包装自动线课程设计（含全套资料）.doc

目 录引言 11 课题说明11.1 课题简介 11.1.1包装自动线结构 11.1.2包装控制线自动要求 21.2 课程设计的目的 42 课题任务分析 53 控制方案设计 53.1 任务分析 53.1.1控制要求分析 53.1.2控制方案63.2 设计主电路63.2.1主电路图 73.2.2电器元件明细表 73.2.3 I/O分配表 83.2.4 I/O端子接线图 94 控制流程分析94.1 流程图 105 设计小结12参考文献 136 附 录141引言 包装自动线可以实现产品的自动计数，移动的功能并可以自动切换手动系统，实现包装线的各种输送包装要求，为了实现这一自动化要求，需要设计一个包装自动线控制系统，本课题对此作了深入的研究，并初步实现了上述要求。 1、课题说明1.1课题简介 1.1.1包装自动线结构包装自动线是依据包装工作过程要求而设计制造的一种高效率自动化设备，具有计数，移动功能。题中包装生产线由输送待包装产品的输送带，产品计数装置，产品分离与推送装置组成。包装自动生产线的输送带采用电动机驱动，分离产品的挡板机构和退出产品的推送机构采用气动系统驱动，由电气控制系统实现工作自动循环的控制，是典型的机电或机液（气）一体化的自动化工作设备。包装自动线输送带持续转动，源源不断的将待包装产品送往打包工作台；待包产品随机摆放在输送带上，通过到位检测传感器检测是否到位，旋转编码器计算进入包装工作台的产品数目，挡板机构在计数产品达到指定数目（4个）时上升，挡住后面的产品；推板机构将计数好的产品推到打包位置，从而完成一次打包循环。包装自动生产线结构及运动部件工作循环如图所示。1.1.2包装自动线控制要求(1)包装自动线打包工作过程 包装自动线打包工作时，由于人工不断将待包装产品放置在输送带上，包装自动完成计数，分离和送出，其工作过程如图所示。（1） 包装自动线的控制要求包装自动线的控制要求，是必须能满足自动线所有的工作要求。包装自动线的工作要求包含三个方面，工作方式要求，工作过程要求，安全稳定要求。（2）包装自动线工作方式要求为保证包装自动线能够处于正常工作，要求具备二种工作方式；输送带能够点动向前调整；挡板，推板能够分别调整；整机全自动工作循环（3）包装自动线工作过程要求包装自动线工作过程是自动线在正常包装时整机全自动循环的工作过程，其过程需要满足如下工作要求： 按下启动按钮，输送带启动，输送带包装产品；挡板与推板在原位，待包装产品到达检测位置，检测传感器信号出发计数；到达计给定数值后，挡板上升2秒后，推板前移推出工件；推板退回，到达原位后，挡板下降；按下停止按钮，生产系统停止。（4）包装自动线控制系统元件配置与工作要求包装自动线输送带电机为2.2KW，挡板机构与推板机构由气压系统驱动，供气站气泵电动机为2KW，挡板和推板动作方向通过电磁阀控制。自动循环工作时，所有工步切换由行程开关控制。电器元件工作关系如表所示电器元件工作关系表工步挡板推板输送带主令电器YV1YV2YV3YV4M1启动+SB2产品计数 SQ6，SQ1，SQ4挡板上升+C推板前移+SQ5推板后移+SQ3挡板下降+SQ2（5）包装自动线安全稳定工作要求 具有运动部件间安全工作的联锁功能；具有位置保护功能（如限位,越位,相对位置保护）电气控制系统具有短路，电动机过载等保护功能；具有应急操作功能具有照明，指示灯辅助功能。1.2课程设计的目的 机电传动控制课程设计为该课程的实践环节，在本课程设计的过程中，通过课程设计实践环节巩固和加强课程所学习的知识，掌握课程知识实际应用的能力。