瓶装牛肉酱自动生产线- PLC控制系统和测试系统的设计
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瓶装
牛肉
自动生产线
plc
控制系统
以及
测试
系统
设计
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广东白云学院毕业论文(设计)开题报告题目：瓶装牛肉酱自动生产线- PLC 控制系统和测试系统的设计课 题 类 型： 论文 设计 综合 学 生 姓 名： 关毅鹏学 号： 0612014145班 级： 06 机械专业（全称）： 机械设计制造及其自动化系 别： 机电工程系指 导 教 师： 孙晓辉2009年 11 月一、课题研究的目的、意义：本 文 通 过 对 瓶 装 牛 肉 酱 自 动 生 产 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 。目 前 ， 世 界 各 国 对 包 装 机 械 发 展 十 分 重 视 ， 集 机 、 电 、 气 、 光 、 生 、 磁 为 一体 的 高 新 技 术 产 品 不 断 涌 现 生 产 高 效 率 化 、 资 源 高 利 用 化 、 产 品 节 能 化 、 高 新 技术 实 用 化 、 科 研 成 果 商 业 化 已 成 为 世 界 各 国 包 装 机 械 发 展 的 趋 势 这 也 是 我 国 包 装机 械 业 的 发 展 方 向 对 于 我 国 的 包 装 机 械 生 产 企 业 ， 并 不 是 求 大 求 全 ， 而 是 应 求 精求 专 。 美 国 、 日 本 、 意 大 利 的 包 装 机 械 生 产 企 业 大 部 分 规 模 不 大 ， 但 专 业 化 程 度很 高 。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 ， 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 。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 构 成 不 同 的 产 品 ，换 用 一 个 或 几 个 单 元 ， 即 可 应 对 包 装 产 品 的 变 化 ， 满 足 不 同 产 品 装 箱 的 需 求 。 另外 在 设 计 中 还 要 体 现 零 件 的 可 拆 卸 性 。良 好 的 可 拆 卸 性 可 以 使 装 箱 机 便 于 维 护 ， 所 用 易 损 件 要 便 于 回 收 和 可 再 生 利用 ， 从 而 达 到 方 便 用 户 、 节 省 成 本 和 保 护 环 境 的 目 的 。 2、 均 衡 寿 命 设 计 是 近 年 来 提 出 的 科 学 、 环 保 设 计 理 念 。 它 要 求 在 设 计 中 尽 量使 每 个 零 部 件 具 有 相 同 或 相 似 的 使 用 寿 命 。 就 装 箱 机 而 言 ， 某 种 重 要 组 成 模 块 应具 有 较 长 的 寿 命 ， 而 易 于 损 坏 的 模 块 要 易 于 更 换 ， 对 于 一 些 关 键 部 件 和 涉 及 到 安全 性 的 模 块 在 设 计 时 应 考 虑 设 计 成 可 维 修 、 便 于 检 测 的 结 构 。3、 人 机 工 程 设 计 在 现 代 化 的 装 箱 机 设 计 中 也 具 有 重 要 的 意 义 。 人 机 工 程 设 计 的 目的 是 为 减 少 装 箱 机 使 用 中 人 的 差 错 ， 发 挥 人 和 机 械 各 自 的 特 点 以 提 高 装 箱 机 整 体的 可 靠 性 。 利 用 人 机 工 程 学 原 理 设 计 装 箱 机 的 人 机 系 统 ， 包 括 要 适 于 人 的 使 用 习惯 ， 便 于 识 别 操 作 ， 保 证 安 全 问 题 和 不 易 出 错 的 防 误 操 作 设 计 等 。 这 些 都 要 通 过机 电 一 体 化 控 制 ， 利 用 计 算 机 实 现 自 动 操 作 、 自 动 数 据 收 集 、 自 动 检 验 以 及 自 动诊 断 来 实 现 。二 、 本 课 题 国 内 外 研 究 的 历 史 、 现 状 和 研 究 目 标 ：近 年 来 ， 国 外 一 些 厂 商 通 过 对 技 术 的 不 断 改 进 ， 使 装 箱 机 性 能 更 好 地 适 应 了 自动 化 、 多 功 能 及 高 效 率 的 要 求 。SWF 公 司 推 出 的 DP320 装 箱 机 ， 具 有 高 速 、 适 应 性 广 、 用 户 界 面 友 好 等 特点 。 