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1、题 目： 基于PLC的四连杆装箱包装机设计 目 录1.设计背景32.设计任务33.四连杆装箱包装机设计的总体方案设计44.四连杆装箱包装机的硬件设计54.1 PLC 选型54.2 I/O分配表64.3 PLC外部电路设计75.四连杆装箱包装机的软件设计85.1四连杆装箱包装机控制设计流程图85.2四连杆装箱包装机梯形图设计95.3组态软件11总结16附录191.设计背景现在市面上现有的四连杆装箱包装机，大部分包装机都采用继电器的控制方式。这种控制方式布线复杂，可靠性差，故障率高，且需要人力来进行维护。同时，设备的运行缺少安保措施，容易发生事故。随着 PLC技术的发展，本设计中使用 PLC来代替
2、继电器来完成包装机的控制，可以提高系统控制的可靠性，减轻工人的工作强度，安全性得到保障，在总体上提高了经济效益。2.设计任务四连杆式包装机是一种可以装配424瓶的包装机。由于其优良的性能，在包装行业非常受欢迎。本设计使用PLC来设计四连杆装箱包装机，对其硬件部分和软件部分进行设计，并使用编程软件进行仿真。四连杆装箱包装机是一种一次性可以装配四箱，即424瓶的连续装箱的包装机械设备。在满足控制的要求和确保控制系统安全可靠的条件下，力争简化控制的系统需要的条件，设计出一款实用的包装机。163.四连杆装箱包装机设计的总体方案设计总体电路设计原理图如图1所示；图1 总电路设计原理图四连杆装箱包装机控制
3、系统，主要由进箱进瓶步骤、装箱步骤、出箱步骤这几部分组成，工作过程见流程图2所示。图2 工作过程流程图进箱进瓶：瓶子和箱子经传送带传送，在到夹瓶点时被机械臂向上引导，然后同时传送至停瓶袋。装箱：箱就位后经传感器感应后进入停箱带，等待装箱完成。出箱：等待进箱的机械臂落下，此时出箱电机开，整箱装满后出箱。4.四连杆装箱包装机的硬件设计四连杆包装机的功能包括点动，正转和回转这几个步骤，通过夹瓶装置来实现箱的包装。瓶电机和两个箱电机分别用作传输瓶和传输箱。七个电磁阀和与之对应的气缸，分别控制夹头，定位器，出箱臂以及进箱臂和箱导向。设置出手动开关和自动开关两个开关进行切换。光电检修开关用来检测是否有人员
4、误入，设计共使用了三台光电检修开关，分别安装在装箱包装机的背面和侧面，在操作人员误入设备危险区域时，系统紧急停止运行，保证人员安全，系统各输入、输出元件均使用DC24V直流稳压电源。为了使PLC更稳定地运作，还需要采用多种防护的措施，比如和系统中的强电设备分开接地，接地线截面积应该大于2平方毫米。PLC的输入量和输出量的感性负载，并联二极管等。输出电路图如图3所示，用来除去因感性负载储能作用而产生的电弧。图3 输出电路图4.1 PLC 选型4.1.1 PLC的选型在本设计中选用的是三菱系列的PLC，此系列PLC功能灵活，编程简单，通信功能全面等特点。根据I/O口的需求，这里选用了PLC。4.1
5、.2 PLC系统硬件的配置包装机的硬件部分包括光电开关，接触开关，电机的输入和输出装置。控制过程以连续逻辑控制为主。在选择主要控制模块之前，首先要了解四连杆包装机的受控对象，生产过程和PLC的工作环境。首先确定控制要求，然后确定控制输入和输出点，然后根据实际情况来选择PLC的主控制模块。该系统的设计需要8个输入点和12个输出点，以及内部继电器等。输出应使用继电器来输出。基于以上的要求，我们决定使用三菱制造的FX2N-32MR PLC来设计系统。4.2 I/O分配表I/O四连杆装箱包装机如表1、表2所示：（1）输入部分表1 输入地址分配输入地址对应的外部设备X000上电总开关X001进瓶完毕X0
6、02进箱完毕X003装箱完毕X004出箱完毕X005放箱机械臂至上X006放箱机械臂至下X007断电停止（2） 输出部分表2 输出地址分配输出地址对应的外部设备Y000瓶定位器Y001进瓶电机Y002进箱定位器Y003进箱电机Y004四连杆装箱电机Y005出箱电机Y006进箱机械臂上Y007进箱机械臂下Y010放瓶定位器下Y011放瓶定位器上Y012放瓶夹头夹紧Y013放瓶夹头松开4.3 PLC外部电路设计由四连杆装箱包装机电路原理图和I/O分配表，画出了四连杆包装机的PLC自动控制系统的硬件接线如图4所示。图4 控制系统硬件接线图5.四连杆装箱包装机的软件设计5.1四连杆装箱包装机控制设计流
