基于PLC在包装码垛生产线上的自动控制设计 - 图文

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中文摘要

传统的机械设备与产品，多是以机械为主，是电气、液压或气动控制的机械设备。随着工业水平的不断发展，机械设备己逐步地由手动操作改为自动控制，设备本身也发展成为机电一体化的综合体。可编程序控制器(PLC)是以微处理器为核心，综合计算机技术、自动化技术和通信技术发展起来的一种新型工业自动控制装置。经过30多年的发展，目前，可编程序控制器己成为工业自动化领域中最重要、应用最多的控制装置，已跃居工业生产自动化四大支柱(可编程序控制器、数控机床、机器人、计算机辅助设计与制造)的首位。其应用的深度和广度已成为衡量一个国家工业先进与自动化程度高低的标志。

本文主要研究了包装码垛自动生产线机械系统设计；气动及真空系统的设计；系统控制部分的设计等。该系统的核心部分是包装码垛自动生产线的控制系统，其控制系统主要是以可编程序控制器(PLC)为基础进行集成控制的。

包装码垛自动生产线适用于石油化工、化肥、粮食、港口等行业，可对PP、PE粒子、PVC、化肥、粮食等粉状、颗粒状物料进行全自动包装码垛作业，便于用户储存、运输和销售，全自动包装码垛生产线主要由自动定量包装机、自动上袋机组、封口系统、倒袋机、金属检测机、重量 机、检选机、喷墨打印机、码垛机等单元组成。通过可编程序控制器、对整个生产线的工作过程进行自动控制，对运行过程中出现的故障或供料不足，供袋不及时、出垛不及时等，进行声光报警。该设备具有操作简单，运行可靠，维修方便等优点。根据用户要求，配上通讯接口和打印机、有打印日、月累计报表的功能。还可与上位计算机或触摸屏连接，对包装码垛自动生产线实现实时监控、远程诊断和网络化管理。

关键词：PLC；控制系统；包装码垛自动生产线

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ABSTRACT

Most conventional mechanical facilities are machines. They are mechanical facilities in the control of electrics, hydraulic pressure and aerodynamic pressure. Automatic control of mechanical facility has replaced manual work step by step. PLC is a late-model automatic equipment. Its development is based on computer technology, automatization technology and communications. At the present, PLC has become the most important automatic equipment and been applied widely, after the development of 30 years. PLC has hold the primacy in the field of industry automatization (PLC, ROBOT, CAD&CAM).The degree and extent of PLC development are the symbols of automatic level in one country.

It’s main functions and hard/software were introduced. This automatic bagging & palletizing line is in the charge of integrated application of PLC.

Automatic bagging & palletizing line is used in the industries of petrochemical, fertilizer, food processing, and transportation port etc. It can perform bagging and palletizing automatically for powder and granular materials such as chemical fertilizer, plastic granules (PP/PE/PVC) and grains etc. It is easy for customers to store, transport and sale their products. Automatic bagging & palletizing line consists of auto-weighing bagging machine, auto-bag feed group, sealing system, bag turn down machine, metal detector, sorting machine, jet printer and palletizing machine etc. units. Through programming controller, the whole system process can be automatic controlled. Any process operation troubles, not enough feeds, bag feeding not due or palletizing not in time all can be equipped with communication port interface for DCS control, equipped with printer for printing daily, monthly production records, also can be connected with computer or touch screen for auto weighing bagging machine monitoring or intranet network management.

Keywords: control system; automatic bagging and palletizing line

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目 录

中文摘要 ........................................................................................................................... 1 ABSTRACT ...................................................................................................................... 2 目 录 ................................................................................................................................. 3 第一章 绪论 ..................................................................................................................... 5 1.1引言 ............................................................................................................................. 5 1.2 PLC概述 .................................................................................................................... 5 1.3 包装码垛自动生产线设计的内容 ............................................................................ 6

1.3.1 包装码垛自动生产线的应用现状 .................................................................. 6 1.3.2 包装码垛自动生产线设计的要求 .................................................................. 7 第二章包装码垛自动生产线机械系统设计 ................................................................... 8 2．1概述 .......................................................................................................................... 8 2．2包装码垛自动生产线系统组成 .............................................................................. 8 参考文献 ........................................................................................................................... 8 2．3本章小结 ................................................................................................................ 15 3．1气动系统的结构 .................................................................................................... 16 3．2真空系统 ................................................................................................................ 18 第四章包装码垛自动生产线PLC控制系统设计 ....................................................... 19 4.1 PLC控制的优点 ...................................................................................................... 19 4.2 PLC控制系统硬件设计 .......................................................................................... 20 4.3 控制系统电气原理图 .............................................................................................. 23 4.4 包装码垛自动生产线工艺流程 .............................................................................. 23 4.5程序控制逻辑 ........................................................................................................... 24 4.6 PLC控制系统软件程序设计 .................................................................................. 33 第五章系统抗干扰措施 ................................................................................................. 33 5.1抗电源干扰 ............................................................................................................... 33 5.2 控制系统接地 .......................................................................................................... 33 5.3 防I/O信号干扰 ...................................................................................................... 34

