火腿肠装箱机输箱部分设计2.doc

机电一体化技术与系统 课程设计火腿肠装箱机输箱部分设计 校院：新科学院 系别：机电系 班级：机制092 组员：阮闻（2009200613） 王子皓（2009200616） 马玉龙（2009200612） 火腿肠装箱机输箱部分设计目录一、问题分析. 3二、方案的设计选择. 3三、传感器的布置 5四、电路设计. 6五、PLC设计 76、 动作流程图 9七、控制流程分析10八、梯形图.119、 梯形图语言（控制程序）.12十、主要参考文献.13十一、课程设计总结:.13火腿肠装箱机输箱部分设计一、问题分析：根据设计要求，输箱机构应满足以下要求：1、 输箱机构应使包装箱准时到达火腿肠的料槽的正前方；2、 要保证包装箱在料槽正前方停留的时间一定；3、 包装箱装满后应可以及时输送走，并且下一个包装箱应及时就位。二、方案的设计选择：1、方案的拟定： 分析题目可知，火腿肠装箱机的输箱部分应由传动机构进行传动。由此可拟定以下四种方案作为传动方案：（1）用带传动运输火腿肠包装箱；（2）用链传动运输火腿肠包装箱；（3）利用连杆机构作为传动装置；（4）利用气压传动作为传动装置。2、分别分析比较以上四种传动方案的优缺点并选择最终方案：方案一：利用带传动适合传动中心距较大的场合。而且带具有弹性，可减缓吸振，传动平稳，过载时打滑，起过载保护作用。最重要的是它的结构简单、成本低廉。但是，带因为有弹性滑动，所以传动比不恒定。而且不宜高温、易蚀环境，其寿命较低，传动效率也较低。带传动的外廓尺寸较大；需要张紧装置对轴压力相应也比较大；由于带的滑动，不能保证固定不变的传动比，不利于确定传动时间。方案二：里用链传动因为没有弹性滑动，平均传动比准确，可以解决传动比变化的问题。同时它需要的张紧力小，作用在轴上的载荷较小，可以减少轴承的摩擦损失，因此传动效率较高，可贵的是链传动能适应温度较高、有油污、湿度较大及低速的工作环境。但是，链传动的瞬时链速和瞬时传动比不恒定，传动平稳性较差，工作时还有一定的冲击和噪声，不宜在载荷变化很大和急速反向的传动中应用。方案三：利用连杆机构进行传动由于其为低副机构，运动副为面接触，压强小，承载能力大，耐冲击；运动副元素的几何形状多为平面或圆柱面，便于加工制造； 在原 动件运动规律不变情况下，通过改变各构件的相对长度可以使从动件得到不同的运动规律；可以连杆曲线可以满足不同运动轨迹的设计要求；构件多呈现杆的形状便于增力、扩大行程和实现远距离传动。 然而，由于运动积累误差较大，因而影响传动精度；由于惯性力不好平衡而不适于高速传动；设计方法比较复杂。方案四：气压传动是以空气为工作介质。来源方便，不污染环境。 空气的粘度很小，所以流动时压力损失较小，适用于集中供气和远距离输送。 气动动作迅速、反应快、维护简单、管路不易堵塞、系统有故障时容易排除。 工作环境适应性好能安全可靠地应用于易燃易爆场所。 成本低，具有过载保护功能。然而，气压传动工作压力较低(一般为O.40.8MPa)，因而气动系统输出力较小。 排气噪声较大。 工作介质空气本身没有润滑性需另加润滑装置。分析可知：火腿肠的装箱机输箱部分，总的传递过程不是很长，火腿包装要高温消毒，故传动装置工作应在高温下进行。同时，因为要准确进行进行计数，通过行程开关检测包装箱是否到达预定位置。装箱，所以要确定传动时间。由于，包装箱应准确停留在料槽正前方，所以传动应平稳且冲击小。产品生产率为14箱/min，传动速度较大。由此，不难看出，由于带传动传动比不确定，不宜在高温，包装箱输送带将空包装箱送到装下工作，所以方案一不合理；由于，输箱部分的传动要进行往复运动，所以链传动也不太合适，故排除方案二；同时，较高的精度和速度要求，使得连杆机构传动也无法合适本设计，排除方案三； 最后，确定选用气压传动。因为气动技术相对于机械传动、电传动液压传动有很多突出的特点，它综合了液压、机械、电气和电子技术的众多优点，并与它们相互补充。成为实现生产过程自动化的一个重要手段。所以，选用方案四。 图示自动装箱系统由成直角分布的2条输送带组箱位置，并将满箱移出。系统中输送带由电动机驱动，使用光电开关对装箱产品进行计数，每箱为100支产品。包装箱输送带将空包装箱送到装箱位置，并将满箱移出。系统中输送带由电动机驱动，使用光电开关对装箱产品进行计数，通过行程开关检测包装箱是否到达预定位置。系统设备结构如图1所示。图1 自动装箱系统设备结构图三、传感器的布置： 为使输箱时的位置及时间确定，选用光电传感器2个，光电开关1个进行定位。其布置如下： 光电传感器1放在包装箱的起始位置；此时，光电传感器SQ1闭合；光电传感器SQ2放在火腿肠料槽正前方装箱位置，当包装箱被推到预定装箱位置时，即到达光电传感器SQ2处，使其闭合。推杆下移并后退。光电开关SQ3放置在推杆后退停止处。当推杆后退到光电开关SQ3时停止后退。光电开关SQ3闭合，推杆开始上升直至至初始位置，即光电传感器SQ1处，使之闭合，再次推动包装箱运动。如此，可实现装置进行往复循环运动。