基于PLC的果類包裝機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要Ⅰ基于PLC的果類包裝機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：隨著技術(shù)的進(jìn)步和消費(fèi)需求的增加，人們越來越關(guān)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)包裝果品的包裝機(jī)也越來越期待。本次設(shè)計(jì)的目的是可以開發(fā)出一種減少人工成本的全自動(dòng)果品包裝機(jī)，本次設(shè)計(jì)是基于PLC開發(fā)的，因此也是PLC應(yīng)用技術(shù)研究的重點(diǎn)。

本次設(shè)計(jì)開發(fā)的水果產(chǎn)品包裝機(jī)，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(jī)的可控制程度較高。

參變量可以通過交互界面設(shè)置，總控系統(tǒng)可以根據(jù)控制信號的反饋?zhàn)龀龇磻?yīng)，從而使各部位自動(dòng)地完成相應(yīng)的動(dòng)作。

該系統(tǒng)用三菱PLC作為為控制核心，選擇伺服電機(jī)作為負(fù)載，可自動(dòng)完成水果的輸送、灌裝、封口、切袋等動(dòng)作，實(shí)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(jī)器的成品的安裝和調(diào)試也很簡便。

本文介紹了包裝機(jī)的整體結(jié)構(gòu)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(xì)地論述，包括運(yùn)動(dòng)控制部分、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)部分。

最后通過軟件模擬更直觀的表現(xiàn)出本次設(shè)計(jì)的機(jī)器適應(yīng)性強(qiáng)，工作效率高。關(guān)鍵詞；果類產(chǎn)品自動(dòng)包裝機(jī)，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(shè)計(jì)人機(jī)交互界面：為了方便演示設(shè)計(jì)和模擬果品包裝機(jī)的各個(gè)時(shí)間段的運(yùn)行狀態(tài)，決定使用三菱觸控屏動(dòng)畫模擬軟件設(shè)計(jì)人機(jī)互動(dòng)界面。觸摸屏解決方案的設(shè)計(jì)是允許大多數(shù)操作直接在觸摸屏上進(jìn)行，并且考慮到觸摸屏和實(shí)際操作按鈕之間應(yīng)該是一一對應(yīng)，所以還在底部提供了更直觀的運(yùn)行狀態(tài)燈。觸摸屏程序還提供諸如包裝設(shè)置、產(chǎn)品計(jì)數(shù)和缺陷產(chǎn)品計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)等功能。還可以實(shí)現(xiàn)速度設(shè)置、包裝數(shù)量設(shè)置。通過在人機(jī)交互界面設(shè)置參數(shù)還能實(shí)現(xiàn)包裝不同尺寸的水果。觸摸屏設(shè)計(jì)如圖所示。

