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1、分类号： U D C：密 级： 编 号：粉料自动包装生产线自动控制系统设计抓套袋系统论文作者姓名：申请学位专业：自动化(工业)申请学位类别：工学学士指导教师姓名（职称）：论文提交日期：2012年06月01日分类号： 密 级：公 开 编 号：学位论文粉料自动包装生产线自动控制系统设计抓套袋系统论文作者姓名：申请学位专业：自动化(工业)申请学位类别：工学学士指导教师姓名（职称）：教授)论文提交日期：2012年06月01日粉料自动包装生产线抓套袋系统摘要本设计是以粉料自动包装生产线的自动控制为背景进行的。本文从工艺流程介绍到系统总体方案规划设计，以及控制系统的硬件、软件开发，对该生产线的抓套袋系统的
2、自动控制给出全面、详细的设计思路。该控制系统是以可编程程序控制器（PLC）为基础的集成控制，通过传感器件和执行机构的协同工作，实现自动供袋、抓袋和套袋功能。该系统具有结构简单，操作方便，运行安全可靠等优点。根据用户要求，还可通过通讯接口和上位机或触摸屏连接，对包装生产线实现实时监控、远程诊断和网络化管理。关键词： 包装；抓套袋；PLC；自动控制系统Powder Automatic Packaging Production Line Automatic Control System DesignGrab Bagging SystemAbstractThis design is based on
3、the powder automatic packaging production line, automatic control background. From the process of the system overall program planning and design, and control system hardware, software development, and grab bagging system of automatic control of the production line to give a comprehensive, detailed d
4、esign ideas.The control system is programmable program controller (PLC) based on integrated control, sensors and implementing agencies to work together to achieve automatic for bags, grab bags and bagging functions. The system has the advantages of simple structure, convenient operation, reliable an
5、d safety operation. According to user requirements, can also be connected via the communication interface and the host computer or touch screen, the packaging production line, real-time monitoring, remote diagnostics and network management.Key Words: packaging;grab bagging;PLC;automatic control syst
6、em 目 录论文总页数：16页1 引言11.1粉料自动包装生产线国内外研究情况11.2粉料自动包装生产线存在的问题11.3 粉料自动包装生产线的发展趋势12 工艺简介及工位分割22.1 工艺流程22.2 工位分割22.2.1 供袋部分22.2.2 抓套袋部分33 方案设计33.1 总体方案设计33.2 硬件配置选型33.2.1 PLC选型43.2.2 传感检测元件43.2.3 控制元件43.3 控制系统原理图54 软件设计与调试74.1 PLC输入与输出分配74.2 程序控制逻辑84.2.1 自动供袋控制逻辑84.2.2 抓套袋控制逻辑94.3 软件程序设计104.4 程序调试10结 论12参
7、考文献13致 谢14声 明15附 录161 引言1.1 粉料自动包装生产线国内外研究情况粉料自动包装生产线是机电仪一体化的高技术产品，适用于化工、粮食、食品及医药等行业。它可实现对粉、粒、块状物料(如塑料、化肥、合成橡胶、粮食等)的称重、送袋、装袋、折边、封袋、倒袋整形、金属检测、重量复检、批号打印、转位编组、码垛、托盘和垛盘的输送等作业的全部自动化。包装生产线以PLC为控制核心，以传感装置为输入设备，PLC通过总线进行通信，以完成对电机、中继器、电磁阀、接触器等设备的控制。粉料自动包装生产线属于工业机器人。工业机器人始于40年代的美国橡树岭国家实验室的搬运核原料的遥控机械操作手。经过几十年的