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参考文献 ........................................................................................................................ 35 附录 A ........................................................................................................................... 36 附录 B............................................................................................................................ 38 附录 C............................................................................................................................ 43 致谢 ................................................................................................................................ 44

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第一章 绪论

1.1引言

随着科学技术的迅猛发展，生产力水平的不断提高，人们对降低劳动强度、改善工作环境同时重视起来。石油化工、化肥、粮食等行业对包装质量和劳动效率的要求也日益提高，从而促进了这些企业的现代化改造。而传统的人工包装由于其生产效率低下而成为这些行业产量和包装质量提高的巨大障碍，已不能满足现代化大生产的需要。用户为了便于产品的运输和存储，对包装要求更加严格，包装已成为企业升级和获得经济效益的关键因素，因此尽快提高产品的包装质量，是这些行业的迫切任务之一，也是用户对这些行业的要求。国际上日本NEWLONG、英国BL、美国ORY等公司掌握了包装先进技术。目前国内全自动包装码垛设备主要依靠进口，国产设备生产厂家较少，市场呼吁国产化的全自动包装生产线。在新的世纪, 随着我国各项事业的蓬勃发展以及知识经济所面临的机遇和挑战, 包装码垛机械必将发挥越来越重要的作用, 为国民生产产生不可估量的经济效益。

1.2 PLC概述

上世纪六十年代末，美国最大的汽车制造商——通用汽车公司(GM)为满足市场需求，适应汽车生产工艺不断更新的需要，提出了著名的十条技术指标公开向社会招标，要寻求一种比继电器更可靠，响应速度更快、功能更强大的通用工业控制器。1969年，美国数字设备公司(DEC)根据十条要求研制出世界上第一台可编程控制器PDP-14，并在GM公司的汽车生产线上首次应用成功。可编程控制器是以微处理器为核心，把电气传动和逻辑控制、自动测量和调节、数据计算和处理有机地结合起来，具有丰富的软件资源的现代化工业自动化控制器。经过30多年的发展，现在可编程控制器己经成为最重要、最可靠、应用场合最广泛的工业控制微型计算机。在可编程控制器中，充分应用了大规模集成电路技术、微电子技术及通信技术，迅速地从早期的逻辑控制发展到进入位置控制、过程控制等领域。

可编程序逻辑控制器(Programmable Logical Controller)，又称PC或PLC，它是以微型计算机为基础的一种为用于工业环境而设计的数字式电子系统，这种系统用可编程序存储面向用户指令的内部寄存器，完成规定的功能，如：逻辑、顺序、定时、计数、数字运算、数据处理等，通过数字量的输入、输出控制各种类型的机械或生产过程。

可编程控制器是“专为工业环境下应用而设计的工业控制计算机”，由于其具有很强的抗干扰能力，很高的可靠性，能在恶劣环境下工作的大量的I/O接口，因此，伴随着新产品、新技术的不断涌现，始终保持着旺盛的市场生命力。可编程控制器的出现，除了取代传统的继电器控制外，正在逐步占领DCS和PID市场份额。国际市场,当今世界的PLC生产厂家约200多家，生产400多种PLC。全球最大的5家PLC制造商，德国SIEMENS公司、美国A-B公司、SCHNEIDER公司、日本的MITSUBISHI公司、OMRON公司、三菱公司约占全球市场销售额的67％。我国对可编程控制器的研制始于1974年，目前全国有几十个生产厂家，但产品多为128个开关量I/O点以下的小型机。

我国应用PLC还处于初级阶段，而且局限于钢铁、化工、汽车、机床、煤炭、电站等领域，其他行业的应用尚未普及，中国尚有广阔的应用领域等待开拓。我国90％的PLC市场由国外占领，中、大型PLC中，几乎100％是国外产品，以美国MODICON公司、GE公司、德国SIEMENS，日本富士公司

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为主。我国的包装设备在许多方面采用了PLC，并取得了非常好的效果。