圖3.3觸控屏設(shè)計(jì)圖第四章系統(tǒng)模擬和調(diào)試4.1果類產(chǎn)品自動(dòng)包裝機(jī)軟件模擬控制方法控制系統(tǒng)通過PLC的編程進(jìn)而控制整個(gè)包裝的過程。伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器分別輸出脈沖信號控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速和齒輪比從而實(shí)現(xiàn)傳送帶傳送、送膜裝置供給塑料薄膜、熱塑封合設(shè)備加熱粘合塑料膜、塑料膜割斷裝置剝離塑料膜。觸控屏動(dòng)畫首頁為操作員設(shè)置了簡潔方便的頁面。整個(gè)設(shè)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(shí)現(xiàn)各機(jī)構(gòu)的速度轉(zhuǎn)換，并根據(jù)傳感器和行程開關(guān)實(shí)時(shí)調(diào)配各類反饋，這樣就可以使包裝設(shè)備實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定自主運(yùn)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(jī)回歸原點(diǎn)伺服電機(jī)回歸原點(diǎn)啟動(dòng)啟動(dòng)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(jié)果打開GXWorks2，打開果類產(chǎn)品包裝機(jī)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(xiàng)中選中要模擬的動(dòng)畫，最后開始模擬。圖4.2GXWorks2和GTDesinger3聯(lián)合仿真模擬圖結(jié)論結(jié)論本次設(shè)計(jì)完成了一臺用于自動(dòng)包裝果類產(chǎn)品的機(jī)器，此機(jī)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(jī)械驅(qū)動(dòng)單元和控制系統(tǒng)。該果類產(chǎn)品包裝機(jī)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(jī)品類稀少、通用性差的包裝設(shè)備有很大不一樣，該包裝機(jī)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)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(yīng)用工作環(huán)境多。它可以很好的滿足當(dāng)前和以后很長一段時(shí)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(diǎn)介紹了以下方面的工作。(1）確定果品自動(dòng)包裝設(shè)備的技術(shù)參考數(shù)據(jù)，分析包裝設(shè)備的組成和工作原理，了解包裝設(shè)備的制作，工作流程，統(tǒng)一規(guī)劃布局整個(gè)機(jī)器的各個(gè)部位的結(jié)構(gòu)。(2）確定傳動(dòng)系統(tǒng)，繪制傳動(dòng)關(guān)系圖，確定各自的傳動(dòng)比，模擬各類伺服電機(jī)的應(yīng)用。(3)執(zhí)行裝置是根據(jù)相應(yīng)機(jī)構(gòu)的作用來選擇和設(shè)計(jì)的，以確保包裝過程的順利完成，并使機(jī)器緊湊效率高。大多數(shù)進(jìn)料機(jī)構(gòu)是由鏈條傳送帶驅(qū)動(dòng)的，進(jìn)膜、拉膜和側(cè)邊密封裝置是由伺服電機(jī)帶驅(qū)動(dòng)的，而拉膜和中心密封機(jī)構(gòu)是由傘形齒輪機(jī)構(gòu)合理化的。末端密封機(jī)構(gòu)采用旋轉(zhuǎn)密封機(jī)構(gòu)和切割機(jī)構(gòu)。(4)可編程邏輯控制器（PLC）用于控制自動(dòng)果類產(chǎn)品包裝機(jī)，人機(jī)交互界面設(shè)置包裝參數(shù)，行程開關(guān)及監(jiān)測裝置跟蹤包裝膜以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的包裝定位。(5)開發(fā)和調(diào)試一個(gè)能夠自動(dòng)執(zhí)行整個(gè)包裝過程的機(jī)械，從篩選傳送果品、中封機(jī)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(jī)控制系統(tǒng)對相應(yīng)的包裝操作進(jìn)行自動(dòng)控制。由于本人水平有限、設(shè)計(jì)時(shí)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(jìn)行模擬后，發(fā)現(xiàn)理想中的機(jī)器和實(shí)際機(jī)器因?yàn)槎喾矫娴脑蚝驼`差存在一定的偏差。各類零件的加工有點(diǎn)粗糙，裝配的過程中也產(chǎn)生了一定的誤差，這影響了各個(gè)部位之間的配合的默契程度，也降低了應(yīng)有的包裝精確率?？v使對該包裝設(shè)備的各種零件在理論上進(jìn)行了很多嘗試和改進(jìn)，但實(shí)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(shí)際應(yīng)用環(huán)境中，還需要將理論結(jié)合實(shí)際多次改量本設(shè)計(jì)，以解決更多的實(shí)際問題，從而改善包裝設(shè)備的整體性能，提高包裝效果。參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)[1]中國農(nóng)業(yè)年鑒編輯委員會(huì)．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?wù)婵绽涓稍镌诠哔A藏加工中的應(yīng)用[J]．農(nóng)業(yè)工程技術(shù)農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)，2007（04）．[4]葛毅強(qiáng)，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(shù)的研究現(xiàn)狀及前景展望[J]．農(nóng)產(chǎn)品加工·學(xué)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(xué)，2006（10）：597-599．[8]付又香．我國食品包裝機(jī)械的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢分析[J]．湖南人文科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，（02）：[9]陳麗敬．全自動(dòng)小顆粒狀物料高速小袋包裝的研究與設(shè)計(jì)[D]．江蘇：江蘇大學(xué)，2012[10]王柳瑩．就我國實(shí)現(xiàn)全面包裝機(jī)械自動(dòng)化的相關(guān)探討[J]．包裝世界，2013（05）：24-25．[11]張賽．我國食品包裝機(jī)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(dòng)包裝機(jī)[J]．福建農(nóng)機(jī)，2001（3）：21．[13]李如虎，郝明．全自動(dòng)柚子包裝生產(chǎn)線設(shè)計(jì)[J]．農(nóng)產(chǎn)品加工，2010（8）：72-75．[14]沈雨．關(guān)于機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)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(xué)，2010．[16]孫智慧、高德．包裝機(jī)械[M]．北京：中國輕工業(yè)出版社．2010：131-132．[17]王麗娜．當(dāng)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(dòng)無級變速器及運(yùn)動(dòng)特性分析[J]．現(xiàn)代制造工程，2012（08）：[19]PaulC,Kause.AnalysisofElectricMachineryandDriveSystems[J].Wiley-IEEEPress,2002．[20]SunXF,