机电一体化毕业设计(论文)PLC纯净水的自动罐装机系统设计.doc
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1、摘 要本文阐述了可编程控制器(以下简称PLC)从产生到现在,实现了接线逻辑到存储逻辑的飞跃;。其功能从弱到强,实现了逻辑控制到数字控制的进步。随着科技的是新月异的飞速发展,社会经济的发展步伐需要不断加快,更加需要现代化工业的不断进步。一系列自动化生产设备便出现在生产车间,提高了生产效率,提高了经济效益,带动了整个社会经济发展,故在此开展了“罐装机系统设计”的课题。下面介绍该系统设计的内容。文中所述的PLC程序设计已经过多次的实验。按其生产步骤、稳定性等方面,所设计的PLC程序已验证其正确性了。该系统充分利用了学习中的可编程控制器(PLC)的多方面知识和方法,。本设计作为毕业设计题目,主要价值在
2、于运用理论与实际相结合,虽然没有百分百的实现,但也不失这样的价值。如前所述,全球都需要高新科技,来带动整个经济的发展。自动罐装机是自动化生产技术的代表之一是必不可少的。这一控制系统的实现和应用,充分体现了PLC系统在工业的现场的应用,以及根于设计和不同的需求改变数据和状态,还可以使其应用的范围更加广泛,总之PLC在工业生产上起着很大的作用 关键词:罐装机系统 、可编程控制器(PLC)、 程序设计 、梯形图 ABSTRACTThe paper its describe design project of the pure water automatic can, system its mainl
3、y designs for automatic system of the product line. Following the principle that the theory combines with the practice, base on the principle of the thread of PLC controlling, on the premise of easuring and program the design, recommend every project of systematic design process of whole automatic c
4、an to realize from the superficial to the deep. With the science and the technology developing at full speed of crescent, improve production efficiency, have increase economic efficiency, have driven the whole social economic development. So launched the subject that the designed of Automatic Can Sy
5、stem . Now content that the introduction should be designed systematically.The full text is divided into seven chapters. Chapter I describes the scope and application of the automatic canned functional significance. Chapter III described the Plc control system design of the basic principles, main co
6、ntents, the general steps Chapter IV on the main power lines to the principles of the components, characteristics and parameters and purchase. the design, Plc instructions table. profiles. Originally design as the graduation project topic, chief value lies in using the theory to combine with reality
7、, though there is no 100% realization, does not lose such value either. As noted previously, the whole world needs new and high technology, to drive the development of the whole economy. Automatic can automatic representative of production technology one of essential, it plays a role in holding the