随着计算机科学的发展和工业自动化愈来愈高的需求，可编程控制技术得到了飞速的发展，其技术和产品日趋完善。仅仅将PLC理解为开关量控制的时代已经过去，PLC不仅以其良好的性能满足了工业生产的广泛需要，而且将通信技术和信息处理技术融为一体，其功能也日趋完善。今后，PLC将主要朝着以下两个方向发展：一个是向超小型专用化和低价格方向发展；另一个是向高速多功能和分布式自动化网络方向发展。趋势如下：

（1）系统构成规模向大、小两个方向发展。大是指大容量、高速度、多功能、高性能。小是指小型化、专用化、模块化、低成本。

（2）功能不断增强，各种应用模块不断推出。 （3）产品更加规范化、标准化。

1.3 包装码垛自动生产线设计的内容

1.3.1 包装码垛自动生产线的应用现状

在工业生产中，有很多地方需要对粉末状或小颗粒状散状固体的流量进行准确的测量和控制，再配以给料设备组成定量给料控制系统。它是集喂料、流量测量和控制于一身的设备。目前，作为许多生产设备的定量给料控制系统己广泛应用于水泥、冶金、建材、电力、化工、食品、矿山、粮食等各行各业。定量给料在工业生产中发挥着越来越重要的作用，正因为其应用的广泛性，如果能提高给料系统的精度、自动化程度，就有着重要的现实意义。

包装码垛自动生产线属于工业机器人。工业机器人是在第二次世界大战期间发展起来的，始于40年代的美国橡树岭国家实验室的搬运核原料的遥控机械操作手。工业机器人是一种能自动控制、可重复编程、多功能、多关节的操作机。它可以是固定式或移动式的，用于工业自动化作业中。工业机器人与其他专用自动机的主要区别在于，专用自动机是适应于大量生产的专用自动化设备，而工业机器人是一种能适应产品种类变更,具有多自由度动作功能的柔性自动化设备。

包装码垛生产线是机电仪一体化高技术产品，适用于化工、粮食、食品及医药等行业。它可实现对粉、粒、块状物料（如塑料、化肥、合成橡胶、粮食等）的称重、供袋、装袋、折边、封袋、倒袋整形、金属检测、重量复检、批号打印、转位编组、码垛、托盘和垛盘的输送等作业全部实现自动化。通过可编程序控制器，对整个生产线的工作过程进行自动控制，对运行过程中出现的故障或供料不足，供袋不及时、出垛不及时等，进行声光报警。该设备具有操作简单，运行可靠，维修方便等优点。包装码垛生产线简单地讲，它是由包装机械和码垛机械组成的，其中的主要部分还是包装机械，码垛机械是从包装生产线上分离出来而发展起来。其流程图如图1.1所示。

来自 主厂 房的 料物 输送机 传感 器称 重料 斗 电子 称重 机组 封口机 输送机 码垛系统 仓库

图1.1 包装码垛生产线流程图

在我国，包装机械的研制始于1958年，主要是自用设备，属革新产品，未进入市场，正式包装生产

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线起始于七十年代初，“八五”期间呈全方位发展态势，“九五”期间进入转型期，逐步成为高科技、高效益、现代化、国防化的产业。

我国包装机械起步较晚，解放后轻工业开发了一批专用包装设备，为啤酒厂、饮料厂、卷烟厂、火柴厂配套，尚未形成行业。80年代初，包装机械作为新兴的工业部门开始发展起来，经过近二十年的艰苦努力，一支从事包装设备科研、设计、生产制造及教育管理的行业队伍已形成，并初具规模，产品品种不断增加，产量迅速上升，技术水平逐年提高，作为包装机械工业在我国国民经济的崛起中正在不断发展完善。

1.3.2 包装码垛自动生产线设计的要求

（1）进行对包装码垛系统的控制工艺流程分析，确定包装码垛系统原理。

（2）完成对包装码垛控制系统的运行过程分析及控制系统功能，系统硬件分析控制参数选择及电控系统的需求，PLC的选型，确定此系统的布置形式。

（3）电路系统等供电设计，PLC控制系统设计及方案论证。 （4）系统软件分析，系统状态流程图设计，系统抗干扰措施。

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第二章包装码垛自动生产线机械系统设计

2．1概述

本课题所设计的包装码垛自动生产线是一个典型的机电一体化系统。机电一体化技术又称机械电子技术，是机械技术、电子技术和信息技术有机结合的产物。机电一体化系统通常由五大要素构成，即动力源、传感器、机械结构、执行元件和电子计算机。全自动包装码垛生产线是集机、电、仪于一体的高技术产品，它主要应用于化工、粮食、食品及医药等行业中的粉、粒、块状物料(如塑料、化肥、合成橡胶、粮食等)的全自动包装，即对包装过程中的称重、供袋、装袋、折边、封口、倒袋整形、批号打印、捡测、转位编组、码垛、托盘和垛盘的输送等作业全部实现自动化。

