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1、河南城建学院本科毕业设计（论文） 摘要I摘 要在工业生产中，有很多地方需要对粉末状或小颗粒状散状固体的流量进行准确的测量和控制，再配以给料设备组成定量给料控制系统。它是集喂料、流量测量和控制于一身的设备。目前，作为许多生产设备的定量给料控制系统己广泛应用于水泥、冶金、建材、电力、化工、食品、矿山、粮食等各行各业。定量给料在工业生产中发挥着越来越重要的作用，正因为其应用的广泛性，如果能提高给料系统的精度、自动化程度，就有着重要的现实意义。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
2、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。关键词：控制系统,包装码垛生产线,可编程序控制器河南城建学院本科毕业设计（论文） ABSTRACTIIABSTRACTIndustrial production, there are many places need for powdered or granular solids f
3、low for accurate measurement and control, with feeding device consisting of quantitative feeding control system. It is a feeder, flow measurement and control in a device. At present, production equipment as many quantitative feeding control system has been widely used in cement, metallurgy, building
4、 materials, electric power, chemical, food, mining, food and other industries. Quantitative feeding in industrial production is playing an increasingly important role, because of its wide application, if can improve the feeding system precision, the degree of automation, it has important practical s
5、ignificance.Automatic bagging palletizing line is used in the industries of petrochemical, fertilizer, food processing, and transportation port etc. It can perform bagging and palletizing automatically for powder and granular materials such as chemical fertilizer, plastic granules (PP/PE/PVC) and gr
6、ains etc. It is easy for customers to store, transport and sale their products. Automatic bagging 为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块，等等。 采用模块化结构；为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型 PLC 以外，绝大多数 PLC 均采用模块化结构。PLC 的各个部件，包括 CPU，电源，I/O 等均采用模块化 PLC，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。河南城建学院本科毕业设计（论文） 包装码垛自动生产线控制系统硬件设计11编程简单易学；PL
7、C 的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。安装简单，维修方便；工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与 PLC 相应的 I/O 端相连接，即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。 3.2 PLC 控制系统硬件设计PLC 控制系统示全包装生产线的核心部分，而在包装过程中，动作多，运动复杂，这就要求控制系统具有很高的可靠性、良好的节能措施、很强的故障诊断能力，确保生产
8、的稳定运行。由于包装生产线的各种控制为开关量，动作关系复杂，I/0 点数较多，选择日本三菱公司的 FX2N 系列 PLC。该系列 PLC 为模块式结构，可以根据控制系统的需要灵活地组合成最佳的配置。 硬件配置硬件配置包括 FX2N 基本单元、FX2N 扩展单元、检测元件(光电开关、接近开关、真空开关等)、人机操作界面(按钮、指示灯等)、控制元件(交流接触器、变频器、电磁阀等)以及执行元件(电机和气缸等)。 FX2N 系列 PLC 输入输出扩展方法，FX2N 系列 PLC 是由电源、CPU、输入输出和程序存储器组成的单元型可编程控制器。其主机称为基本单元，为主机备有可扩充输入输出点数的“扩展单元