该 设 备 的 装 箱 速 度 达 到 每 分 钟 25 箱 ， 可 以 连 续 包 装 不 同 规 格 的 玻 璃 、 塑 料或 金 属 容 器 ， 适 用 的 包 装 方 式 与 容 器 尺 寸 范 围 很 广 。 DP320 具 有 一 系 列 的 独 特性 能 ， 包 括 垂 直 纸 箱 输 送 、 PLC 控 制 、 安 全 保 护 自 锁 、 拥 堵 自 动 截 至 传 感 器 等 。还 配 有 规 格 更 换 辅 助 装 置 、 NEMA 12 电 控 系 统 ， 下 游 还 设 有 一 个 光 电 控 制 器 以实 现 自 动 启 动 或 停 机 。 该 机 器 采 用 纸 箱 带 式 输 送 ， 配 备 低 压 气 动 装 置 和 塑 料 带 以实 现 平 稳 输 送 。Douglas 设 备 公 司 最 新 推 出 的 Axiom 系 列 新 型 装 箱 机 通 过 采 用 伺 服 系 统 间 歇运 动 控 制 纸 箱 包 装 过 程 ， 使 生 产 速 度 提 高 50%， 而 运 动 范 围 则 缩 小 30%。 Axiom 系 列 采 用 第 三 代 伺 服 设 计 ， 通 过 动 态 增 强 位 置 重 复 精 度 以 及 简 化 失 误 检 测 与 恢复 ， 使 生 产 效 率 大 幅 提 升 。 该 设 备 的 不 锈 钢 网 板 以 及 零 部 件 数 减 少 了 50%， 可有 效 减 少 设 备 维 护 和 配 件 更 换 等 所 需 时 间 。ABC 公 司 推 出 的 新 型 装 箱 机 在 装 箱 同 时 ， 可 以 在 高 速 生 产 线 上 直 接 完 成 纸 箱表 面 印 刷 。 通 过 这 台 设 备 ， 客 户 可 以 在 生 产 线 上 直 接 完 成 企 业 商 标 、 产 品 批 号 、产 品 说 明 等 信 息 的 印 制 。这 种 新 型 设 备 具 有 良 好 的 适 应 性 ， 当 装 箱 完 成 时 ， 相 关 的 图 案 、 文 字 就 同 时出 现 在 纸 箱 的 各 个 部 分 ， 如 顶 部 、 侧 面 、 角 部 或 端 部 。 包 装 制 造 商 不 再 需 要 购 买多 色 印 刷 头 、 纸 箱 旋 转 与 定 位 设 备 ， 这 些 设 备 不 但 价 格 昂 贵 而 且 会 影 响 生 产 线 速度 。 该 机 可 实 现 纸 箱 双 侧 打 码 以 及 在 包 装 与 封 箱 两 端 加 注 运 输 标 志 ， 即 采 用 一 个印 刷 头 能 够 完 成 纸 箱 的 双 侧 印 刷 ， 或 采 用 两 个 印 刷 头 完 成 四 面 印 刷 。 如 果 纸 箱 干净 、 平 整 ， 可 以 获 得 最 佳 的 印 刷 清 晰 度 。 印 刷 控 制 系 统 可 以 安 装 于 纸 箱 控 制 板 旁边 ， 易 于 纸 箱 规 格 更 换 或 印 刷 数 据 切 换 。 它 每 分 钟 可 以 完 成 35 箱 的 包 装我 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 、 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。其 次 ， 要 进 行 我 国 包 装 机 械 业 的 结 构 调 整 在 “十 五 ”期 间 乃 至 2010 年 ， 我 国 包装 机 械 业 要 着 重 进 行 产 业 结 构 、 产 品 结 构 和 组 织 结 构 的 调 整 在 产 业 结 构 调 整 上 要提 高 生 产 集 中 度 ， 促 进 专 业 化 、 系 列 化 生 产 ， 提 高 产 品 质 量 和 对 市 场 的 适 应 能 力 ；要 积 极 发 展 和 扶 持 一 批 拥 有 名 牌 产 品 的 重 点 骨 干 企 业 ， 加 快 现 代 企 业 制 度 的 建 立和 完 善 .形 成 行 业 排 头 兵 .参 与 国 际 市 场 竞 争 ， 从 而 加 快 产 业 提 升 在 产 品 结 构 调 整上 ， 要 改 变 目 前 产 品 结 构 中 以 低 技 术 含 量 为 主 的 状 况 ， 淘 汰 一 批 低 效 高 耗 的 、 低档 次 、 低 附 加 值 的 、 劳 动 密 集 型 的 产 品 ， 学 习 国 外 先 进 技 术 ， 开 发 生 产 高 效 低 耗的 、 产 销 对 路 的 大 型 成 套 设 备 和 高 新 技 术 产 品 ， 开 发 出 “新 、 奇 、 特 ”的 包 装 设 备 ，加 速 包 装 机 械 的 更 新 换 代 ， 开 拓 国 际 市 场 。 