2．2包装码垛自动生产线系统组成

包装码垛自动生产线主要由以下各部机组成如图2一l所示：

参考文献

参考文献的标注采用顺序编码制。

著作格式: [序号]作者 书名2版本2出版社2出版时间2页码

期刊格式: [序号]作者2译者2文章题目2期刊名2年份2卷号（期数）2页码 学位论文：[序号]作者2题名[学位论文]（英文用[Dissertation]）2保存地点2 保存单位2年份2页码

专 利: [序号]专利申请者2题名2国别2专利文献种类2专利号2发布日期2页码

技术标准: [序号]起草责任者2标准代号2标准顺序号--发布年2标准名称2出版地2出版者2出版年份2页码

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l电子自动称重机2平台3自动供袋机4自动装袋机5夹口整形机

6自动折边机7自动缝口机8立袋输送机9倒袋整形机10金属检测机 儿重量复检机12自动捡选机13喷墨打印机14过渡输送机15斜坡输送机 16压平整形机17托盘仓18转位输送机19托盘输送机20编组机21推袋压袋机

22升降机23分层码垛机24高架平台25垛盘输送机26码垛机控制柜 27包装机控制柜28电子秤控制柜29 DCS控制系统30真空系统31除尘系统

图2—1包装码垛自动生产线

电子称重机是包装机起始部机，其作用是完成物料的定值称重、投料等作业。本生产线采用净重式电子称重方式，这样称量结果不受容器皮重变化的影响，称量精度高，同时采用双秤交替的运行模式，可以保证生产线的包装速度达到800～1000包／小时。整个称重系统的动力源采用气动元件。给料系统采用气动控制的二级投料方式，即称重过程开始时，首先粗流料门完全打开，当进料量达到预先设定的粗进料值时(一般为总量的8096～85％左右)，粗进料气缸复位，粗流料门关闭，快速投料过程停止；这时粗流料门前端有一方形孔即细流口还没关闭，物料从该方形孔中继续投料，即开始细投料过程，当充填物料达到预置重量时，细投料气缸复位，细流料门关闭，给料结束。秤体采用双传感器的并联组秤方式，秤体结构采用钢丝悬拉等减振措施，可以提高称重精度。排料系统采用气动控制的双斜式连杆结构，具有排料速度快，冲击小的优点。其结构如图2—2所示。

1．卸料门2．称重料斗3．称重传感器4．给料装置5．落料箱6．分料箱7．储料斗

图2—2电子称重机

自动供袋机是由供袋器、吸袋器、袋子传送器、接袋器、取袋器等部件组成，如图2—3所示。全自动包装供袋工作是由供袋机械自动完成，操作人员只要将空袋子按要求码放到上袋机的备用仓中就可以了。当袋仓中没有袋子时备用袋仓中的袋子会被送袋机构整摞地自动送到供袋器的袋仓中去。供袋器是两工位板式结构，每一工位大约存储300个包装袋。带有真空吸盘的吸袋器从供袋器上把包装袋吸住，然后向上提升到位后，传送给传送器。传送器将袋子输送到供袋机的斜板上。在导向板、接袋器、吸盘和光电开关的作用下，确保包装袋在斜板上保持正确的位置和形状。取袋器捡起斜板上的包装袋，在取袋器四连杆的作用下，包装袋定位在包装机的中心线上，等待装袋机将包装袋取走。自动供袋机供袋速度快，供袋质量稳定可靠，易于实现包装工作的自动化。但机械结构较

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复杂，且对袋子的材料、尺寸和质量以及往备用袋仓中码放袋子时袋口的方位等都有一定的要求。