其工作原理图2如下：四、电路设计：生产线自动装箱的电气控制系统主要有两部分组成，即电动机驱动系统（主电路）和由PLC设备构成的控制部分，驱动系统通过交流接触器主触点控制电动机电路的断开与接通，采用熔断器和热继电器进行短路和过载保护，同时采用控制变压器和整流器，系统电路图如图3所示，电器元件明细表如表1所示： 图3 系统电路图表1 电器元件明细表符号名称及用途符号名称及用途M1输送带1的电动机HL1输送带1工作指示灯M2输送带2的电动机HL2输送带2工作指示灯KM1输送带1电动机启动接触器FR1电动机1过载保护KM2输送带2电动机启动接触器FR2电动机2过载保护SQ1输送带1光电开光FU1短路保护熔断器SQ2输送带2空箱起点行程开关FU2SQ3输送带2空箱到达终点行程开关FU3SQ4越位保护FU4SQ5越位保护SA1输送带1选择开关SA2输送带2选择开关VC整流器SB1总停开关SB2输送带2启停开关SB3输送带2点动开关SB4输送带1点动开关QFPLC电源开关QS电源隔离开关TC控制变压器五、PLC设计（1）PLC类型选择： 由于PLC控制部分有16个输入通道，13个输出通道，故选择三菱FX2n系列的型号产品。按照下列型号选择FX2N-48MR-D型。【FX2N系列PLC主机】 FX2N-128MR-001 输入点： 64，64 继电器输出FX2N-80MR-001 输入点： 40，40 继电器输出FX2N-64MR-001 输入点： 32，32 继电器输出FX2N-48MR-001 输入点： 24，24 继电器输出FX2N-32MR-001 输入点： 16，16 继电器输出FX2N-16MR-001 输入点： 8，8 继电器输出FX2N-80MR-D 输入点： 40，40 继电器输出 （直流供电）FX2N-64MR-D 输入点： 32，32 继电器输出 （直流供电）FX2N-48MR-D 输入点： 24，24 继电器输出 （直流供电）FX2N-32MR-D 输入点： 16，16 继电器输出 （直流供电）表2 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SB1X000总停按钮KM1Y001传送带1启动接触器SB2X001输送带2启停按钮KM2Y002传送带2启动接触器SB3X002输送带2点动按钮HL1Y003传送带1运动指示灯SB4X003输送带1点动按钮HL2Y004传送带2运动指示灯SA1X004输送带1选择开关SA2X005输送带2选择开关SQ1X006光电开关，记球数SQ2X007空箱起始地点SQ3X010空箱到达地点（2）I/O端子接线图： 根据生产线自动装箱系统电路图绘制出生产线自动装箱系统的I/O端子接线图，如图4所示： 图4I/O端子六、动作流程图： 图5(1) 自动装箱系统设备循环图 启动输送带1后，产品被送往装箱位置，并在经过光电开关计数时进行计数，计数后的产品掉入包装箱。当计数到达给定数值后，输送带1停止运转，输送带2启动运转，将装满产品的包装箱，移出装箱位置，而将空包装箱移入装箱位置，当包装箱到达预定位置，输送带2停止运转，由此结束一次装箱工作循环过程。系统启动系统动作流程图 5(2)：SQ1闭合推杆推动包装箱向前移动SQ2闭合推杆停止前进并下降后退SQ3闭合否结束是推杆上升 七： 控制流程分析： 三菱系列PLC用于步进控制法，其控制流程设计采用与流程图功能一致的状态转移图（功能图）描述。 首先输送带2上有包装箱空箱，然后输送带2运动到达指定位置后，输送带1运动，光电开关开始对产品计数，计满50个以后，传送带1停止2运动，完成一次循环。各步使用状态器S0、S20S25，S30S31，设计完成的设备自动工作流程图如图6所示： 八、梯形图： 根据前一节的自动装箱系统功能图，在三菱编程软件FPWIN-GR上绘制梯形图，如图7所示：图7 火腿肠自动装箱系统的梯形图九、梯形图语言（控制程序）：在三菱编程软件FPWIN-GR上把梯形图自动转化为梯形图语言如图8所示图8 梯形图语言十、主要参考文献： 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.2009年1月4.宋伯生.PLC编程实用指南.北京：机械工业出版社，2007，25.陈志新，宗学军.电器与PLC控制技术.北京：北京大学出版社，中国林业出版社2006，86.付家才，PLC实验与实践.北京：高等教育出版社,2006,57.胡健.西门子S7-300PLC应用教程. 北京：机械工业出版社.2007,3 8.汪小澄、袁立宏，张世荣. 可编程序控制器运动控制技术.北京：机械工业出版社，2006，19.洪志育. 例说PLC. 北京：人民邮电出版社,2006,6 10.周美兰、周封、王岳宇.PLC电气控制与组态设计.北京：科学出版社，2009,2 11.梁景凯、盖先玉. 机电一体化技术与系统. 北京. 机械工业出版社.2006,11十一、课程设计总结: 为期一周的课程设计将要结束了。在这一周的学习中，我学到了很多，也找到了自己身上的不足，感受良多，获益匪浅。这一周中，我们小组分工合作、齐心协力，一起完成了课程设计前的准备工作（阅读课程设计相关文档）、小组讨论分工、完成系统开发的各个文档、课程设计总结报告、小组汇报电子稿，个人小结的任务。在课程设计的第一天我们便对这次任务进行了规划和分工。在以后的几天中，我们组的成员一起努力，查阅资料、小组讨论、对资料进行分析，并在这段时间里完成了设计，并最后撰写课程设计报告及个人总结。 课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从 事职业工作前一个必不少的过程千里之行始于足下，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中