7、程图图5 自动控制系统流程图自动控制系统的具体流程：进箱进瓶：瓶子和箱子经传送带传送，在到夹瓶点时被机械臂向上引导，然后同时传送至停瓶袋。装箱：箱就位后经传感器感应后进入停箱带，等待装箱完成。出箱：等待进箱的机械臂落下，此时出箱电机开，整箱装满后出箱。5.2四连杆装箱包装机梯形图设计程序用到了的编程软件编写，因为它界面简洁，可操作性高，利于操作人员的方便使用。这个控制程序主要包括三部分：进箱和进瓶，包装，开箱，下面对部分程序的操作做一个简要说明。1.进箱与进瓶程序 当按下按钮X000之后，系统运行，按下X006后，机械臂落下，此时进箱的定位器处于开启状态，传送带继续传送箱子。2、装箱程序 装瓶
8、、箱的过程同时开始，此时带有四个连接箱的瓶子放入。进箱后，按下X001按钮和X002按钮，然后按下X005按钮。机器臂工作后，按下X006按钮，机器臂落下，然后瓶子入箱。3、 出箱程序装箱程序完成后，出箱电机处于开启状态，出箱后按下X004按钮，程序运行结束后系统复位。 完整的程序梯形图见附录。5.3组态软件系统的运行：（1）系统开始的时候，四连杆处于停止状态，指示灯是熄灭状态，传送带不运行。图6 系统开始状态2.在按下启动的按钮之后，整机开始运行，输瓶传送带和出箱传送带一起运行，机械臂升起，输瓶器处于开启状态。图7 两传送带同时工作3.送瓶器处于开启状态，当瓶子和箱子传送到指定点的位置时同时
9、停止，并等待机械臂将瓶子放入箱中。图8 到达定位点，瓶和箱子已停止4.主机继续运行，送瓶电机停止工作，当按下电机的按钮后，机械臂开始工作，将瓶子有序放入箱中，在到达指定的数量之后，停止运行。图9 进料臂向箱子放瓶5.箱子装满指定数量的瓶子后出箱，包装完成。图10 瓶装满后出箱总 结本设计采用PLC设计四杆包装机，用组态软件完成包装机的仿真。该设计具有操作安全可靠，人机界面简洁，操作简单快速，系统性能稳定等优点。系统开放，硬件成本相对较低，性价比较高，是中小型生产过程自动控制系统的理想选择。对四杆包装机的控制系统进行PLC改造后，设计实物的占地面积大大减少。在运行效果上，设备的有序运行证明了现设
10、计的自动化程度远远优于原系统的控制效果。本设计提高了四杆包装机的方便性和可操作性，使设计更加实用。在设计中还加入了光电检测开关，安装在包装机的危险位置，使工作人员的人身安全得到了一定的保障，从侧面来看也保障了企业的经济利益。设计采用了功能灵活，且操作简单的三菱系列的PLC，在工业领域方面能最大程度地发挥此系列PLC的优良性能，具有自动化程度高、操作简单、界面通俗易懂等特点，提高了企业的工作效率和经济效益。在设计过程中由于自己在设计方面的经验尚不丰富，工业方面的理解还不够全面，而且还不能熟悉地使用PLC和编程软件，因此，PLC程序和编程软件的一些编程并不完美。为了使四连杆装箱包装机的设计更加完善
11、，应听取各方面的建议和指导，还有必要做出进一步的改进来提高包装机的工作效率，不断地完善，达到精益求精的效果。本次设计的完成是在尹老师的帮助下顺利完成的，通过本次设计，我所学到的不仅是相关的专业知识，还有无私奉献，努力奋进的精神。通过这次毕业设计，我提升了自己的动手操作能力，画图能力和资料整合能力。在一次又一次的实践中找到自己的不足并加以改正，使自己学习、掌握的知识更加融会贯通。 参 考 文 献1 陈在平，装箱机在国内外的现状及前景，北京，人民邮电出版社，20072 邓加尊，包装与食品机械，20073 周万珍，PLC分析与设计应用北京，电子工业出版社，20044 李俊秀、赵黎明，可编程控制器应用技术实训指导M，北京，化学工业出版社，20065 朱鹏超，机械设备电气控制与维修，北京，机械工业出版社，20016 张晓坤，光电开关的原理及应用，山东，山东科技技术出版社，20037 于庆广、刘葵、王冲,光电编码器选型及同步电机转速和转子位置测量J，电气传动,20068 殷洪义，可编程序控制器选择设计与维护，北京，机械工业出版社，2002附录四连杆装箱包装机控制设计PLC梯形图：19