1．供袋器2．吸袋器3．袋子传送器4．接袋器5．取袋器

图2—3供袋机结构示意图

自动装袋机是由过渡料斗、取袋开袋夹送装置、翻门缩口装置、机架等构成，如图2—4所示。过渡料斗是装袋机联接电子称重机的过渡装置，它可以存储一袋物料，提高电子称重机的称重速度，减小物料落差，降低粉尘产生量，利于除尘，同时保证物料顺利地导入装袋机并防止装袋机产生的振动传递到电子称重机上。取袋开袋夹送装置将自动供袋机的取袋器取好的袋子夹住，开袋吸盘吸住袋子的两面，在主气缸推动下送到翻门缩口装置的下面并将袋口拉开(此动作是和翻门缩口动作同时进行)为填装物料做准备，同时将已装好物料的料袋送到夹口整形机内。在主气缸行程两端安装有缓冲器，使主气缸在行程端点得以缓冲并使装袋机振动减轻。翻门缩口装置将送过来的料袋通过夹袋手爪夹住袋子的两上边，通过缩口动作收缩袋口(此动作与开袋动作同时进行)使翻门插入袋口，并在检测系统检测到料袋位置正确后向电子称重机和过渡料斗发出卸料请求指令，投下物料，完成装袋。每次装填完物料后翻门关闭，夹袋手爪将袋口绷紧，松开，放到输送机上，再由取袋夹送装置在取袋的同时夹送到夹口整形机内。

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1-机身2．取袋开袋夹送装置3．取袋开袋吸盘4．缩口机械手 5．翻门缩口装置6．过渡料斗7．抱板8．大夹子转位输送机

图2—4装袋机结构示意图

转位输送机是由输送机和料袋转位机构组合而成。它是将缓停机送来的料袋按预定的编组程序对料袋进行输送和转位。料袋的转位是通过光电信号控制转位装置，在料袋输送过程中使料袋实现90。的转位。转位输送机结构如图2—5所示，转位速度快、安装调试方便。在后序部机的工作出现异常时，它可同缓停机一起停止运转。机架是由两根侧梁通过定位横梁用螺栓连接构成平面框架。并通过支承横梁用螺栓固定在高架平台的主机架和侧机架上。机架上安装着主、从动滚筒和输送带的张紧装置。传动系统是由减速机传动链轮副和主、从动滚筒及输送带组成。输送带的张力是由张紧装置来实现。转位机构由机架、转位电机、转轴、转体、夹紧气缸、夹板等组成。当料袋按工作程序要求实现转位时，夹紧气缸伸出，带动夹板将料袋夹住，转位电机带动转轴、转体使料袋旋转900，当料袋不需转位时，气缸将夹板收回，夹板不挡料袋。

1．机架2．转位电机3．转轴4．转体5．夹紧气缸6．夹板7．大夹子

图2—5转位输送机结构简图

编组机是码垛机组中的重要部机之一，对提高码垛质量和速度起到关键的作用。编组机的结构如图2—6所示，主要由输送机、缓停板、前挡板及左右挡板组成。输送机主要由侧梁、定位横梁、皮带托板、主、从动滚筒、输送皮带、皮带张紧装置、减速电机、传动链轮副和皮带自动调偏机构组成，并通过两根支承梁用螺栓固定在高架平台上。编组机的工作原理是将转位输送机送来的料袋按码垛要求实现2—3编组和3—2编组，即垛型每层为二袋竖、三袋横或三袋横、二袋竖并交替进行。当位于输送带入口处的光电开关检测到一个料袋到来时，立即启动减速电机将料袋向前拖动到预定距离，而后停止运转。在下一个料袋到来时，光电开关又重新启动电机重复上述动作。当完成二袋竖放或三袋横放时，推袋装置便把这组料袋推到缓停板上暂存。如果计数达到一层(二袋竖加三袋横或

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三袋横加二袋竖)时，推袋装置就将二部分料袋一起推到码垛区。由于缓停板的设置减少一次来回推袋的时间，从而提高了码垛效率。

1.传动装置2．推袋小车3．接近开关4．导轨

5.袋机支架6．压袋框7．压袋气缸

图2-7推袋压袋机结构简图

分层码垛机的结构如图2—8所示，它是由滑板机构、整形装置和端挡板组成。

滑板机构由传动系统(包括减速电机、链轮副、传动轴、传动链轮、张紧链轮、大框架和导轨等)和左、右滑板组成。大框架由四个定位销固定在高架平台立柱的四根支撑角钢上。轴装式减速电机通过链传动带动左、右滑板沿导轨相向或相背运动，使左右分开或合扰。传动轴和张紧链轮分别装在大框架的两端，在大框架上还装有一组接近开关3，用于控制左、右滑板的运动及停止位置。大框架对角线方向有一对光电开 关用于检测和控制升、降机的极限位置。

整形装置由支撑平板、整形气缸、整形板、导向辊等组成。支撑平板通过支撑杆到大框架上，气缸和整形板均安装在支撑平板上，在左、右滑板上有料袋时，气缸在光电信号控制下带动整形板伸出压紧料袋(整形)，当料袋落到托盘上后，气缸便 带动整形板退回到原始位置。

