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

工业中心2号楼

指导教师

设计起止时间：

2015年6月8日至2015年6月12日

目录

引言1

1.任务说明2

2.任务分析3

3.控制方案设计以及控制系统设计过程说明4

3.1自动装箱系统控制要求4

3.1.1自动装箱系统工作方式要求4

3.1.2自动装箱系统安全稳定工作要求4

3.2控制系统的设计过程4

3.2.1PLC系统输入接口4

3.2.2PLC系统输出接口4

3.3控制方案4

4.控制流程分析5

5.PLC控制程序设计说明7

6.总结9

参考文献10

引言

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，装箱过程中需对产品进行计数，基于生产线自动装箱的PLC控制系统很好地满足了这一需求。

该系统由传送带机构、产品检测计数控制和产品装箱运送部件组成。

传送带一般采用电动机驱动，共有两个，即包装箱传送带和产品传送带。

包装箱传送带用来传送产品包装箱，其功能是把已经装满的包装箱运走，并用下一只空箱来代替。

为使空箱恰好对准产品传送带的末端，使产品刚好落入包装箱中，在包装箱传送带上装有限位开关，用以触发使包装箱生产线停止。

产品传送带将产品运送到包装箱，并由光电感器转换成计数脉冲用以计数。

本控制系统具有精度高、成本低、抗干扰能力强、故障率低、操作维护简单等特点，具有良好的应用价值。

1.

任务说明

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。

针对如图1所示生产线自动装箱系统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条输送带组成，1条输送带输送产品，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，每箱为50个产品。

包装箱输送带将空包装箱送到装箱位置，并将满箱移出。

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

图1自动装箱系统设备结构图

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

电器元件工作关系如表1所示。

表1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

＋

SB2、SQ3

输送带1停，延时1秒

SQ1、

输送带2运行

＋

KT1

输送带2停

SQ2

输送带1运行

＋

SQ3

注：

加号，电器元件为得电状态，减号，电器元件为失电状态。

2.任务分析

自动装箱系统的工作过程如图2所示，启动输送带1后，产品被送往装箱位置，并在经过光电开关计数时进行计数，计数后的产品掉入包装箱。

当计数到达给定数值后，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，移出装箱位置，而将空包装箱移入装箱位置，当包装箱到达预定位置，输送带2停止运转，结束一次装箱工作循环过程。

图2物品输送系统工作过程

3.控制方案设计以及控制系统设计过程说明

3.1自动装箱系统控制要求

3.1.1自动装箱系统工作方式要求

为保证物品输送系统能够处于正常工作，要求其具备两种工作方式：

（1）整机全自动循环工作；

（2）输送带能够点动向前调整。

为满足此两项要求，系统应有手动控制和自动控制两种控制方式。

3.1.2自动装箱系统安全稳定工作要求

（1）具有应急操作功能；

（2）电气控制系统具有短路，电机过载等保护功能；

（3）具有照明、指示灯辅助功能。

为满足此三项要求，需设置紧急停止按钮，并在主电路中使用熔断器进行短路保护，热继电器进行过载保护，此外，还需设置照明灯和指示灯。

3.2控制系统的设计过程

3.2.1PLC系统输入接口：

紧急停止按钮，需1个输入端；

启动按钮，需要1个输入端；

自动和手动控制方式选择，需1个输入端；

手动控制时，传送带1和传送带2点动控制按钮需要2个输入端；

自动控制过程中，产品数量检测信号SQ1和空箱起始与停止位置检测信号SQ2、SQ3，需要3个输入端；

则共需8个输入信号点。

3.2.2PLC系统输出接口：

传送带1和传送带2运动指示灯，需2个输出端；

系统照明灯，需1个输出端；

传送带1和传送带2电机启动接触器，需2个输出端。

则共需5个输出信号点。

3.3控制方案

生产线自动装箱系统的电气控制系统主要由电动机驱动系统（主电路）和控

制系统组成，主电路通过交流接触器主触点控制电动机电路的断开与接通，采用

熔断器进行短路保护，热继电器进行过载保护，同时通过控制变压器提供系统工作所需电压，系统电路图如图3所示，电器元件明细表如表2所示，电器元件信号与PLC连接的通道分配表如表3所示：

图3生产线自动装箱系统电路图

表2电器元件明细表

符号

名称及用途

符号

名称及用途

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光电开光

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

紧急停止按钮

FU4

SB2

启动按钮

FU5

SB3

输送带2点动开关

VC

整流器

SB4

输送带1点动开关

QF

PLC电源开关

QS

电源隔离开关

TC

控制变压器

4.控制流程分析

控制流程采用步进顺控指令来描述。

首先，按下启动按钮后，照明灯亮，手动调整输送带，使生产线处于合适位置。

然后，选择自动运行，输送带2上检测到有空箱，启动自动装箱过程，输送带1运动，光电开关开始对产品计数，计满50个以后，传送带1停止，输送带2运动，送走满箱移入空箱，延迟一秒，完成一次循环。

使用状态器S0、S20-S25，S30，工作流程图如图4所示：

表3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

图4自动装箱系统工作流程图

5.PLC控制程序设计说明

在步进控制中，当前状态转移到下一状态时，当前状态输出关闭，而照明灯需在多个状态中保持接通，故采用置位（SET）的方法。

使用光电开关对装箱产品进行计数，PLC控制程序中使用计数器（C）计数。

延时1秒，使用计时器（T）。

装箱自动控制系统梯形图如图5所示：

图5装箱自动控制系统梯形图

使用编程软件将梯形图转换为指令表程序，指令表如图6所示：

图6.自动装箱系统指令表

6.总结

本次课程设计采用PLC控制系统取代继电器接触器控制系统，通过软件的方式控制硬件电路实现生产线自动装箱系统控制，完成了本次设计任务的基本要求，经过调试，该系统运行稳定并且适用于连续工作

但是该系统仍有许多不足之处，未能实现运动部件间的联锁功能。

此外，设计过程中也出现了许多问题和困难。

首先，生产线启动前的初始位置不同将影响控制系统的判断，最终，采用了先手动调节再自动运行的设计方案。

然后，对于光电开关进行计数的设计问题，最终采用了计数器。

最后，在控制程序调试时，没有仿真设备，无法自动运行程序，故而选择手动逐步调试，而计数器每次计数50次，此一环节就需手动点击50次，故在调试时将计数器改为计数5次进行调试。

参考文献

[1]宋伯生.PLC编程实用指南.北京：

机械工业出版社，2007，2.

[2]洪志育.例说PLC.北京：

人民邮电出版社,2006,6.

[3]付家才，PLC实验与实践.北京：

高等教育出版社,2006,5.

[4]陈志新，宗学军.电器与PLC控制技术.北京：

北京大学出版社，中国林业出版社2006，8.

[5]海心.机电传动控制北京：

高等教育出版社,2007,11.

[6]胡健.西门子S7-300PLC应用教程.北京：

机械工业出版社.2007，3.

[7]汪小澄，袁立宏，张世荣.可编程序控制器运动控制技术.北京：

机械工业出版社，2006，1.