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1、Tianjin University of Technology and Education毕 业 设 计专 业： 机械维修及检测技术教育 班级学号： 机检0401班 - 23号 学生姓名： 李 佳 指导教师： 蒋 丽 高级工程师 二九年六月天津工程师范学院本科生毕业设计颗粒物料定量称重、灌装控制系统设计（电控部分）Granular materials quantitative weighing and packaging control system design (Electric control part)专业班级：机检0401班学生姓名：李 佳指导教师：蒋 丽 高级工程师系 别：机械工
2、程学院2009年6月摘 要随着社会经济、技术的快速发展，颗粒物料定量称重、灌装类设备的需求量日益增加,并且对物料包装的速度和精度要求也更加严格。本设计根据这一要求并结合谷物生产的实际情况,研制了颗粒物料的定量称重灌装设备的控制系统,对如何提高灌装速度和称量精度提出了改进方案。设计中采用AD-4401称重仪表进行称重，显示物料的重量值，并以称重传感器的输出信号为判断依据，二者结合完成物料的定量称重,同时用PLC来控制系统灌装动作顺序，并配以相关的执行驱动器件，实现了颗粒物料喂料、定量称重、半自动灌装等环节的电气系统的控制。具体的设计方案是将物料喂料过程分为两个阶段，并用气动系统驱动粗喂料阀门和细
3、喂料阀门的打开与关闭，通过两次喂料保证了称重的速度和精度，并实现了过冲量修正功能，提高了定量灌装的精度。并且具有良好的人机界面，使得该系统可适用于不同的颗粒物料定量灌装。另外通过相关电气图的设计、元器件的选型、PLC整体控制设计并编写控制系统程序几部分，达到了自动称重、定量喂料等自动控制的目的，完成了本次设计的任务。可用于化工、医药、制米、饲料、粮食加工等行业中的松散态颗粒物料的连续定量灌装。关键词：颗粒物料；定量灌装；自动控制； PLC ABSTRACTWith the rapid development of social economic and technology, the dema
4、nd for equipment of quantitative granular materials weighing and packaging is growing，and stricting with the required speed and precision of material packaging. According to the requests of realities in production, an automatic control system of quantitative weighing and packaging is studied on. And
5、 the better proposal is proposed to improve the speed of packaging and the precision of weighing. Using the AD-4401 weighing instrument to weigh and display the value of material weighing, and according to the output signal of weighting cell, that accomplish materials quantitative weighing. Using PL
6、C to control the sequence of filling movement, and to match relevant execute driver device in the design, that realize the electric control of the feeding for granular material、the quantitative weighing and semi-automatic packaging, and so on.Design proposal of specifics is divided materiel feeling
7、process into two stage, with pneumatic system to drive big feed valve and small feed valve. By twice feeding to guarantee the speed and precision of weighing, and to achieve the function of overshoot correction, that improve the precision of quantitative packaging. And having good human machine inte
8、rface, that make the system to apply to different of granular material quantitative packaging. In addition, by the design of correlative electric drawing、the selection for component、the design of overall control by PLC, and compile program for control system，the system can realize the functions of a
