全自动包装码垛机设计毕业论文Word文档格式.docx

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摘要

传统的机械设备与产品，多是以机械为主，是电气、液压或气动控制的机械设备。

随着工业水平的不断发展，机械设备己逐步地由手动操作改为自动控制，设备本身也发展成为机电一体化的综合体。

可编程序控制器（PLC）是以微处理器为核心，综合计算机技术、自动化技术和通信技术发展起来的一种新型工业自动控制装置。

经过30多年的发展，目前，可编程序控制器已成为工业自动化领域中最重要、应用最多的控制装置，

己跃居工业生产自动化四大支柱（可编程序控制器、数控机床、机器人、计算机辅助设计与制造）的首位。

其应用的深度和广度已成为衡量一个国家工业先进与自动化程度高低的标志。

包装码垛自动生产线适用于石油化工、化肥、粮食、港口等行业，可对PP、PE粒子、PVC、化肥、粮食等粉状、颗粒状物料进行全自动包装码垛作业，便于用户储存、运输和销售，全自动包装码垛生产线主要由自动定量包装机、自动上袋机组、封口系统、倒袋机、金属检测机、重量检验机、检选机、喷墨打印机、码垛机等单元组成。

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，对运行过程中出现的故障或供料不足，供袋不及时、出垛不及时等，进行声光报警。

该设备具有操作简单，运行可靠，维修方便等优点。

根据用户要求，配上通讯接口和打印机、有打印日、月累计报表的功能。

还可与上位计算机或触摸屏连接，对包装码垛自动生产线实现实时监控、远程诊断和网络化管理。

关键词：

PLC；

控制系统；

包装码垛自动生产

绪论

在制造业高度繁荣、工业自动化蓬勃发展的今天，市场的变化、技术的更替都无时无刻不在影响着工业自动化向前发展的方向。

而依托用户的使用需求和使用习惯，迈向实用化无疑已经成为众多工业自动化供应商的主流选择。

作为制造业的配套行业，上个世纪的大部分时间里工业自动化在我国的发展都没有与主机行业同步进步，直到经济繁荣、制造业水平大规模提升后才开始得到了迅猛的发展。

尤其在制造业飞速发展的今天，工业自动化更加成为制造业发展不可或缺的重要力量。

从产品的发展来看，自动化产品也在根据客户的实际需要朝着多元化的方向发展。

一方面，自动化供应商可以为用户制定功能多样的自动化产品，产品可以集成多种自动化功能，并在结构上满足多种客户的不同需求；

另一方面，也会同时为客户推出功能简单的自动化产品，满足用户的单一需要；

同时，针对成规模的某个行业的用户，自动化供应商也会深入行业，推出更符合行业特性的产品。

随着工业自动化技术的发展与变化，以及实用性的加速，企业的自动化系统功能也在逐步增加，作用也变得更加丰富。

除了对生产过程进行控制以外，还要担负起把生产过程信息送到企业的管理系统以至双方双向供应链上的任务，并进一步要和国际上“需”与“供”的动态信息结合。

这就决定了原来传统的封闭式的系统模式必须得到改进，实现以开放性、智能性和角色多元性为特征的“新”自动化系统。

一、PLC的背景

（一）PLC的产生

1968年，美国最大的汽车制造商—通用汽车公司（GM）为满足市场需求，适应汽车生产工艺不断更新的需要，提出了著名的十条技术指标公开向社会招标，要寻求一种比继电器更可靠，响应速度更快、功能更强大的通用工业控制器。

