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1、高等教育自学考试本科毕业论文基于 PLC 的糖果包装机的控制系统设计考生姓名： 准考证号： 专业层次： 本科 院 （系）：机械与动力工程学院指导教师： 职 称： 讲师 重庆科技学院二 O 一四年九月一日高等教育自学考试本科毕业论文基于 PLC 的糖果包装机的控制系统设计考生姓名： 准考证号： 专业层次： 本科 指导教师： 院 （系）：机械与动力工程学院重庆科技学院二 O 一四年九月一日摘 要PLC 作为传统继电器控制装置的替代品已经广泛应用于工业控制的各个领域，它可以通过软件来改变控制过程，而且具有体积小、结构简单、抗干扰能力强及可靠性高的特点被广泛应用。此次设计采用 PLC 来实现对糖果包装
2、机的总体控制，此包装机稳定性好，效率高，技术实用，制造工艺先进化，产品节能化，生产过程高度机械化、自动化，外形美观等特点。此装置还适合于各种环境下进行工作，有广泛的应用前景。本文介绍了一个基于 PLC 的糖果包装机的系统设计，详细的描述了利用可编程控制器（PLC）设计开发糖果包装机的过程。重点对糖果包装机的 PLC 控制要求的选择，对 PLC 控制系统主要元器件的选择，以及糖果包装机的各功能模块的设计和糖果包装机的主要控制系统的总体设计，确定了糖果包装机的总体结构，由 PLC 来实现对糖果包装机的总体控制，变频器来实现变频调速，步进电机来实现对糖果的运输问题，传感器来实现对糖果运输位置的检测从
3、而进行开关控制。关键词：PLC，包装，系统设计PLC-based system designed candy packaging machinABSTRACTPLC as a substitute for traditional relay control device has been widely used in various fields of industrial control, it can be changed by software to control the process, and has the characteristics of small volume, sim
4、ple structure, strong anti-interference ability and high reliability, has been widely applied. This design uses PLC to achieve the overall control of the candy packing machine, the packaging machine has good stability, high efficiency, practical technology, manufacturing processes have evolved first
5、, energy-saving products, the production process of high mechanization, automation, beautiful appearance and other characteristics. This device is also suitable for work in various environment, has the widespread application prospect.This paper introduces a system design of candy packing machine bas
6、ed on PLC, a detailed description of the use of programmable logic controller (PLC) design and development process of candy packing machine. The focus on the choice of candy packing machine PLC control requirements, the main components of the PLC control system of choice, and the main control system
7、 design of each function module of candy packing machine and candy packing machines overall design, determine the overall structure of candy packing machine, by PLC to realize overall control of candy packing machine. The frequency converter to realize the variable frequency speed control, step moto
8、r to realize the transportation problem of candy, sensor for detection of candy to transport position switch control.Keywords: PLC,Packaging, System design目 录中文摘要中文摘要英文摘要英文摘要.II1 绪论绪论.11.1 课题背景及研究目的和意义课题背景及研究目的和意义.11.2 国内外研究现状国内外研究现状12 系统的总体设计系统的总体设计.22.1 糖果包装机生产工艺简述糖果包装机生产工艺简述.22.2 糖果包装机控制要求糖果包装机控制