8、发展，国外的粉料自动包装生产线技术已经非常成熟，尤其是北美、日本和西欧等国家掌握了先进的包装技术。我国的正式的包装生产线研制起步较晚，始于七十年代初，到目前国内的包装设备专业化程度依旧还不够，与国外相比有一定差距。但总的来说，我国包装行业经过近三十年的努力，在数量、质量、水平方面均取得了较大的进展，为我国粉料自动包装生产线的发展奠定了坚实的基础。1.2 粉料自动包装生产线存在的问题纵观几十年的发展，不难发现国内外粉料自动包装生产线依然存在不少问题。1、全自动化程度不够高，尽管科学技术日新月异的发展变化，但是在包装厂还是不能够完全脱离人的参与，比如包装袋的放置、包装完成后产品的输送以及在设备的故
9、障处理等。2、可靠性问题普遍存在，粉料自动包装生产线是一个长时间、高频率、重复执行的机械设备，设备所处环境情况恶劣。如何保证生产线在受到外界干扰的情况能够稳定的运行是一个棘手的问题。3、适应包装产品类型的多样化程度不够，由于不同的产品所需的包装袋不同，如塑料小包装、牛皮纸包装以及旧包装袋的重复利用等问题。同时国内目前的包装效率和包装质量也较低。4、产品防护问题未能引起重视，为了操作人员的安全，设备安全所采取的措施较少。1.3 粉料自动包装生产线的发展趋势为了满足各行业对日新月异的商品的包装要求，改善工作环境，降低劳动强度，包装生产线必须适应不断发展的包装行业的需要。同时针对上述包装生产线所面临
10、的问题，未来的粉料包装生产线有以下发展趋势：1、大量采用微电子、远红外、传感器等高新技术，特别是微型计算机的应用，使自动检测和自动控制两方面水平迅速提高。2、生产线机械系统不断升级，简化设备结构，优化设备功能，减少人工操作，增加对各种类型包装袋的适应性，提高包装质量。3、发展专业机的同时，积极开展通用机型的研制，适应不同粉料物料的通用型包装。大力开发辅助设备，促进连续化生产线的发展。2 工艺简介及工位分割2.1 工艺流程抓套袋系统可自动完成包装袋的供袋、抓袋和套袋功能，其具体工艺流程如下：供袋盘底部的光电开关检测到供袋盘上有包装袋时，吸袋气缸下降，吸盘和包装袋完全接触后，吸盘吸住袋子上升。上升
11、到达设定位置然后倾斜，将包装袋送入供袋辊子。袋子到达横托盘后，横托盘下方检测到袋口位置时，打开包装袋袋口，抓袋夹伸入袋内并张开，待放料口到达指定位置时，执行套袋操作。整个流程如图所示：图1 抓套袋系统工艺流程图2.2 工位分割工位分割按照相应工位的传感机构执行机构完成动作来进行分解。以下是供袋部分和抓套袋部分的详细分解。2.2.1 供袋部分A（B）盘工作：1）空盘检测光电开关打开供袋盘电机供袋盘左（右）移2) A（B）盘限位开关闭合供袋盘电机停止移动3) 空盘检测光电开关闭合，倾斜气缸返回限位开关闭合垂直气缸垂直气缸下降4) 垂直气缸压力开关闭合吸袋真空装置吸袋垂直气缸压力开关闭合垂直气缸垂直
12、气缸上升5) 上限位开关闭合倾斜气缸垂直气缸倾斜6) 斜限位开关闭合吸袋真空装置断真空2.2.2 抓套袋部分1) 袋口检测光电开关闭合吸袋真空装置下吸盘吸袋袋口检测光电开关闭合开袋口气缸开袋口气缸下降2）开袋口气缸压力开关闭合吸袋真空装置上吸盘吸袋开袋口气缸压力开关闭合开袋口气缸开袋口气缸上升3) 开袋口气缸上限位开关闭合抓袋夹电机抓袋4) 抓袋夹限位开关1闭合抓袋夹张开气缸抓袋夹张开5) 张开限位开关闭合吸袋真空装置断真空张开限位开关闭合、放料口到位抓袋夹电机套袋6) 套袋限位开关闭合抓袋夹张开气缸抓袋夹张开复位套袋限位开关闭合抓袋夹电机套袋返回3 方案设计3.1 总体方案设计粉料自动包装生
13、产线是一个典型的机电一体化系统。本文针对生产线的抓套袋系统作自动控制设计。自动控制系统的硬件配置包含传感检测元件（光电开关、霍尔开关等）、中央处理单元（PLC）、控制元件（电磁阀、交流接触器、中间继电器等）和执行元件（电机、气缸）四个部分。系统通过各种传感器自动检测位置及是否回归起始原点的状况，由PLC根据所测的各种位置信号来控制执行装置的启动、运行和停止，实现设定的运动轨迹、完成预期的功能。其系统结构如下图所示： 图2 系统结构框图该系统是对气缸、真空装置和电机的自动控制来实现生产线的工艺流程动作。3.2 硬件配置选型3.2.1 PLC选型在包装生产线电控部分的设计中，考虑到包装机运行复杂、
14、传感器多、干扰大，而PLC具有可靠性高、控制功能强、编程方便等优点，故采用可编程控制器作为主控器。目前世界上普遍使用的主要是德国SIEMENS公司、日本的富士公司、OMRON公司和三菱公司、美国的GE公司和MODICON公司的PLC。国内台达公司生产的PLC也逐渐受到用户青睐。该控制系统采用日本三菱公司生产的FX2N-48MR型PLC，选用AC电源，DC24V电源输入，继电器输出。FX2N系列PLC是三菱公司近年来推出的高性能小型整体式PLC，由于其结构紧凑小巧、执行速度快、功能强大及性价比较高等特点，符合本系统各方面要求。 3.2.2 传感检测元件粉料自动包装生产线的传感检测系统是对执行装置、包装袋的位置进行自动检测，对真空装置吸袋则是压力量的自动检测。由于输入量是一个开关量，即数字量，那么本系统的传感器选用接近开关、光电开关和压力开关。因为FX2N系列PLC自带DC24V输入，所以选用的传感器供电电源均为DC24V。接近开关又称行程开关，用来检测位移、距离。接近开关种类繁多，工业生产中使用较多的有涡流式接近开关、电容式接近开关、光电开关、霍尔开关和热释电式接近开关等。霍尔开关价格偏宜、抗干扰能力好，对于环境要求较低；光电开关用于包装袋的有无和位置检测，有对射型、漫反射型和镜面反射型等。光电开关具有响应速度快、精度高、抗干扰能力强等优点。故选用霍