端挡板由挡板和支架组成。用于限制料袋在分层机上的位置，从而保持良好的垛形。

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1．光电开关2．减速电机3．接近开关4．滑板机构5．整形装置6．端挡板

图2—8分层码垛机结构简图

升降机是实现分层码垛的关键部机之一，其结构如图2—9所示。主要由升降平台、传动机构和配重体组成。

升降平台3主要由托盘支架，一对导向滚轮、一对限位滚轮等构件组成。托盘支架是由纵梁、横梁组成的一个四方形的平面框架，导向滚轮、限位滚轮用滚轮支架装在框架四角处。滚轮与高架平台主机架的四根立柱上的导轨相配合，保证了升降平台运动的平稳与灵活。平台通过四个调节螺杆与四根单排传动链条相连，传动链条通过主传动轴上的链轮与配重体相连。

传动机构是升降平台3实现升降运动的动力源。主要由轴装式减速电机4、传动轴5、链轮

链条及托板组成。减速电机的正、反旋转，使升降平台上、下运动。

配重体7由钢板焊接而成，其重量是根据升降机承载的最大负荷确定的。这样可以．减少电

机的驱动力和掣动力，并增加平台运行的平稳性。

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1．调节螺杆2．传动链3．升降平台4．减速电机5．传动轴6．压袋框7．配重体

图2—9升降机结构简图

托盘仓是存储托盘和向托盘输送机供给托盘的部机，其结构如图2-10所示。

托盘仓主要由机架l、叉板2、主气缸3、光电开关4和6、霍尔开关5组成。机架主要采用钢板、槽钢和角钢焊接而成，能保证托盘仓有足够的强度和刚度。叉板采用16mm钢板焊接而成。保证了叉板有足够的强度、刚度支承托盘，叉板上装有橡胶垫，起到一定的缓冲作用。主气缸用以顶起托盘。侧面还装有两个小气缸，小气缸控制叉板开合，

保证托盘的提取。光电开关采用对射式光电开关，检测托盘仓内托盘的存储量，以保证 托盘的及时供给。霍尔开关与主气缸同步运动，不同位置的霍尔开关都将发出信号，以 控制主汽缸的运动，并保证主汽缸与托盘仓叉板动作的协调。

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1．机架2．叉板3．主气缸4．光电开关5．霍尔开关6．光电开关

图2—10托盘仓结构简图

2．3本章小结

本章从包装码垛生产线系统组成开始，介绍了各主要部机的机械结构及功能。包装码垛自动生产线可分为包装部分和码垛部分。包装部分实现定量称重、自动供袋、装袋、夹口整形、折边缝口、金属检测、重量复检等功能。码垛部分实现转位编组、推袋压袋、码垛及托盘的提供和垛盘的输送等功能。包装码垛生产线机械结构复杂，．零部件较多。其传动形式多为链传动和带传动，其执行元件多为气缸，本章简化了机械本体的设计，方便实现后续的自动化控制。

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第三章气动及真空系统

包装码垛生产线各部分功能的执行机构为气缸、电磁阀、气电转换器、气源处理装 置、真空系统等组成的气动系统。

气动系统是生产线的基本组成部分之一，它的性能、寿命及稳定性直接决定着生产 线的工作性能和质量。

3．1气动系统的结构

气源处理装置由排水过滤器、减压阀、油雾器组成。排水过滤器将压缩空气中的赃 物和水分滤出，由减压阀把空气压力降到预定压力，然后供给电磁阀和气缸。油雾器中 的润滑油由压缩空气顺空气流动方向带到需润滑的电磁阀和气缸。减压阀带有压力表， 调整空气压力可由压力表直接读出。 气源处理装置简图如图3—1所示。

图3-1气源处理装置简图

气路系统由基本回路构成，基本回路由电磁阀、气缸、管路、调速器、消音器组成。电磁阀控制气体通断及执行机构换向。气缸是执行机构的基本元件，承担负载、输出力及转矩。调速器用来调节气缸的运动速度，以满足负载的不同速度要求。消音器用来排除排气噪声，保护环境。 基本回路简图如图3—2所示。

