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1、瓶装牛肉酱自动生产线PLC控制系统和测试系统的设计摘 要瓶装牛肉酱自动生产线是一类比较传统的生产线，随着国民经济的发展和人民生活的改善，这种自动生产线技术也得到了空前的发展。近年来，我国的瓶装牛肉酱需求量日趋增大，随着市场竞争的加剧与消费群体的日益成熟，对瓶装牛肉酱的要求也越来越高。但是我国的瓶装牛肉酱生产工业目前还存在许多不尽如人意的地方。由于瓶装牛肉酱自动生产线的控制复杂，目前我国大多数瓶装牛肉酱生产企业技术装备落后，自动化程度低，产品质量不稳定。如何提高瓶装牛肉酱生产的综合自动化水平，增强我国瓶装牛肉酱产业的综合实力和国际竞争力是一个刻不容缓的研究课题。为此，本文通过对瓶装牛肉酱自动生产
2、线的控制及关键问题的分析，从硬件、软件两个方面对瓶装牛肉酱生产过程中的自动控制系统进行设计。整个系统分为两个部分。第一部分为可编程控制器(PLC)控制系统的设计，控制瓶装牛肉酱自动生产线的相关动作，主要完成对现场数字、模拟信号进行采集和处理以及对执行元件进行实时控制的功能。第二部分为测试系统的设计，通过PLC系统的内部信号对系统进行测试，并将结果显示到文本屏上，方便用户处理各种情况。关键词：装箱机；瓶装牛肉酱； PLC AbstractAutomatic production line of bottled sauce beef is one of traditional production
3、 line. With the development of civil economy and the improvement of demotic living condition，Bottled sauce beef industry has also been rapidly improved. But still，because of the complex technology of the bottled sauce beef production，there are many drawbacks，Such as behindhand technical equipments，r
4、are application of automation，instable product quality. How to improve the integrated automation level in automatic production line of bottled sauce beef becomes a urgent research project. Thus，this paper designs the automatic production line of bottled sauce beef in hardware and software through an
5、alyzing the technology and the analysis of key issues. Two aspects of the bottled sauce beef process in the control system design. Adopting a classification system as a whole structure. The first class for the programmable logic controller(PLC), complete control of the main software interface and co
6、ntrol process data monitoring, management and recording functions. PLC main sub-stations between the stations and through network connection, PLC and IPC network connection. The two class for Test System (PLC),system is tested by internal signal of PLC, and result is printed by the signal screen for
7、 convenient. Key words: packing machine ; bottled sauce beef ; PLC第1章 绪 论11.1 装箱机的定义11.2 装箱机的工作过程11.3 自动装箱机的工作原理11.4 装箱机的选择21.5 我国装箱机市场状况21.6 装箱机的技术发展趋势31.7 国外先进装箱机31.8 国内设备的技术创新41.9 毕业设计题目及基本参数5第2章 总体方案设计72.1 控制与检测设计所需要的的结构参数72.2 整体控制与检测方案设计及PLC的选用72.2.1整体控制与检测方案设计72.2.2 PLC控制与检测系统的选用82.3 纸箱上料机构的控制
8、与检测设计82.4 牛肉酱瓶上料机构的控制与检测设计92.5 装箱机构的控制与检测设计10第3章 硬件电路设计123.1 硬件电路设计所需元器件123.1.1硬件电路设计所需元器件简介123.1.2硬件电路设计所需元器件分析与统计143.2 强电的电路设计153.2.1纸箱上料机构的电路设计153.2.2牛肉酱瓶上料机构的电路设计153.2.3装箱机构的电路设计163.3 PLC相关硬件的电路设计173.3.1纸箱上料机构的PLC电路设计173.3.2牛肉酱瓶上料机构的PLC电路设计173.3.3 PLC输出端的电路设计183.3.4 PLC其他端口的电路设计19第4章 软件程序设计204.1