9、要求62.2.1 控制对象分析.62.2.2 控制系统方式选择.72.2.3 系统运行方式72.3 控制系统主要器件的选择控制系统主要器件的选择82.3.1PLC 控制器的选择82.3.2 变频器选择92.3.3 步进电机及其驱动器的选择.9 2.3.4 传感器选择133 控制系统的硬件设计控制系统的硬件设计.143.1 供电模块设计图供电模块设计图.143.2 主电机模块设计主电机模块设计.153.3 包装纸控制模块设计包装纸控制模块设计.163.4 总体控制系统简述总体控制系统简述.184 控制系统的软件设计控制系统的软件设计.234.1 系统的功能流程系统的功能流程.234.2 PLCP
10、LC 控制指令语句控制指令语句245 结论结论.25致谢致谢26参考文献参考文献27附录附录28论文原创性声明论文原创性声明321 绪论1.1 课题背景及研究目的和意义随着科学技术的快速发展，PLC 控制系统已经扩展到了很多工业领域，基于PLC 总线的工艺控制计算机。基于 PLC 糖果包装机的控制系统，要求制造业对市场需求做出迅速的反应能生产小批量，多品种，多规格的各种糖果包装，为了满足这一要求，生产设备和自动生产线的控制系统必须具有极高的可靠性和灵活性，此类 PLC 控制系统专为在工业环境下应用而设计的，PLC 的应用面广，功能强大，使用方便，是当代工业自动化的主要设备之一。传统的产品包装主
11、要是依靠手工操作，由于手工操作速度慢，卫生条件差，花色品种少等特点，难以供应市场需求。很多方面都无法和机械化包装相比拟，现代化的包装机械已超越简单地模仿人的动作，有许多功能是手工操作根本不能实现的。而三菱-PLC 可以通过软件来改变控制过程，而且具有体积小、组装灵活、编程简单、抗干扰能力强和可靠性高的特点，因此本设计采用三菱-PLC 来实现对糖果包装机的总体控制。1.2 国内外研究现状PLC 控制的糖果包装系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛，但从生产的包装机来讲，总体发展水平仍然不高，同美国、意大利、英国等先进国家相比有着较大差距。现代化的生产日益趋向商品化、社会化和国际化。其产品已不单
12、纯是本国的消费，而是要发展出口创汇，逐步形成外向型的经济。国内糖果技术专家在引进合作，自主独创方面取得了优异的成绩，在糖果设备方面先后推出充气奶糖生产线，胶体软糖自动线，超薄膜真空瞬时熬煮机组，棉花糖生产线等：包装机械有单扭结包装机，折叠式包装机，高速枕式包装机等。多功能是新设备开发的一个重要趋势，因为糖果品种花样多，更新快，生产厂家对设备的要求是多功能，适应性强。此外，现在新推出的设备大都采用伺服电机，光电跟踪等新技术，使其自动控制能力大大提高。国外已有较多的成熟产品，国外糖果包装技术发展迅速，并在高速包装，包装多样化，多层包装等方面取得成果。美国、意大利、英国等国技术领先，都生产出了一批性
13、能优异的糖果包装机，并在各行业中广泛应用。目前，国外产品包装系统正朝着高精度、智能化、小型化等方面快速发展。2 系统的总体设计2.1 糖果包装机生产工艺简述巧克力设备方面有多功能花色巧克力浇注线，巧克力复合制品自动线，巧克力挤出成型线，巧克力快速精磨机等。比如一种巧克力复合制品自动线，全线由近 20 台机组构成，由于不同品种工艺要求的差异，不但有个机组本身调整的问题，更有运转过程中各机组之间的速度协调问题，该机组采用一台总变频器来控制各机组的调速变频器。巧克力糖果包装机是一款高速糖果包装机械，可用于包装各类块状糖果。三菱-PLC 控制，袋长即设即切，无需调节空走，一步到位，省时省膜。参数设定方
14、便快捷，故障自诊断功能，故障显示一目了然，能将检测出来的信息通域记忆构件或记忆演算，指令远距离执行机构所规定的动作，如自动剔除不合格品，无料不送袋，断瓶不充填，缺盒不上标等等。高感度光电眼色标跟踪，数字化输入封切位置，使封切位置更加准确。温度独立 PID 控制，更好适合各种包装材质。定位停机功能不粘刀，不浪费包膜。设备消耗的功率小，糖果包装机的包装对象（糖块）的质量小（一般不超过 20g） ，机器的功率主要用于克服摩擦力，所以消耗的功率就小。卫生要求高，糖果包装机必须保证糖果的卫生质量。直接和糖块接触的构件应符合食品卫生要求，且能迅速地分解和组合，形状简单，便于洗涤。整个设备可以分为三大部分：
15、生产线送糖部分，糖果包装部分，包装纸部分。其总体外观图如图 1-1 所示。图 1-1 糖果包装机外观图生产送糖部分直接与糖果生产线相连，通过传送带将糖果送至托盘上，再通过送糖盘将巧克力糖送到钳糖机械手上，包装完成后由传送带将成品输出。糖送到托盘上以后，接糖杆向下运动，顶糖杆向上运动是糖块和包装自夹在两者之间，然后同步上升，进入机械手，使包装纸成形，经过折边器折一边，由转盘带着机械手旋转，经过托板，是包装纸全部覆盖带糖块的端面上，完成全部包装。所有控制由软件实现，方便功能调整和技术升级，永不落后。该部分仅可通过一颗糖果，糖果经过此通道过后形成队列,依次从包装入口进入如图1-2 所示。糖果包装纸包
16、装纸进入卷纸机构包装纸切断热辊筒包装纸送入送纸机构1-2 糖果包装机卷纸图糖果包装机的自动化程度高，一般都是自动包装机，其结构复杂，自动化程度高，它可以是送纸，切纸，抄纸，理糖，包裹及打糖过程自动完善。易于调节糖块的形状，大小，及包装纸的性能，为使糖果包装机能可靠地工作，糖果包装机都有调节系统和一定范围内的无级变速装置。可以根据需求，对糖果包装的速度进行无极变速，本机还可以自由更换糖果种类（但必须为颗粒状的，其尺寸必须在长 95-420mm，宽 10-360mm，高 5-70mm 范围内） 。包装纸送纸部分由齿轮机构驱动，拖动包装纸向前运动。包装纸安装于包装纸托盘上，正常送纸时，绷紧的包装纸压迫包装纸刹车，使其在摩擦力的作用下向前运动；缺纸或断纸时，绷力消失，包装纸刹车回到原位置，系统报警。包装纸的位置由色标传感器进行定位，当位置出现偏差时，由控制系统发出指令驱动步进电机进行拖拉包装纸运动，从而实现包装纸的