横进装置是包装机的重要组成部分，它的主要作用是在取袋装置取来袋子后，从两侧夹住袋口，在用真空把持住袋子的同时，向投料口移动，该装置在往返行程上装有一个气垫装置。该气缸在返回(或向前)运动时，以高速移动，在接近行程终点附近某一点关闭阀门，使压缩空气只能经过另一个狭窄的通道而限速，气缸移动速度便慢下来，然后停住，其运动速度及减慢下来的速度均由调速器调节，只要不产生振动即可。前后两阀门的开关控制由配置在横进装置上的霍尔开关控制。横进装置气路简图如图3—3所示。

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图3—3横进装置气路简图

装袋、夹袋、开袋口的气路系统为基本气动回路如图3—4所示。横进装置上设置的开袋口吸盘，夹住袋子送到料斗下面，夹袋机构夹住袋口两侧后，向内侧缩口的同时，开袋口机构张开，打开袋口。

开口吸袋器在行进时，启动真空装置，并通过真空检测器检测真空度。若真空度未达到设定值，则弃袋；若达到设定值，则发出投料信号。这时，伸缩料门伸入袋口中卸料。 弃袋有两种情况：一是真空未达到设定值；二是伸缩料门击偏或击倒了袋子。

夹袋机构夹住袋口的同时，夹紧探测器便发出一个对袋子的探测信号，夹紧之后检测到袋子正常时，便发出投料信号。只有真空检测及夹紧检测全部正常才能投料，缺一不可。弃袋或夹紧检测未探测到袋子，要把各个功能部件返回到其原来位置。装袋时，开口吸袋器不再吸着袋子，返回初始位置。

夹紧检测器的设定值为：2kg／cm2(相对)。 真空检测器的设定值为：300mmHg以上。

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图3—4装袋、夹袋、开袋口气路简图

码垛机气路系统中重要部分为托盘仓大气缸升降系统。气缸下降、中停由换向阀通断实现，该系统为进气节流调速系统，如图3—5所示

图3—5码垛机气路简图

除了上述装置的气路系统，其它装置均为基本回路。如电子称重机、吸袋、取袋等。

3．2真空系统

真空系统由真空泵、真空电磁阀、真空检测器、真空管路等组成。它是包装机的主 要部分之一，其主要功能是吸袋及开袋等。真空泵是真空系统的心脏，提供真空能源， 真空电磁阀承担真空线路的通断，真空检测器承担检测真空压力，并发出卸料信号。‘ 3．3本章小结 。

本章介绍了包装码垛自动生产线气动系统和真空系统，主要介绍了各主要部机的气 动回路和基本气动回路以及真空系统的组成和功能。

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第四章包装码垛自动生产线PLC控制系统设计

在包装过程中，自动完成称重、供袋、取袋、装袋、缝口、输送、金属检测、重量检测及码垛等多个动作，动作多，运动复杂，而所处工作环境恶劣(高温、振动、粉尘)，这就要求控制系统具有很高的可靠性、良好的节能措施、很强的故障诊断能力，确保生产的稳定运行。由于包装生产线的各种控制为开关量，而目前流行的PLC具有结构小巧、运行速度高、通用性好、可靠性高等特点，非常适合于工业现场的高温、振动、粉尘等恶劣环境下的开关控制。所以选用PLC作为控制系统的核心部件。本包装码垛自动生产线动作关系复杂，I/O点数较多，以开关量控制为主，所以选择日本三菱公司的FX2N系列PLC为控制核心部件。

4.1 PLC控制的优点

① 高可靠性；

（1）所有的I/O接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离。 （2）各输入端均采用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为10~20ms. （3）各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。 （4）采用性能优良的开关电源。 （5）对采用的器件进行严格的筛选。

（6）良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情况，CPU立即采用有效措施，以防止故障扩大。 （7）大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统,使可靠性更进一步提高。 ② 丰富的I/O接口模块；

PLC针对不同的工业现场信号，如：交流或直流；开关量或模拟量；电压或电流；脉冲或电位； 强电或弱电等。有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备，如：按钮；行程开关；接近开关；传感器及变送器；电磁线圈；控制阀等直接连接。

另外为了提高操作性能，它还有多种人-机对话的接口模块; 为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块，等等。 ③ 采用模块化结构；

为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型PLC以外，绝大多数PLC均采用模块化结构。PLC的各个部件，包括CPU，电源，I/O等均采用模块化PLC，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。 ④编程简单易学；

PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。 ⑤安装简单，维修方便；

工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接，即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。

由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。

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4.2 PLC控制系统硬件设计

PLC控制系统示全包装生产线的核心部分，而在包装过程中，动作多，运动复杂，这就要求控制系统具有很高的可靠性、良好的节能措施、很强的故障诊断能力，确保生产的稳定运行。由于包装生产线的各种控制为开关量，动作关系复杂，I/0点数较多，选择日本三菱公司的FX2N系列PLC。该系列PLC为模块式结构，可以根据控制系统的需要灵活地组合成最佳的配置。 ① 硬件配置