9、 程序初始准备工作204.1.1 上电清零程序设计204.1.2 复位指示灯程序设计204.1.3 缺料报警程序设计214.1.4 牛肉酱瓶上料满足装箱要求程序设计214.1.5 启动、急停程序设计224.2 手动程序设计224.2.1 手动控制各个电机动作的程序设计224.2.2 整机复位的程序设计234.2.3 手动部分结尾的程序设计244.3 自动程序设计244.3.1 纸箱上料的自动程序设计244.3.2 牛肉酱上料的自动程序设计254.3.3 推杆动作的自动程序设计254.3.4 装箱动作的自动程序设计264.4 报警程序设计27第5章 结论28参考文献29致 谢30附 录 一 PL
10、C输入、输出批注表31附 录 二 PLC程序设计指令表33 I第1章 绪 论1.1 装箱机的定义装箱机是一种将无包装的产品或者小包装的产品半自动或者自动装入运输包装的一种设备，其工作原理是将产品按一定排列方式和定量装入箱中（瓦楞纸箱、塑料箱、托盘），并把箱的开口部分闭合或封牢。按照装箱机的要求，它应具有纸箱成形(或打开纸箱)、计量、装箱的功能，有些还配有封口或者捆扎功能。包装机械是集机、电、光、声、磁、化、生、美为一体的高技术、高智能、高竞争的产品。发展速度快、更新速度快是它的一大特点。世界上一切高技术成果，都会在包装机械产品中得到应用。自动装箱机用于完成运输包装，它将包装成品按一定排列方式和
11、定量装入箱中，并把箱的开口部 分闭合或封固。装盒机是用于产品销售包装的机械，它将经过计量的一份定量物料装入盒中，并把盒的开口部分闭合或封固。装箱机和装盒机均有容器成形(或打开 容器)、计量、装入、封口等功能。1.2 装箱机的工作过程在自动包装流水线中，装箱机是整线系统运行的核心，虽不是产品直接生产机械，但它却是实现生产自动化所必需的。装箱机用于完成运输包装，它将包装成品按一定排列方式和定量装入箱中，并把箱的开口部分闭合或封固。1.3 自动装箱机的工作原理自动装箱机能自动将包装物整形排列，装入打开的纸箱中，并完成不干胶封口等动作的装箱设备，所有动作都是全自动完成的。大多数自动装箱机采用新型为组合
12、结构，包括成箱装置、整列装置、充填装置和封箱装置等功能单元，分别完成相应的功能动作，各装置都安装在同一主机架上。成箱装置的箱坯架在上方，充填装置在成箱装置正下方，整列装置在充填装置的前方，封箱装置在充填装置的后方。采用PLC和示屏控制。设有缺瓶报警停机，无瓶不装箱安全装置。大大方便操作、管理、减少生产人员和劳动强度，是自动化规模生产必不可少的设备。1.4 装箱机的选择装箱机的选择一般可从以下方面考虑： （1）机械结构：产品的收集、整理、集束排列是装箱机的关键，所以用户在选购前应该注意装箱机的机械结构部分是否能满足用户的生产需要。另外，根据产品的不同装箱方式，一般有抓、夹、吸、推四种可选择的装箱
13、方式，用户选购前应该根据需要选择最佳的装箱方式。 （2）自动控制：控制系统是所有功能正常运行的保证，也是对故障和出现意外时的自动保护，所以用户在选择时要详细了解控制系统是如何设置的。 （3）生产速度：能否达到生产要求。 （4）内部配置：好的配置才能保证有好的产品，所以用户在选购装箱机时要注意其内部的配置是否选用了品质较好的配件。1.5 我国装箱机市场状况资料显示，包括装箱机在年内全球的包装机械需求以每年5.3%的速度增长。全球市场上的包装机械（包括装箱机）大约有三分之一来自德国，销量名列全球第一，其次是美国、日本和意大利。我国一些跨国公司和外资企业使用的装箱机大部分都是从国外进口。有关信息显示
14、，到2010年国内食品和包装机械市场总需求量将达到1100亿元，其中装箱机的市场需求量潜力巨大，仅中粮集团的30多条生产线，潜在销售额就达到2000万元左右。另外，装箱机在金属铁罐生产领域内的应用也具有非常大的市场。据调查，全国的制罐企业有一千多家，如果每个企业配置1至3台装箱机，那么市场容量为10003000台，销售额可达618亿元人民币。由此可见国内装箱机市场前景非常乐观。我国的装箱机制造业起步较晚，目前国内专业装箱机的生产企业只有十几家。国产装箱机与世界先进水平还有较大的差距，还不适应国内市场需求和国际市场的竞争环境。国产设备在自动控制、自动化程度和加工精度等方面还比较落后。性能不稳定、
15、结构复杂、耗能、维修麻烦、效率低是国产装箱机需要解决的主要问题。针对上述情况，我国有的啤酒企业的工程技术人员，针对啤酒装箱机性能单一的弊端，设计出了新型直线连续式啤酒装箱机，可以适应各种产量的包装生产线，动力配置只有0.12kw。简洁的抓瓶头结构，简化的装卸方式，较低的压缩空气噪音和设备重量，以及方便的操作与维修，显著降低了能耗并提高工作效率。1.6 装箱机的技术发展趋势当前，我国包装机械行业正受到国际金融危机的影响和国际市场竞争的挑战，以价格竞争的销售策略已经不能显现企业的优势。抓住机遇，调整产品结构，以高科技产品提升企业竞争力是未来我国包装机械行业应对危机和挑战的唯一出路。面对我国装箱机的市场需求，包装机械企业应重点开发一批具有国际先进水平的全自动、多功能、节能、环保的现代化装箱机，提高国产装箱机的市场竞争力。专家指出，在开发装箱机产品中一定要充分体现出高效、高精、智能化、标准化、模块化、弹性化且具有多种切换功能、可拆卸以及节能、环保的设计理念。在引进、消化、吸收的基础上，开发出具有自主知识产权的国产品牌。1、模块化设计是未来包装机械设计的方向。模块化设计就是在一定范围内，在对不同功能或相同功能下的不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合可以