使学生能够运用机电传动控制的原理和分析问题，解决问题的方法，并能综合已学知识，进行简单控制系统设计，PLC控制程序设计，增强编程软件使用的能力。2、课题任务分析2.1设备机构组成分析:依据包装自动线控制系统设计任务书分析可知：包装自动生产线由输送待包装产品的输送带，产品计数装置，产品分离与推送装置组成。包装自动生产线的输送带采用电动机驱动，分离产品的挡板机构和退出产品的推送机构采用气动系统驱动，由电气控制系统实现工作自动循环的控制。设备工作过程分析：包装自动线输送带持续转动，源源不断的将待包装产品送往打包工作台；待包产品随机摆放在输送带上，通过到位检测传感器检测是否到位，旋转编码器计算进入包装工作台的产品数目，挡板机构在计数产品达到指定数目（4个）时上升，挡住后面的产品；推板机构将计数好的产品推到打包位置，从而完成一次打包循环。3、控制方案设计3.1任务分析3.1.1控制要求分析(1) 包装自动线能够处于正常工作，要求具备二种工作方式，即：输送带能够点动向前调整；挡板，推板能够分别调整 整机全自动工作循环(2) 包装自动线工作过程是自动线在正常包装时整机全自动循环的工作过程，其过程需要满足的工作要求有：按下启动按钮，输送带启动，输送带包装产品；挡板与推板在原位，待包装产品到达检测位置，检测传感器信号出发计数；到达计给定数值后，挡板上升2秒后，推板前移推出工件；推板退回，到达原位后，挡板下降；按下停止按钮，生产系统停止。3.1.2控制方案由设备条件和控制要求分析结果可以确定控制方案如下：（1） 输送带电机启动和气泵启动采用开关量控制（2）基于设备自动工作的要求，选择PLC为主要控制器件构成控制系统由于控制对象为单机设备，控制系统属于小型系统，因此选用三菱公司型号为FX3U的PLC产品；由于工作要求确定，控制系统可运行在2种模式下，即全自动工作循环和手动调整工作；（1） 2台电动机均为直接启动控制，单方向转动。电动机无制动控制；（2） 电动机驱动电路三相电源供电，线电压380V（3）PLC主机工作电源为交流电源，电压220v，交流接触器线圈使用交流电源，电压为220v；电磁阀的电磁铁使用24v直流电源，主令控制电器及行程开关等使用24v直流电源。（4） 控制系统具有短路和过载保护功能；（5）使用信号灯显示机床工作状态。3.2设计主电路包装自动线电气控制主要由两部分组成，即电动机驱动系统（主电路）和由PLC设备构成的控制部分，系统电路图如图所示。3.2.1主电路图3.2.2电器元件明细表符号名称及用途符号名称及用途SB1总停按钮YV3、YV4推板移动电磁阀电磁铁SB2启动按钮VC整流器SB3输送带点动按钮TC变压器SB4挡板上升点动M1输送带电动机SB5推板前移点动M2气泵电动机SB6推板后移点动KM1输送带接触器SB7挡板下移点动KM2气压系统接触器SB8停止自动循环按钮KM3检测器接触器SB9恢复自动循环按钮QFPLC电源开关SA1自动/手动选择开关QS电源隔离开关SQ1产品到位检测HL1气压系统指示灯SQ2、 SQ3推板前、后移极位开关HL2输送带电机指示灯SQ4旋转编码器HL3自动运行指示灯SQ5、SQ6挡板上升、下降极位开关HL4手动指示灯FR1、FR2电机过载保护热继电器FU1、FU2、FU3FU4、FU5、FU6短路保护熔断器YV1、YV2、挡板移动电磁阀电磁铁PLC选型设计 本系统选用三菱公司型号为FX3U的PLC产品。