基于PLC的果類包裝機自動控制系統(tǒng)設計

摘要Ⅰ基于PLC的果類包裝機自動控制系統(tǒng)設計摘要：隨著技術的進步和消費需求的增加，人們越來越關注產(chǎn)品的外觀包裝問題。對果類產(chǎn)品的包裝要求也越來越高，近年來人們對可以實現(xiàn)自動包裝果品的包裝機也越來越期待。本次設計的目的是可以開發(fā)出一種減少人工成本的全自動果品包裝機，本次設計是基于PLC開發(fā)的，因此也是PLC應用技術研究的重點。

本次設計開發(fā)的水果產(chǎn)品包裝機，根據(jù)需求可完成水果產(chǎn)品的輸送、灌裝、封口、袋體切割等功能，。

包裝機的可控制程度較高。

參變量可以通過交互界面設置，總控系統(tǒng)可以根據(jù)控制信號的反饋做出反應，從而使各部位自動地完成相應的動作。

該系統(tǒng)用三菱PLC作為為控制核心，選擇伺服電機作為負載，可自動完成水果的輸送、灌裝、封口、切袋等動作，實現(xiàn)各部位之間的相互配合，完成包裝過程。

使用PLC作為控制器可以省去很多麻煩、機器的成品的安裝和調(diào)試也很簡便。

本文介紹了包裝機的整體結構及工作原理，并對主要部分的組成作了簡要說明。最后對系統(tǒng)各組成部分零件做了詳細地論述，包括運動控制部分、伺服電機驅(qū)動系統(tǒng)部分。

最后通過軟件模擬更直觀的表現(xiàn)出本次設計的機器適應性強，工作效率高。關鍵詞；果類產(chǎn)品自動包裝機，傳送，填充，封口，袋體切斷。目錄Ⅲ目錄第一章引言 頁/共29頁3.1.3PLC外部接線圖圖3.2PLC外部接線圖3.2三菱觸控屏軟件設計人機交互界面：為了方便演示設計和模擬果品包裝機的各個時間段的運行狀態(tài)，決定使用三菱觸控屏動畫模擬軟件設計人機互動界面。觸摸屏解決方案的設計是允許大多數(shù)操作直接在觸摸屏上進行，并且考慮到觸摸屏和實際操作按鈕之間應該是一一對應，所以還在底部提供了更直觀的運行狀態(tài)燈。觸摸屏程序還提供諸如包裝設置、產(chǎn)品計數(shù)和缺陷產(chǎn)品計數(shù)統(tǒng)計等功能。還可以實現(xiàn)速度設置、包裝數(shù)量設置。通過在人機交互界面設置參數(shù)還能實現(xiàn)包裝不同尺寸的水果。觸摸屏設計如圖所示。