9、utomatic weighting、quantitative feeding in process for automatic control, and complete the design task. It can be used in industries of chemical industry, medicine, making rice, feed, and food processing in the state of loose granular materials for quantitative packaging. Key words：granular material
10、s；quantitative packaging；automatic control；PLC目 录1 绪 论11.1 包装机械的发展现状及现实意义11.2 颗粒物料定量灌装控制系统的研究意义11.3 包装机械的设计任务21.3.1 包装机械的发展方向21.3.2 包装机械设计存在的问题21.4 颗粒物料定量灌装控制系统的设计任务31.4.1 主要构思31.4.2 主要工作任务及技术参数32 总体方案设计42.1 灌装机的工作原理及特点42.1.1 灌装机的工作原理42.1.2 灌装机的特点42.2 灌装机的控制系统构成52.3 总体方案设计52.3.1 控制系统方案设计52.3.2 控制电路图
11、设计62.3.3 PLC整体控制设计63 电气控制系统设计83.1 元器件的选型83.1.1 称重仪表的选型83.1.2 传感器的选型93.1.3 气缸的选型153.1.4 电磁阀的选型223.2 控制系统电气图设计233.2.1 电气原理图的设计233.2.2 控制关系图的设计243.3 整体控制系统工作原理253.3.1 系统控制对象及信号253.3.2 电气控制原理263.3.3 根据控制原理画出系统工作流程图273.3.4 控制时序图273.4 PLC设计293.4.1 I/O点分配、PLC选型及外部接线图293.4.2 编写PLC控制程序32结 论34参考文献35附录：英文文献及翻译
12、36致 谢57 II天津工程师范学院2009届本科生毕业设计1 绪 论1.1 包装机械的发展现状及现实意义现代包装技术日益向着高度机械化和自动化方向发展，最初，在包装领域中所应用的第一代包装机械DubbedGen1，结构简单，是纯机械性的。由一台电机带动直线轴转动，并通过凸轮产生动力。采用可编程控制器（PLC）的控制系统，结构也很简单，由操作人员直接控制机器。在大部分情况下，还没有采用人-机互动技术（HMI）。之后，出现了第二代包装机械。此技术诞生于十年前，包装机械仍采用传动轴驱动，只是结构更复杂一些，因为由伺服电机来控制速度，所以可以向一些特殊的动作发出指令，而且也采用了更为复杂的PLC可编
13、程逻辑控制器。第二代包装机械的可调性更好，但这一优点却需要付出更高的费用。这些费用包括更多的线路布置、更多的PLC可编程逻辑控制器输入/输出（I/O）装置，这些装置庞大而复杂，有更多的传感器和程序控制，甚至还包括更多的外围设备,而且对于故障的排除和处理也更加困难。近年来，国内包装机械从技术、设计和制造等方面发展较快，从前期的由国外引进先进设备和技术并在此基础上进行消化吸收，到自行设计制造生产出较为先进的电子秤称量微机控制的各种型号种类的包装机，基本满足了国内各行业散状物料产品包装的需要。但开发研制经济实用的颗粒物料称重式包装机也是非常适时和必要的。随着社会经济、技术的快速发展，产品定量精度要求
14、更加严格，产品规格种类繁多，颗粒物料定量称重、灌装类设备需求量日益增加。相比之下，农产品的包装机械发展稍有不足，包装速度和精度偏低是阻碍其发展的主要原因。本课题根据这一要求并结合谷物生产的实际情况,研制了颗粒物料的自动定量灌装控制系统,对如何提高灌装速度和称量精度提出了改进方案。1.2 颗粒物料定量灌装控制系统的研究意义随着市场经济的完善和发展，商品流通的深度和广度进一步扩大，包装工业在国民经济中的作用和地位越来越高。商品包装是一个新兴的行业，是在商品经济日益繁荣，市场竞争日趋激烈的新形式下，逐步成长起来的。在商品流通中,人们对粉状、颗粒状小袋商品的包装要求主要有两个方面,一是要求包装美观,以
15、便吸引顾客,并保证商品在流通环节中包装袋不出现任何形式的破损。其二是要求包装袋内的商品计量准确,误差小（包装行业标准要求计量误差小于5）,以维护商品生产厂商的信誉、形象。因此商品包装的精确计量,是包装行业时刻关注的一项重要课题。本设计中采用电子称重仪表进行称重，显示物料的重量值，并以称重传感器的输出信号为判断依据，二者结合完成物料的定量称重,同时用PLC来控制系统灌装动作顺序，并配以相关的执行驱动器件，实现了颗粒物料喂料、定量称重、半自动灌装等环节的电气系统的控制。设计中阐述了具体的设计方案，并通过控制系统的电气图设计、元器件的选型和PLC整体控制的设计并编写控制程序等几部分，实现自动称重、定量给料等工作过程的自动控制。在物料灌装过程中，能自动实现夹袋、喂料、称重和松袋的加工操作过程，产品结构简单、操作方便、灌装速度快、精度高、工作稳定可靠，可用于大米等谷物类和化工产品等行业内松散态颗粒物料的连续定量灌装。1.3 包装机械的设计任务1.3.1 包装机械的发展