3.2.3 I/O分配表电器元件信号与PLC连接的通道分配表输入输出元件通道地址说明元件通道地址说明SB1X00总停按钮HL1Y00气压系统指示器SB2X01启动按钮HL2Y01输送带电机指示灯SB3X02输送带点动按钮HL3Y02自动运行指示灯SB4X03挡板上升点动HL4Y03手动指示灯SB5X04推板前移点动YV1Y04控制挡板上升电磁铁SB6X05推板后移点动YV2Y05控制挡板下降电磁铁SB7X06挡板下移点动YV3Y06控制推板前移电磁铁SB8X07停止自动循环按钮YV4Y07控制推板后移电磁铁SB9X10恢复自动循环按钮KM1Y10输送带接触器SA1X11自动/手动选择开关KM2Y11气压系统接触器SQ1X12产品到位检测KM3Y12检测器接触器SQ2X13推板后移极位开关SQ3X14推板前移极位开关SQ4X15转动编码器输入SQ5X16挡板上升极位开关SQ6X17挡板下降极位开关3.2.4 I/O端子接线图4、控制流程分析4.1流程图由于控制系选择三菱系列PLC，该产品具有顺序控制的特殊用法，即步进控制。步进控制采用状态转换的方式简化控制条件，使得控制程序设计简洁方便，包装自动控系统工作过程为典型顺序控制，因此采用步进控制，其控制流程设计采用与控制流程图功能一致的状态转移图描述。流程图如下所示：5、设计小结机电传动对于整个控制系统起着非常重要的作用，一个优秀的控制系统可以在工业使用中发挥许多意想不到的作用，其中自锁与互锁的环节增强的系统的安全性，触点系统在整个控制系统中更是使系统按照流程图完善的运行。此次课程设计我们设计的是一个自动包装控制系统，需要自动控制运行的部分及手动控制的系统，所以在设计中要加入互锁的环节来保证自动控制系统的自动运行时手动控制进行锁住，和在手动运行中自动系统的锁住。在设计初期，我们很难下手，虽然我们学习了一个学期的PLC，但是很少独自设计PLC，对于这方面的经验很是欠缺。我们仔细阅读了课程题目的要求，并互相讨论，查阅了许多资料，通过对资料上的一些范例的仔细研究，逐渐对我们课程题目找到了解决的办法并编写了流程图和SFC，其中在编写中我们遇到了很多问题，对于I/O接口的分配以及SFC的编写都遇到了很多问题，其中我负责的任务就是I/O接口图，做的时候由于对FX2N不是很了解，第一次分配的时候分配的很不合理，第二次的时候就找到了一些规律并分配的合理，使用起来感觉既比较清晰了，对于下面的编程都会有一定的影响。此次课程设计，我们通过对自动包装控制系统的设计，对于PLC的理解更深入了，在完成课程要求的情况下心里更是得到了很大的满足感，在以后的学习生活中对于挑战更加有个信心！在调试的过程中我们遇到了很多问题，因为对调试软件的不熟悉，在新建的过程中我们选择了FX3U的调试模块，发现软件不能执行调试，但是我们在实际中选择的就是FX3U的型号，后来我们查阅了资料，改用了FX2N的型号发现终于可以调试成功了。调试过程中我们发现了初始化有一些欠缺的地方，通过修改，终于可以满足要求了。在最后的时候，欧老师对我们组的课程设计进行了检查，对我们进行答辩，欧老师发现我们在系统安全急停的模块缺少编程，我们也当时就发现了不对的地方。老师给我们提供了指导并最终实现了急停的编程。发现问题并改正错误是我们进行课程设计的目的，只有这样我们才能在课程设计中找到自己的不足并最终解决，提升自己对可编程程序设计的理解，提高自己的设计水平！参考文献1海心、赵华主编.机电传动控制.高等教育出版社出版.2008年2周军，海心.电器控制及PLC.北京：机械工业出版社,2001,63海心 马银忠 刘树青主编.西门子PLC开发入门与典型实例.人民邮电出版社.