9、(电源 I/0)和扩展模块(I/0)”，此外，还可以连接特殊扩展设备，用于特殊控制。在组织 FX2N 系列时，须考虑下述各点:输入输出总点数控制在 256 点以内，其中输入点数和输出点数均不能超过184 点；DC24V 电源和 DC5V 电源的容量，基本单元和扩展单元内部装有电源，可以对扩展模块供给 DC24V 电源，对特殊模块供给 DC5V 电源，因此扩展模块和特殊模块的耗电量应该控制在基本单元及扩展单元的电源范围以内；对于 FX2N 基本单元，外接特殊单元和特殊模块的数量，最多不超过 8 台。关于输入输出序号的编号问题，FX2N 系列 PLC 使用如下的编号方法:（1）输入继电器(X)、输
10、出继电器(Y)的序号是由基本单元开始，按连接顺序分配八进制数码。（2）特殊扩展设备和 PLC 使用 PLC 的 FROM 和 T0 指令进行数据信息交换，河南城建学院本科毕业设计（论文） 包装码垛自动生产线控制系统硬件设计12但是输入输出继电器不占序号。（3）功能扩展板，FX2N-CNV-IF 型转换电缆，和输出输入点数无关。具体的输入输出扩展根据对于本生产线的分析，系统需要约 130 个输入点、160 个输出点，总的点数约在 290 个左右，加上一定的点数裕量，系统总的输入输出点数应该配置在320 点左右，而 FX2N 系统最大的点数是 256 点，所以决定采取分段控制，将整个系统分成 2
11、段，前一段从电子称重机到喷墨打印机，使用一个 PLC 系统控制，具体的扩展方法是 FX2N-128MR+FX2N-48ER 各一台，共有点数 176 个，输入点88 个，编号范围是 X000X127，输出点 88 个，编号范围是 Y000Y127;剩下的后面作为一个控制系统，使用 FX2N-128MR+FX2N-16EYR，总点数 144 个，输入点数 64 个，编号范围是 X000X077，输出点 80 个，编号范围是Y000Y117。这样系统的总点数为 320 点，其中输入点 152 个，输出点 168 个，可以满足系统的要求。图 3.1 是 I/0 扩展连接示意图。前段后段 图 3.1
12、I/0 扩展连接示意图 分配输入/输出点信号、输出点与输出控制是一一对应的。分配好后，按系统配置的通道与接点号，分配给每一个输入信号和输出信号，即进行编号。FX2N 型 PLC 的输入/输出通道号采用自由配置、固定通道方式。输入输出继电器可自由选择，与输入点对应的即为输入继电器，与输出点对应的即为输出继电器。包装码垛生产线控制系统包装部分及码垛部分输入输出接口如表 3.1、3.2 所示。表 3.1 包装部分 I/O 接口分配输入输出名称接口名称接口吸袋垂直气缸X001垂直汽缸下降Y001吸袋真空装置X002垂直汽缸上升Y002吸袋真空阀X003吸盘Y003上限位开关X004垂直汽缸倾斜Y004
13、FX2N-128MRFX2N-128MRFX2N-16EYRFX2N-48ER河南城建学院本科毕业设计（论文） 包装码垛自动生产线控制系统硬件设计13表 3.2 码垛部分 I/O 接口分配倾斜气缸电磁阀X005斜托板下降Y010斜线位开关X006防滑吸盘吸袋Y011斜托板光电开关X010磕头装置倾斜Y013光电开关X011真空吸袋Y014横进装置减速开关X012磕头装置立起Y015横进装置装袋点限位X013斜托板上升Y020倾斜限位X014抱板闭合Y021磕头装置到位信号X015大夹子闭合Y022横进装置取袋点限位X020料斗下缩口夹子张开Y024夹抱限位X021取袋真空装置打开Y025横进装
14、置移动限位开关X022缩口夹子向里放Y026开袋真空检测X023夹辊气缸动作Y027夹袋压力检测X024开袋Y030打开袋口X040抱袋Y031横进装置限位X041张开Y033横进装置到位X050缩口夹子张开Y037输送带X051放料门插入Y040倒袋X053拍打板上升Y042整形X054敦实Y043金属检测X055折边Y044金属信号X056缝口Y045重量检测X057倒袋气缸伸出Y050包装子程序启动X127整形汽缸动作Y051检测器声光报警Y060检选机剔除Y061横进装置Y100输入输出河南城建学院本科毕业设计（论文） 包装码垛自动生产线控制系统硬件设计14名称接口名称接口编组传输光电
15、开关X001转位机转位Y071料袋传输限位开关X002编组传输电机Y004推推袋挡板关闭X003转位传输电机Y005满半层信号X004缓停机运转Y006滑台限位开关X005推袋Y000推袋前端限位X006滑台推袋挡板打开Y001侧面整形挡板.X007推袋机返回Y002码垛位限位X010分层机分层Y003压袋限位X011升降机下降Y007压袋返回X012前端推袋挡板打开Y074分层机满信号X013侧面整形Y075满一层信号X015压袋机压袋Y076前端推袋挡板X016托盘输送机Y020托盘至码垛位X020升降机上升Y010升降机上限位X021声光报警Y030升降机上临界X022排垛输送Y031升
16、降机下限位X023托盘仓动作Y035分层机开X024垛盘输送机Y036分层机关X025托盘仓声光报警Y040缓停机占位X026托盘仓上升Y050编组机满X027托盘仓下降Y051垛盘位空X030托盘叉打开Y052空托盘到位X03托盘叉合上Y053托盘叉位置空X034垛盘缓冲位置空X035缓冲位置限位X037托盘上升信号X050待传位信号X051托盘仓上位X052河南城建学院本科毕业设计（论文） 包装码垛自动生产线控制系统硬件设计153.3 控制系统电气原理图系统供电电源采用三相四线制上机供电。供电电源等级为AC3805，50Hz。上电源经总的低压断路器 QF0 为整机供电。其中 QFl 给包装部分电机 M1.1M10.1 提供电源，QF2 给码垛部分电机 M11.1M20.1
