生产线自动装箱系统控制.docx

1、生产线自动装箱系统控制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（制造技术）班级机制121学生姓名学号设计地点2201指导教师设计起止时间：2015年6月8日至2015年6月12日引言本次课程设计主要是通过实践环节巩固和加强课程所学的知识，掌握课程知识实际应用的能力。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。从本次课程设计中，我们可以获得

2、综合运用所学的基本理论、基本知识、基本技能，独立分析和解决实际问题的能力；培养应用现代信息技术手段获得信息、利用信息解决问题的能力和相应的思维方式；培养进行科学研究、产品开发等方面的能力；培养严肃、认真、科学的工作作风和勇于进取开拓的创新精神。1 任务说明1.1 生产线自动装箱系统结构本课题针对如图1所示自动装箱设备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

3、开关检测包装箱是否到达预定位置。系统设备结构如图1 所示。1.2 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，要求其具备二种工作方式：（1）整机全自动循环工作；（2）输送带能够点动向前调整。1.3自动装箱系统自动工作过程要求自动装箱系统自动工作过程是正常工作时整机全自动循环的运转过程，自动装箱系统自动工作过程需要满足如下要求：（1） 当检测输送带2在装箱位置有空箱，可以启动自动装箱过程；（2） 检测计数装箱产品到达预定数值，停止输送带1,；移动机构将工件推入输送带2；（3） 检测输送带2空箱位置有空箱，1秒钟后，输送带2启动，输送空箱到达产品装箱位置，同时移出装满产品的包装箱；

4、（4） 结束一次装箱循环过程，进入下一装箱循环工作，工作结束关断系统，停止工作。图1 自动装箱系统设备结构图1.4自动装箱系统安全稳定工作要求（1） 具有运动部件间安全工作的联锁功能；（2） 具有位置保护功能（如极限位、越位、相对位置保护）；（3） 电气控制系统具有短路，电动机过载等保护功能；（4） 具有应急操作功能；（5） 具有照明、指示灯辅助功能。2 任务分析2.1 自动装箱系统工作过程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

5、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，由此结束一次装箱工作循环过程。图2物品输送系统工作过程2.2 自动装箱系统控制元件配置与工作情况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3所示。表3电器元件工作关系表工作状态（工步）输送带电机主令电器M1M2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。3 控制方案设计3.1 主电路设计生产线自动装箱的电气控制系统主

6、要有两部分组成，即电动机驱动系统（主电路）和由PLC设备构成的控制部分，驱动系统通过交流接触器主触点控制电动机电路的断开与接通，采用熔断器和热继电器进行短路和过载保护，同时采用控制变压器和整流器，系统电路图如图4所示，电器元件明细表如表5所示：图4 系统电路图表5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照明指示灯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过载保护短路保护熔断器SQ2输送带2空箱起点行程开关FU1SQ3输送带2

7、空箱到达终点行程开关FU2FU3SA1输送带1选择开关FU4SB1总停开关FU5SB2启动按钮VC整流器SB3输送带2点动开关QFPLC电源开关SB4输送带1点动开关QS电源隔离开关TC控制变压器3.2 I/O分配表根据系统电路图及电气元件的选用分配I/O接口。分配情况如表6所示。表6 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SB1X000总停按钮HL1Y001传送带1运动指示灯SB2X001启动按钮HL2Y002传送带2运动指示灯SB3X002输送带2点动按钮HL3Y003照明灯SB4X003输送带1点动按钮KM1Y004传送带1启动接触器SQ1X004光

8、电开关，记球数KM2Y005传送带2启动接触器SQ2X005空箱起始地点限位开关SQ3X006装箱地点限位开关SA1X011手动自动选择开关4 控制流程分析4.1 功能流程图设计三菱系列PLC用于步进控制法，其控制流程设计采用与流程图功能一致的状态转移图（功能图）描述。首先输送带2上有包装箱空箱，然后输送带2运动到达指定位置后，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2运动，完成一次循环。各步使用状态器S0、S20S23，S30，设计完成的设备自动工作流程图如图7所示：4.2 梯形图与指令表设计根据自动装箱系统工作功能图，在三菱编程软件gxdeveloper上绘制SF

9、C图，并转化成梯形图与指令表。自动装箱系统梯形图如图8所示，指令表如表9所示：图7 自动装箱系统工作流程图图8 自动装箱系统梯形图表9 自动装箱系统指令表5 设计总结在为期一周的PLC课程设计中，我们小组主要针对生产线自动装箱系统控制进行分析设计。在设计的过程中，我们遇到很多了问题，并通过全组同学的努力来克服。（1）对工作流程分析不清，无法确定一条完整、正确的设计路线。经过讨论和参考指导书上的流程图，我们最终确定了上述说明书中工作流程，并以此设计，完成任务。（2）仿照例题设计电路图时，我们对部分电气元件的功能及选用不清楚，无法确定具体电气元件及型号。我们翻阅课本并到图书馆借阅了相关书籍资料，经

10、讨论后确定了最终的电路图。（3）在计算机软件上绘制SFC图时，由于之前我们并未使用过该软件，一时不知怎么办。我们下载了老师提供的教学视频来反复观看学习，又向会使用的同学请教，最终学会使用，成功绘制SFC图，并完成相应工作。当然，我们的设计也并不完善，有的问题我们并没有完全解决。（1）对电路控制和PLC控制的区别和联系还有些不明白，在设计中经常会不知所措。（2）对自动控制理解的多，但不清楚手动控制的设计及具体操作。（3）功能上还存在一定缺陷（如越位控制、应急操作），没能很好地设计。本次课程设计对我们学习和应用PLC技术有着很大的帮助。参考文献1.海心、赵华主编.机电传动控制.高等教育出版社出版.2008年2.周军、海心.电器控制及PLC.北京：机械工业出版社,2001,63.海心、马银忠 刘树青主编.西门子PLC开发入门与典型实例.人民邮电出版社.2009年1月4.宋伯生.PLC编程实用指南.北京：机械工业出版社，2007，25.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2006，86.付家才，PLC实验与实践.北京：高等教育出版社,2006,57.胡健. 西门子S7-300PLC应用教程. 北京：机械工业出版社.2007，3 8.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