1969年，美国数字设备公司（DEC）根据十条要求研制出世界上第一台可编程控制器PDP-14，并在GM公司的汽车生产线上首次应用成功。

可编程控制器是以微处理器为核心，把电气传动和逻辑控制、自动测量和调节、数据计算和处理有机地结合起来，具有丰富的软件资源的现代化工业自动化控制。

经过30多年的发展，现在可编程控制器己经成为最重要、最可靠、应用场合最广泛的工业控制微型计算机。

在可编程控制器中，充分应用了大规模集成电路技术、微电子技术及通信技术，迅速地从早期的逻辑控制发展到进入位置控制、过程控制等领域。

用可编程控制器已经可以构成包括逻辑控制、过程控制、数据采集、图形工作站等的综合控制系统。

（二）PLC的应用现状和发展趋势

我国应用PLC还处于初级阶段，而且局限于钢铁、化工、汽车、机床、煤炭、电站等领域，其他行业的应用尚未普及，中国尚有广阔的应用领域等待开拓。

我国90%的PLC市场由国外占领，中、大型PLC中，几乎100%是国外产品，以美国MOD工CON公司、GE公司、西德SIEMENS，日本富士公司为主。

我国的饮料包装设备在许多方面采用了PLC，并取得了非常好的效果。

随着计算机科学的发展和工业自动化愈来愈高的需求，可编程控制技术得到了飞速的发展，其技术和产品日趋完善。

仅仅将PLC理解为开关量控制的时代已经过去，PLC不仅以其良好的性能满足了工业生产的广泛需要，而且将通信技术和信息处理技术融为一体，其功能也日趋完善。

今后，PLC将主要朝着以下两个方向发展:

一个是向超小型专用化和低价格方向发展：

另一个是向高速多功能和分布式自动化网络方向发展。

（三）包装码垛自动生产线的发展

近几年，传统的机械系统和计算机控制相结合，能极大的提高工业生产效率和企业的经济效益，因此，结合机电一体化技术，实现定量给料的计算机定量控制是必然的发展方向。

包装码垛生产线以PLC为控制核心，以触摸屏为输入设备，PLC与变频器通过Profibus总线进行通信，完成对各电机转速、转向及各个接触器、中继器等的控制包装码垛生产线简单地讲，它是由包装机械和码垛机械组成的，其中的主要部分还是包装机械，码垛机械是从包装生产线上分离出来而发展起来的。

其流程图如图1-1所示：

图1-1包装码垛生产线流程

二、包装码垛自动生产线机械系统设计

（一）包装码珠自动生产线系统组成

包装码垛自动生产线主要由以下各部机组成如图2-l所示：

图2-l包装码垛自动生产线

电子称重机是包装机起始部机，其作用是完成物料的定值称重、投料等作业。

本生产线采用净重式电子称重方式，这样称量结果不受容器皮重变化的影响，称量精度高，同时采用双秤交替的运行模式，可以保证生产线的包装速度达到800-1000包/小时。

整个称重系统的动力源采用气动元件。

给料系统采用气动控制的二级投料方式，即称重过程开始时，首先粗流料门完全打开，当进料量达到预先设定的粗进料值时（一般为总量的80%-85%左右），粗进料气缸复位，粗流料门关闭，快速投料过程停止:

这时粗流料门前端有一方形孔即细流口还没关闭，物料从该方形孔中继续投料，即开始细投料过程，当充填物料达到预置重量时，细投料气缸复位，细流料门关闭，给料结束。

秤体采用双传感器的并联组秤方式，秤体结构采用钢丝悬拉等减振措施，可以提高称重精度。

排料系统采用气动控制的双斜式连杆结构，具有排料速度快，冲击小的优点。

其结构如图2-2所示：

1.卸料门2.称重料斗3.称重传感器4.给料装置5.落料箱6.分料箱7.储料斗

图2-2电子称重机

自动供袋机是由供袋器、吸袋器、袋子传送器、接袋器、取袋器等部件组成，如图2-3所示。

全自动包装供袋工作是由供袋机械自动完成，操作人员只要将空袋子按要求码放到上袋机的备用仓中就可以了。

当袋仓中没有袋子时备用袋仓中的袋子会被送袋机构整擦地自动送到供袋器的袋仓中去。

供袋器是两工位板式结构，每一工位大约存储300个包装袋。

带有真空吸盘的吸袋器从供袋器上把包装袋吸住，然后向上提升到位后，传送给传送器。

传送器将袋子输送到供袋机的斜板上。

在导向板、接袋器、吸盘和光电开关的作用下，确保包装袋在斜板上保持正确的位置和形状。

取袋器捡起斜板上的包装袋，在取袋器四连杆的作用下，包装袋定位在包装机的中心线上，等待装袋机将包装袋取走。

自动供袋机供袋速度快，供袋质量稳定可靠，易于实现包装工作的自动化。

但机械结构较复杂，且对袋子的材料、尺寸和质量以及往备用袋仓中码放袋子时袋口的方位等都有一定的要求。

1.供袋器2.吸袋器3.袋子传送器4.接袋器5.取袋器

图2-3供袋机结构示意图

自动装袋机是由过渡料斗、取袋开袋夹送装置、翻门缩口装置、机架等构成，如图2-4所示。

过渡料斗是装袋机联接电子称重机的过渡装置，它可以存储一袋物料，提高电子称重机的称重速度，减小物料落差，降低粉尘产生量，利于除尘，同时保证物料顺利地导入装袋机并防止装袋机产生的振动传递到电子称重机上。

取袋开袋夹送装置将自动供袋机的取袋器取好的袋子夹住，开袋吸盘吸住袋子的两面，在主气缸推动下送到翻门缩口装置的下面并将袋口拉开（此动作是和翻门缩口动作同时进行）为填装物料做准备，同时将己装好物料的料袋送到夹口整形机内。

在主气缸行程两端安装有缓冲器，使主气缸在行程端点得以缓冲并使装袋机振动减轻。

翻门缩口装置将送过来的料袋通过夹袋手爪夹住袋子的两上边，通过缩口动作收缩袋口（此动作与开袋动作同时进行）使翻门插入袋口，并在检测系统检测到料袋位置正确后向电子称重机和过渡料斗发出卸料请求指令，投下物料，完成装袋。

每次装填完物料后翻门关闭，夹袋手爪将袋口绷紧，松开，放到输送机上，再由取袋夹送装置在取袋的同时夹送到夹口整形机内。

1.机身2.取袋开袋夹送装置3.取袋开袋吸盘4.缩口机械手5.翻门缩口装置6.过渡料斗7.夹紧气缸8.大夹子转位输送机

图2-4装袋机结构示意图

转位输送机是由输送机和料袋转位机构组合而成。

它是将缓停机送来的料袋按预定的编组程序对料袋进行输送和转位。

料袋的转位是通过光电信号控制转位装置，在料袋输送过程中使料袋实现的转位。

转位输送机结构如图2-5所示，转位速度快、安装调试方便。

在后序部机的工作出现异常时，它可同缓停机一起停止运转。

机架是由两根侧梁通过定位横梁用螺栓连接构成平面框架。

并通过支承横梁用螺栓固定在高架平台的主机架和侧机架上。

机架上安装着主、从动滚筒和输送带的张紧装置。

传动系统是由减速机传动链轮副和主、从动滚筒及输送带组成。

输送带的张力是由张紧装置来实现。

转位机构由机架、转位电机、转轴、转体、夹紧气缸、夹板等组成。

当料袋按工作程序要求实现转位时，夹紧气缸伸出，带动夹板将料袋夹住，转位电机带动转轴、转体使料袋旋转角度，当料袋不需转位时，气缸将夹板收回，夹板不挡料袋。

1.机架2.转位电机3.转轴4.转体5.夹紧气缸6.夹板7.大夹子

图2-5转位输送机结构简图

编组机是码垛机组中的重要部机之一，对提高码垛质量和速度起到关键的作用。

编组机的结构如图2-6所示，主要由输送机、缓停板、前挡板及左右挡板组成。

输送机主要由侧梁、定位横梁、皮带托板、主、从动滚筒、输送皮带、皮带张紧装置、减速电机、传动链轮副和皮带自动调偏机构组成，并通过两根支承梁用螺栓固定在高架平台上。

编组机的工作原理是将转位输送机送来的料袋按码垛要求实现2-3编组和3-2编组，即垛型每层为二袋竖、三袋横或三袋横、二袋竖并交替进行。

当位于输送带入口处的光电开关检测到一个料袋到来时，立即启动减速电机将料袋向前拖动到预定距离，而后停止运转。

在下一个料袋到来时，光电开关又重新启动电机重复上述动作。

当完成二袋竖放或三袋横放时