自动落料称重系统设计

系统设计说明书文档编人： 文档编号：ZDLLXT-2文档名称：系统设计说明书项目名称：自动落料系统项目负责人：编写：2011年04月29日 校对：2011年 04月30日 审核： 年 月 日批准： 年 月 日设计单位：北京工业大学 目录1 引言- 2 -1.1编写目的- 2 -2 设计科目及要求- 2 -2.1设计题目- 2 -2.2设计要求- 2 -2.3目标- 3 -3设计条件及假定- 3 -3.1 设计条件- 3 -3.2假定- 3 -4 设计内容- 4 -4.1 机械部分设计- 4 -4.2控制部分的设计思路- 5 -4.3 系统硬件选型- 6 -4.4 控制软件的设计- 7 -5 设计总结- 10 -1 引言1.1编写目的通过此文档，能让读者更好的了解设计者在该项目的设计过程中的思路和方法。2 设计科目及要求2.1设计题目 系统，将料仓中的固体饮料定量配给，放入杯子中，杯子运动到给料位置停下，定量配给完成后离开。注意：料仓和给料机构自定，饮料不能泄露，杯子的传输机构仅示意即可，不用具体设计。2.2设计要求 1、机械设计使用三维设计软件画出系统的机械图（使用SolidWorks），可以演示系统的运动；2、硬件系统选型，选择系统中使用的各种标准或成型的零部件，列出其详细规格；3、控制软件设计，使用软PLC软件（CoDeSys）设计系统的控制软件，并可进行模拟运行，控制软件包括控制界面设计，并列出变量定义表；4、按照文档要求撰写各种技术文档；5、在课上通过PPT演示文档、三维机械图、控制软件模拟等详细说明该系统的设计，并回答评委的提问。2.3目标 通过机械、电器及软件的设计，到达将固体粉末定量且准确的注入输送带的杯子里面，满足重量要求的公差。同时在各个环节，不要出现粉末流漏的现象。整个系统要有检测和报警功能，以保证流水线正常的工作效率及可靠稳定的运行。 因为灌装的为粉末食品，卫生清洁也是该设计中要注意的一个方面。3设计条件及假定 3.1 设计条件配给物料为颗粒粉末食品，有较好的流动性，工作环境湿度小于30%，颗粒无粘连。3.2假定每杯要求灌装1202g，输送速度为12m/min，灌装效率为24杯/min。要求输送线上的杯子之间的距离为500mm。杯子在输送线上运行稳定，不会出现歪斜、倾倒的现象。4 设计内容4.1 机械部分设计 考虑食品灌装工艺，要求干净清洁，故所有主料斗、称重料斗及给料阀均采用不锈钢材质，保证食品输送过程中的卫生安全。 结合电气控制方案，该机构机械部分主要分为如下几个部分：自动填料系统、机架、主料斗总成、称重料斗总成、电气控制柜及操作台、电器开关支架、附件七大部分。 两个料仓是整个设计的关键。料仓的出口是所谓的仓斗部分，物料在这里改变流向，经过截面较小的出料口流出，而流出能力在很大程度上取决于它的结构和形状。结合实际和综合其他方面进行考虑，我们选用了主料仓为角锥体结构设计，小料斗为椎体结构。选择这两种结构，能够很好的满足给料阀的设计。 以下是课件中常见的料斗形式。 给料阀的设计，由于考虑到给料过程中固体粉末食品不能泄露，污染设备等，综合考虑后，主料斗的给料机构采用如下方式。驱动方式采用洁净的气源驱动，气缸形成为150mm。通过气缸的推拉，来控制主料仓料口的开合，实现给小料仓进行定量配给的要求。 小料仓给料阀的设计如下，通过小气缸的推拉，实现将定量的物料传送给下部的杯子中。4.2控制部分的设计思路通过我们的仔细分析，最终确定了如下的电气方面的控制方案，此系统控制部分有如下几个方面的内容：以下对上面的设计方案进行逐一说明：1、设备下部装有称重传感器，对主料仓内固体饮料重量进行监测，低于下限时，通知外部给料结构开始加料，加料至高于上限时通知外部给料系统停止加料，此过程为一级给料作业。2、称重料仓空并且给料阀关闭时，系统打开主料仓给料阀，固体饮料自动落入到称重料仓，我们称之为二级给料；称重料仓配有高精度称重传感器，当称重料仓内固体饮料重量达到指定重量，通知主料仓停止给料，主料仓关闭给料阀。3、当杯子准备到位时，系统打开称重料仓给料阀，固体饮料落入杯子内，成为三级给料；当称重料仓空时关闭给料阀，进行下一轮二级给料。4、反复的重复以下工作流程，实现了整个生产线的正常运转。4.3 系统硬件选型PLC：西门子SC-200系列。气缸：AIRTAG（日本），行程150mm和40mm。光电开关：OMRON红外线漫反射开关。承重模块：瑞士托利多承重模块，承重精度满足1g。4.4 控制软件的设计4.4.1 控制点的输入输出说明w 输入 主给料仓上限检测开关 主给料仓下限检测开关 称重料仓料满检测开关 称重料仓料空检测开关 杯子到位检测开关 主料仓给料阀位置检测开关 承重料仓给料阀位置检测开关 w 输出 主给料仓给料阀开关控制信号 称重料仓给料阀开关控制信号 外部给料开关或指示灯控制信号 杯子落料状态指示信号 主给料仓故障指示灯 称重料仓故障指示灯4.4.2 PLC主程序PLC主程序，没有采用梯形图，而是采用了CFC(连续功能图)。4.4.3 一级给料机构4.4.4二级给料机构4.4.5 三级给料机构4.4.6 软件模拟界面设计5 设计总结 通过对该系统的设计，更加深刻的理解到目前机电一体化生产系统在我们的生产生