8、balance in industrial production.Keywords: Automatic Can System The PLC control Program design Ladder-shaped diagram目 录第一章 引言第二章 灌装机传动系统设计2.1 工作原理及工艺动作过程简介2.2 原始数据及设计要求:2.3 工作原理和工艺动作分解2.3.1 工作原理图2.3.2传动系统和执行机构的尺寸第三章 PLC的系统设计3.1 PLC控制系统设计的基本原则3.2 PLC控制系统设计的基本内容和一般步骤3.2.1 PLC控制系统设计的基本内容3.2.2 PLC控制系统设计
9、的一般步骤3.3 PLC机型的选择第四章 线路保护与生产步骤4.1 开关线路保护部分4.2 开关的选择4.3 自动罐装机系统总的控制面板第五章 检测系统与硬件图5.1 检测部分5.2 检测部分的元器件5.2.1 霍尔传感器5.2.2 光电传感器5.2.3 电磁阀5.2.4 浮力式液位计5.2.5 气动阀5.2.6 热继电器5.2.7 熔断器5.2.8 接触器5.2.9 电动机5.3自动罐装机系统总的硬件剖面第六章 PLC程序设计6.1 自动罐装机系统设计的PLC控制器的输入输出点总括6.2 自动罐装机系统设计的PLC控制器的梯形图 结论.2 2 致谢.2 3 第一章 引言自动罐装机在许多生产企
10、业都得到广泛使用,特别是用PLC来控制的自动罐装机系统,自动罐装机应用范围很广,例如:奶粉生产,化妆品,饮料行业,纯净水等等,总而言之,生产领域中有液体或是颗粒状的,自动罐装机在那都有用武之地。可想而知,自动罐装机在生产工业方面起着举足轻重的作用。在市场经济的刺激下,许多商家为了取得更大的利益,不断要求要提高生产效率,所以需要把自动罐装机设计得更加完善、更加有效率、更加安全和耐用。本设计为纯净水的自动罐装机系统设计,共分为七章:第一章引言部分,简单介绍现在我国罐装机的状况。第二章灌装传动系统,内容包括工作原理,主要特点,以及其执行机构的工作图简介。第三章介绍PLC的系统设计,内容包括PLC设计
11、的基本原则,主要内容及一般步骤,PLC机型的选择。第四章自动罐装机系统的线路保护和生产步骤,内容包括开关线路的保护,开关的选择,自动罐装机系统总的控制面板,按钮指示灯选型说明,流水线生产过程控制。第五章介绍自动罐装机系统的检测系统与硬件图,内容包括检测部分,检测部分的元气件,自动罐装机系统总的硬件表,自动罐装机系统总的硬件剖面图。第六章介绍自动罐装机系统的PLC程序设计,内容包括自动罐装机系统设计的PLC控制器的输入输出点总括,自动罐装机系统设计的PLC控制器的梯形图,自动罐装机系统设计的PLC指令表及其注释。第七章介绍系统组态王仿真主要是仿真软件-组态王6.5的简介。在设计时充分考虑到现代罐
12、装机的特点和要求,充分注意到了在生产过程中遇到突发性事件时,系统应作出的动作,各个环节都可以独立出来运行进行调试,做到安全生产,把生产中有可能遇到的危险减到最低。本设计在设计和写论文时得到了指导老师金葵老师的指导,她耐心地,详尽地讲述了现代罐装机系统的每一个环节,和现在工厂对罐装机系统的要求,使自动罐装机系统设计和论文得以顺利完成。由于我们的水平有限,设计和论文中难免存在不当之处,恳请各位老师批评指正。第二章 灌装机传动系统设计2.1 工作原理及工艺动作过程简介、将灌装物料输送至料斗(料腔)、将空瓶或空罐送至多工位转盘,并能自动转位 、能实现自动灌装 、进行压盖密封 、进行粘贴商标 、将成品输
13、出2.2 原始数据及设计要求:灌装能力 16 瓶/min; 每瓶纯净水净重 600g; 电动机转速 1000r/min; 工作行程 60mm,工作行程包括定量灌装、加盖密封、粘贴商标工艺等工 作行程; 为防止纯净水变质,产品密封性好、在密封后有一定的保压时间。 整机由同一电动机带动,转盘的转位准确平稳,整体结构紧凑,性能可靠,操作简单,外形美观,制造方便。2.3 工作原理和工艺动作分解据上述分析,灌装机要完成的工艺有以下五个动作1)将纯净水罐入漏斗使纯净水流入定量空间的活塞中,使活塞中充满水。活塞图示 如图 11。 当纯净水灌满后多工盘转动, 活塞和整体都向下运动, 灌纯净水入罐中, 活塞收回
