

巧克力设备方面有多功能花色巧克力浇注线，巧克力复合制品自动线，巧克力挤出成型线，巧克力快速精磨机等。

多功能是新设备开发的一个重要趋势，因为糖果品种花样多，更新快，生产厂家对设备的要求是多功能，适应性强。

此外，现在新推出的设备大都采用伺服电机，光电跟踪等新技术，使其自动控制能力大大提高。

比如一种巧克力复合制品自动线，全线由近20台机组构成，由于不同品种工艺要求的差异，不但有个机组本身调整的问题，更有运转过程中各机组之间的速度协调问题，该机组采用一台总变频器来控制各机组的调速变频器。

PLC控制系统已经扩展到了很多工业领域，基于PLC总线的工艺控制计算机。

基于PLC糖果包装机的控制系统，要求制造业对市场需求做出迅速的反应能生产小批量，多品种，多规格的各种糖果包装，为了满足这一要求，生产设备和自动生产线的控制系统必须具有极高的可靠性和灵活性，此类PLC控制系统专为在工业环境下应用而设计的，PLC的应用面广，功能强大，使用方便，是当代工业自动化的主要设备之一。

巧克力糖果包装机是一款高速糖果包装机械，可用于包装各类块状糖果。

PLC控制，袋长即设即切，无需调节空走，一步到位，省时省膜。

参数设定方便快捷，故障自诊断功能，故障显示一目了然，能将检测出来的信息通域记忆构件或记忆

31

演算，指令远距离执行机构所规定的动作，如自动剔除不合格品，无料不送袋，断瓶不充填，缺盒不上标等等。

高感度光电眼色标跟踪，数字化输入封切位置，使封切位置更加准确。

温度独立PID控制，更好适合各种包装材质。

定位停机功能不粘刀，不浪费包膜。

设备消耗的功率小，糖果包装机的包装对象（糖块）的质量小（一般不超过20g），机器的功率主要用于克服摩擦力，所以消耗的功率就小。

卫生要求高，糖果包装机必须保证糖果的卫生质量。

直接和糖块接触的构件应符合食品卫生要求，且能迅速地分解和组合，形状简单，便于洗涤。

整个设备可以分为三大部分：

生产线送糖部分，糖果包装部分，包装纸部分。

其总体外观图如图1-1所示。

图1-1糖果包装机外观图

生产送糖部分直接与糖果生产线相连，通过传送带将糖果送至托盘上，再通过送糖盘将巧克力糖送到钳糖机械手上，包装完成后由传送带将成品输出。

糖送

包装纸进入卷纸机构

热辊筒

包装纸切断

包装纸送入送纸机构

到托盘上以后，接糖杆向下运动，顶糖杆向上运动是糖块和包装自夹在两者之间，然后同步上升，进入机械手，使包装纸成形，经过折边器折一边，由转盘带着机械手旋转，经过托板，是包装纸全部覆盖带糖块的端面上，完成全部包装。

所有控制由软件实现，方便功能调整和技术升级，永不落后。

该部分仅可通过一颗糖果，糖果经过此通道过后形成队列,依次从包装入口进入如图1-2所示。

糖果包装纸

1-2糖果包装机卷纸图

糖果包装机的自动化程度高，一般都是自动包装机，其结构复杂，自动化程度高，它可以是送纸，切纸，抄纸，理糖，包裹及打糖过程自动完善。

易于调节糖块的形状，大小，及包装纸的性能，为使糖果包装机能可靠地工作，糖果包装机都有调节系统和一定范围内的无级变速装置。

可以根据需求，对糖果包装的速度进行无极变速，本机还可以自由更换糖果种类（但必须为颗粒状的，其尺寸必须在长95-420mm，宽10-360mm，高5-70mm范围内）。

包装纸送纸部分由齿轮机构驱动，拖动包装纸向前运动。

包装纸安装于包装

纸托盘上，正常送纸时，绷紧的包装纸压迫包装纸刹车，使其在摩擦力的作用下向前运动；缺纸或断纸时，绷力消失，包装纸刹车回到原位置，系统报警。

包装

纸的位置由色标传感器进行定位，当位置出现偏差时，由控制系统发出指令驱动步进电机进行拖拉包装纸运动，从而实现包装纸的准确定位。

如图1-3所示。

1-3包装纸卷纸机构图

糖果包装部分是周期性的重复动作。

整个包糖过程包括如下几个步骤：

推糖

→送纸→包装→喷胶→传送粘合→成品。

巧克力糖果包装机工作时很多动作是间歇性的，采用通过三相异步电机带动齿轮机构提供