在 组 织 结 构 调 整 上 ， 要 成 立 跨 部 门 的企 业 集 团 ， 树 立 大 行 业 的 全 局 观 念 ， 进 行 组 织 结 构 优 化 组 合 ， 实 现 行 业 资 产 优 化配 置 ， 统 一 思 想 ， 强 化 管 理 ， 形 成 优 势 互 补 、 分 工 合 作 、 共 同 发 展 的 新 格 局 。发 展 中 高 档 设 备 ， 努 力 提 高 技 术 含 量 ， 把 产 品 做 精 、 做 细 、 做 专 、 做 强 ， 靠技 术 进 步 来 推 动 行 业 的 发 展 。近 年 来 ， 国 产 装 箱 机 在 产 品 结 构 升 级 和 技 术 创 新 方 面 也 取 得 了 较 大 的 进 展 。江 西 德 赛 特 包 装 机 械 设 备 有 限 公 司 研 制 成 功 的 多 功 能 全 自 动 装 箱 机 在 多 项 性能 指 标 上 都 达 到 了 国 际 先 进 水 平 。这 项 多 功 能 全 自 动 装 箱 机 适 用 各 种 规 格 圆 形 瓶 、 扁 形 瓶 、 方 形 瓶 。 其 特 点 是可 以 根 据 装 箱 要 求 ， 能 将 产 品 自 动 分 道 理 排 。 在 控 制 上 ， 它 采 用 伺 服 系 统 ， 因 而定 位 准 确 、 动 作 稳 定 ， 可 以 自 动 完 成 瓶 子 提 升 、 移 动 、 降 落 的 装 箱 动 作 ， 抓 瓶 器还 可 以 将 瓶 子 自 动 装 进 带 隔 板 的 纸 箱 内 。 该 机 结 构 设 计 的 合 理 性 体 现 在 ： 运 动 由伺 服 驱 动 器 和 变 频 器 控 制 的 电 机 驱 动 ， 起 步 和 终 止 均 缓 慢 平 稳 ； 装 箱 速 度 采 用 变频 器 进 行 无 级 调 速 ， 生 产 效 率 极 高 ， 生 产 速 高 达 1000090000 瓶 /小 时 ； 更 换不 同 瓶 型 时 ， 只 需 要 更 换 夹 瓶 机 构 即 可 。 该 装 箱 机 采 用 现 代 显 示 技 术 触 摸屏 ， 设 备 常 见 故 障 可 自 行 分 析 、 诊 断 ， 并 排 除 。 产 品 除 了 设 置 保 护 罩 ， 还 配 备 光电 安 全 保 护 装 置 ， 当 装 箱 过 程 中 出 现 缺 瓶 、 缺 箱 、 堵 箱 、 错 位 等 现 象 时 ， 能 立 即自 动 停 机 ， 保 护 机 器 。该 公 司 正 在 开 发 一 种 适 用 于 异 形 铁 罐 及 PET 瓶 等 高 度 不 同 的 非 标 容 器 的 装箱 机 ， 现 在 已 经 突 破 了 倒 罐 、 卡 罐 、 吸 罐 导 向 、 精 确 定 位 等 一 系 列 技 术 和 制 造 难题 ， 即 将 完 成 试 制 ， 投 入 批 量 生 产 。 大 连 佳 林 设 备 制 造 有 限 公 司 近 日 研 制 成 功 的 润 滑 油 全 自 动 装 箱 机 通 过 抓 住 塑料 瓶 的 瓶 颈 每 次 可 以 将 1230 瓶 产 品 进 行 装 箱 ， 每 小 时 装 瓶 数 量 达 到 7000 瓶， 这 在 国 内 处 于 领 先 水 平 。 该 装 箱 机 通 过 真 空 泵 控 制 抓 头 上 的 真 空 或 是 通 过 电 磁的 吸 、 放 来 实 现 抓 放 产 品 。 它 通 过 机 械 运 转 ， 气 动 和 机 电 控 制 把 产 品 准 确 可 靠 地从 输 瓶 台 上 装 入 纸 箱 。 该 设 备 运 行 平 稳 ， 动 作 协 调 ， 通 过 变 频 电 机 独 立 驱 动 不 同 的 机 械 机 构 使 产 品 提升 、 平 移 、 降 落 ， 并 与 气 动 、 电 、 光 控 制 相 结 合 实 现 自 动 化 操 作 。 它 采 用 无 压 力输 送 ， 输 箱 通 道 采 用 三 段 （ 进 箱 段 ， 装 箱 段 ， 出 箱 段 ） 无 压 力 控 制 设 计 ， 由 变 频驱 动 的 减 速 电 机 来 实 现 快 速 进 箱 、 装 箱 及 出 箱 。 此 外 ， 它 采 用 两 组 箱 体 底 部 定 位， 不 但 定 位 效 果 好 ， 还 减 少 了 因 纸 箱 外 型 尺 寸 差 异 所 造 成 的 故 障 停 机 。 为 了 满 足食 品 包 装 的 要 求 ， 该 设 备 还 使
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