14、。2) 将空瓶用皮带送入多工位转盘, 多工位转盘由于我们邀实现送料、 灌装、 压盖、贴标、送出所以我们需要五个位置,多工位转盘和皮带的综合图如 图 12 所示。而要实现间歇运动,我用不完全齿轮来实现。 3)压盖机构由凸轮来带动,在灌纯净水的同时压盖的也向下运动,实现压盖。 4)贴标机构是由凸轮、杆组、皮带、两个滚轮组成,如图 13 所示。 5)送出机构是由凸轮把罐钩出滑下,凸轮基本图如图 14 所示。据及设计要求 以上序整体综合图如15所示2.3.1 工作原理图 11 12 13 14 152.3.2传动系统和执行机构的尺寸机械传动系统和执行机构的尺寸根据选定的驱动电动机的转速能力。它们的机械
15、传动系统的总速比为: i= n电机 n执行主轴 = 1440 = 75.7894 19 机械传动系统的第一级采用带传动,其速比为 2.0622;第二级为直 齿圆柱齿轮传动,其速比为 3;第三级仍为直齿圆柱齿轮传动,其速比 为 3.5。 第一级锥齿轮传速比为 3.5,第二级锥齿轮传速比为 1; 1、带传动 (1)取 d1= 20mm ,则 d 2 = 2.0622 20 = 41.244mm ,设带轮 1、2 的中心距为 a0 ,则 0.7(d1 + d 2 ) a0 d1 + d 2 , 即 42.8708mm a 0 61.244mm , 故取 = 60mm 。 2、纯净水密度约为=1.00
16、g/ 所以活塞半径 5cm 高度 4cm V=h=3.144=314 M=V=3141.00=314.0g 3、齿轮传动 表 1 直齿轮参数表 锥齿轮参数表 第三章 PLC的系统设计3.1 PLC控制系统设计的基本原则PLC控制系统的设计应遵循以下基本原则:1PLC控制系统控制被控对象最大限度地满足工艺的要求。设计前,应深入现场进行调查研究,搜索资料,并与机械部分的设计人员和实际操作人员密切配合,共同制定控制方案,协同解决设计中出现的各种问题。2. 在满足工艺要求的前提下,力求使控制系统应安全、可靠、实用,且易于维修。3. 在满足控制要求的前提下,系统应力求简单、经济,性能价格比高。4. 考虑
17、到今后的发展和工艺的改进,在硬件配置上应留有一定的裕量。3.2 PLC控制系统设计的基本内容和一般步骤3.2.1 PLC控制系统设计的基本内容PLC控制系统是由PLC与用户输入、输出设备连接而成的。因此,PLC控制系统设计的基本内容应包括以下内容。1. 选择用户输入设备、输出设备以及由输出设备驱动的控制对象。2. PLC的选择。PLC是PLC控制系统的核心部件。正确选择PLC对于保证整个控制系统的技术经济性能指标起着重要的作用。3. 分配I/O点,绘制I/O连接图。4. 控制程序设计。包括控制系统流程图、梯形图、语句表等的设计。5. 必要是还需设计控制台。6. 编制控制系统的技术文件。包括说明
18、书、电气图及电气元件明细表。 3.2.2 PLC控制系统设计的一般步骤PLC控制系统的设计一般可分为以下几个步骤:1. 根据生产的工艺过程分析控制要求,需要完成的动作(动作顺序、动作条件、必须的保护和连锁等)、操作方式(手动、自动;连续、单周期、单步等)。2. 根据控制要求确定所需要的输入、输出设备。据此确定PLC的I/O点数。3. 选择PLC机型及容量。4. 定义输入、输出点名称,分配PLC的I/O点,设计I/O连接图。5. 根据PLC所要完成的任务及应具备的功能,进行PLC程序设计,同时可进行控制台的设计和现场施工。3.3 PLC机型的选择这是PLC应用设计中很重要的一步,目前,国内外生产
19、的PLC种类很多,在选用PLC是应考虑以下几方面。1规模要适当输入、输出点数以及软件对PLC功能及指令的要求是选择PLC机型规模大小的重要依据。首先要确保有足够的输入、输出点数,并留有一定的余地(要有10%的备用量)。2. 功能要相当,结构要合理对于以开关量进行控制的系统,一般的低档机就能满足要求。对于以开关量控制为主,应选用带A/D、D/A转换,加减运算、数据传送功能的低档机。3. 输入、输出功能及负载能力的选择选择哪一种功能的输入、输出形式或模块,取决于控制系统中输入和输出信号的种类、参数要求和技术要求,选用具有相应功能的模块。此外,还应考虑输入、输出的负载能力,要注意承受的电压值和电流值
20、。4 使用环境条件在选择PLC是,要考虑使用现场的环境条件是否符合它的规定。一般考虑的环境条件有:环境温度、相对湿度、电源允许的波动范围和抗干扰等指标。 第四章 线路保护与生产步骤本次设计是针对工厂流水生产线的自动化生产。在生产的过程中线路的保护是必不可少的。所以本章分别对开关线路保护部分的元器件,开关的选择以及按钮指示灯的型号选择说明作介绍。同时对流水生产线过程控制也作了详细的说明。4.1 开关线路保护部分为了使设备更好安全地正常工作,所以电路的设计上要增加保护电路的元件,因而选择以下一些元器件1 空气开关,用于接通或分断电路。QS2 主电路上装低压熔断器,实现低压配电系统的短路保护。PLC
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