圖3.3觸控屏設計圖第四章系統(tǒng)模擬和調(diào)試4.1果類產(chǎn)品自動包裝機軟件模擬控制方法控制系統(tǒng)通過PLC的編程進而控制整個包裝的過程。伺服電機驅(qū)動器分別輸出脈沖信號控制伺服電機的轉(zhuǎn)速和齒輪比從而實現(xiàn)傳送帶傳送、送膜裝置供給塑料薄膜、熱塑封合設備加熱粘合塑料膜、塑料膜割斷裝置剝離塑料膜。觸控屏動畫首頁為操作員設置了簡潔方便的頁面。整個設備的供能元件是一臺直流電源。通過三菱PLC程序里輸出的脈沖實現(xiàn)各機構的速度轉(zhuǎn)換，并根據(jù)傳感器和行程開關實時調(diào)配各類反饋，這樣就可以使包裝設備實現(xiàn)穩(wěn)定自主運行。軟件系統(tǒng)流程圖如圖所示。開始開始初始化初始化伺服電機回歸原點伺服電機回歸原點啟動啟動沒有監(jiān)測到次品篩選 沒有監(jiān)測到次品篩選果品開始傳送果品開始傳送次品數(shù)大于5次品數(shù)大于5封邊開始封邊開始末端焊壓和切割末端焊壓和切割停止 停止包裝完成包裝完成圖4.1PLC控制流程圖4.2GXWorks2和GTDesinger3聯(lián)合仿真4.2.1模擬流程和結果打開GXWorks2，打開果類產(chǎn)品包裝機程序，打開調(diào)試模式，按鈕置于RUN狀態(tài)，然后打開GTDesinger3,在選項中選中要模擬的動畫，最后開始模擬。圖4.2GXWorks2和GTDesinger3聯(lián)合仿真模擬圖結論結論本次設計完成了一臺用于自動包裝果類產(chǎn)品的機器，此機器包含塑料膜供給單元，果品傳送單元，熱塑封合執(zhí)行單元、機械驅(qū)動單元和控制系統(tǒng)。該果類產(chǎn)品包裝機主要用于包裝水果產(chǎn)品，也適用于其他塊狀農(nóng)產(chǎn)品和日常用品。與傳統(tǒng)的包裝機品類稀少、通用性差的包裝設備有很大不一樣，該包裝機的特點是結構簡潔，操作方便，有較高程度的可控性，穩(wěn)定性好，包裝精美，裝填速度快，密封效果好，應用工作環(huán)境多。它可以很好的滿足當前和以后很長一段時間人們對水果和其它果類產(chǎn)品安全、新鮮和形狀包裝的需求。本文重點介紹了以下方面的工作。(1）確定果品自動包裝設備的技術參考數(shù)據(jù)，分析包裝設備的組成和工作原理，了解包裝設備的制作，工作流程，統(tǒng)一規(guī)劃布局整個機器的各個部位的結構。(2）確定傳動系統(tǒng)，繪制傳動關系圖，確定各自的傳動比，模擬各類伺服電機的應用。(3)執(zhí)行裝置是根據(jù)相應機構的作用來選擇和設計的，以確保包裝過程的順利完成，并使機器緊湊效率高。大多數(shù)進料機構是由鏈條傳送帶驅(qū)動的，進膜、拉膜和側邊密封裝置是由伺服電機帶驅(qū)動的，而拉膜和中心密封機構是由傘形齒輪機構合理化的。末端密封機構采用旋轉(zhuǎn)密封機構和切割機構。(4)可編程邏輯控制器（PLC）用于控制自動果類產(chǎn)品包裝機，人機交互界面設置包裝參數(shù)，行程開關及監(jiān)測裝置跟蹤包裝膜以實現(xiàn)準確的包裝定位。(5)開發(fā)和調(diào)試一個能夠自動執(zhí)行整個包裝過程的機械，從篩選傳送果品、中封機熱封塑料薄膜形成筒狀包裝袋、焊壓密封袋體，切割后輸出包裝好的產(chǎn)品。使用伺服電機控制系統(tǒng)對相應的包裝操作進行自動控制。由于本人水平有限、設計時間較為緊張和物質(zhì)條件的限制，在開發(fā)出控制系統(tǒng)并用軟件進行模擬后，發(fā)現(xiàn)理想中的機器和實際機器因為多方面的原因和誤差存在一定的偏差。各類零件的加工有點粗糙，裝配的過程中也產(chǎn)生了一定的誤差，這影響了各個部位之間的配合的默契程度，也降低了應有的包裝精確率。縱使對該包裝設備的各種零件在理論上進行了很多嘗試和改進，但實際操作中仍存在一定的問題，例如對果品的篩選精度不夠等。在今后實際應用環(huán)境中，還需要將理論結合實際多次改量本設計，以解決更多的實際問題，從而改善包裝設備的整體性能，提高包裝效果。參考文獻參考文獻[1]中國農(nóng)業(yè)年鑒編輯委員會．中國農(nóng)業(yè)年鑒2012[M]．中國農(nóng)業(yè)出版社，北京，2013，6-7．[2]金山等．我國果蔬加工產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展策略[J]．科技信息，2011（24）：72．[3]胡長利等．淺談真空冷干燥在果蔬貯藏加工中的應用[J]．農(nóng)業(yè)工程技術農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)，2007（04）．[4]葛毅強，陳穎，張振華．胡小松.國內(nèi)外果蔬加工業(yè)發(fā)展趨勢[J]．保鮮與加工，2005，5（02）：3．[5]邵琳等．果蔬粉加工技術的研究現(xiàn)狀及前景展望[J]．農(nóng)產(chǎn)品加工·學刊（下），2008（04）：31．[6]金長娟等．我國果品蔬菜貯藏保鮮的現(xiàn)狀與發(fā)展對策[J]．中國園藝文摘，2010（01）：51-52．[7]朱宏莉等．果蔬保鮮加工現(xiàn)狀及發(fā)展淺析[J]．食品科學，2006（10）：597-599．[8]付又香．我國食品包裝機械的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢分析[J]．湖南人文科技學院學報，2009，（02）：[9]陳麗敬．全自動小顆粒狀物料高速小袋包裝的研究與設計[D]．江蘇：江蘇大學，2012[10]王柳瑩．就我國實現(xiàn)全面包裝機械自動化的相關探討[J]．包裝世界，2013（05）：24-25．[11]張賽．我國食品包裝機械現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]．硅谷，2008（6）：132．[12]梁連勝，邱相文．農(nóng)試型葉菜類蔬菜全自動包裝機[J]．福建農(nóng)機，2001（3）：21．[13]李如虎，郝明．全自動柚子包裝生產(chǎn)線設計[J]．農(nóng)產(chǎn)品加工，2010（8）：72-75．[14]沈雨．關于機械自動化技術的應用研究[J]．中國科技博覽，2012（14）．[15]宋宇．我國塑料食品包裝安全監(jiān)管制度研究[D]．西南交通大學，2010．[16]孫智慧、高德．包裝機械[M]．北京：中國輕工業(yè)出版社．2010：131-132．[17]王麗娜．當代中國節(jié)慶食品包裝的視覺信息傳遞[J]．大眾文藝，2012（5）：70．[18]孫建東．一種新型脈動無級變速器及運動特性分析[J]．現(xiàn)代制造工程，2012（08）：[19]PaulC,Kause.AnalysisofElectricMachineryandDriveSystems[J].Wiley-IEEEPress,2002．[20]SunXF,