硬件配置包括FX2N基本单元、FX2N扩展单元、检测元件(光电开关、接近开关、真空开关等)、人机操作界面(按钮、指示灯等)、控制元件(交流接触器、变频器、电磁阀等)以及执行元件(电机和气缸等)。

② FX2N系列PLC输入输出扩展方法，FX2N系列PLC是由电源、CPU、输入输出和程序存储器组成的单元型可编程控制器。其主机称为基本单元，为主机备有可扩充输入输出点数的“扩展单元(电源I/0)和扩展模块(I/0)”，此外，还可以连接特殊扩展设备，用于特殊控制。 在组织FX2N系列时，须考虑下述各点: 输入输出总点数控制在256点以内，其中输入点数和输出点数均不能超过184点；DC24V电源和DC5V电源的容量，基本单元和扩展单元内部装有电源，可以对扩展模块供给DC24V电源，对特殊模块供给DC5V电源，因此扩展模块和特殊模块的耗电量应该控制在基本单元及扩展单元的电源范围以内； 对于FX2N基本单元，外接特殊单元和特殊模块的数量，最多不超过8台。关于输入输出序号的编号问题，FX2N系列PLC使用如下的编号方法:

（1）输入继电器(X)、输出继电器(Y)的序号是由基本单元开始，按连接顺序分配八进制数码。 （2）特殊扩展设备和PLC使用PLC的FROM和T0指令进行数据信息交换，但是输入输出继电器不占序号。

（3）功能扩展板，FX2N-CNV-IF型转换电缆，和输出输入点数无关。 ③具体的输入输出扩展

根据对于本生产线的分析，系统需要约130个输入点、160个输出点，总的点数约在290个左右，加上一定的点数裕量，系统总的输入输出点数应该配置在320点左右，而FX2N系统最大的点数是256点，所以决定采取分段控制，将整个系统分成2段，前一段从电子称重机到喷墨打印机，使用一个PLC系统控制，具体的扩展方法是FX2N-128MR+FX2N-48ER各一台，共有点数176个，输入点88个，编号范围是X000～X127，输出点88个，编号范围是Y000～Y127;剩下的后面作为一个控制系统，使用FX2N-128MR+FX2N-16EYR，总点数144个，输入点数64个，编号范围是X000～X077，输出点80个，编号范围是Y000～Y117。这样系统的总点数为320点，其中输入点152个，输出点168个，可以满足系统的要求。图3.1是I/0扩展连接示意图。

前段

后段 图4.1 I/0扩展连接示意图

④ 分配输入/输出点信号、输出点与输出控制是一一对应的。分配好后，按系统配置的通道与接点号，分配给每一个输入信号和输出信号，即进行编号。FX2N型PLC的输入/输出通道号采用自由配

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FX2N-128MR FX2N-48ER FX2N-128MR FX2N-16EYR

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置、固定通道方式。输入输出继电器可自由选择，与输入点对应的即为输入继电器，与输出点对应的即为输出继电器。包装码垛生产线控制系统包装部分及码垛部分输入输出接口如表4.1、4.2所示。表4.1包装部分I/O接口分配

输入 名称 吸袋垂直气缸 吸袋真空装置 吸袋真空阀 上限位开关 倾斜气缸电磁阀 斜线位开关 斜托板光电开关 光电开关 横进装置减速开关 横进装置装袋点限位 倾斜限位 磕头装置到位信号 横进装置取袋点限位 夹抱限位 横进装置移动限位开关 开袋真空检测 夹袋压力检测 打开袋口 横进装置限位 横进装置到位 输送带 倒袋 整形 金属检测 金属信号 重量检测 包装子程序启动 接口 X001 X002 X003 X004 X005 X006 X010 X011 X012 X013 X014 X015 X020 X021 X022 X023 X024 X040 X041 X050 X051 X053 X054 X055 X056 X057 X127 名称 垂直汽缸下降 垂直汽缸上升 吸盘 垂直汽缸倾斜 斜托板下降 防滑吸盘吸袋 磕头装置倾斜 真空吸袋 磕头装置立起 斜托板上升 抱板闭合 大夹子闭合 输出 接口 Y001 Y002 Y003 Y004 Y010 Y011 Y013 Y014 Y015 Y020 Y021 Y022 Y024 Y025 Y026 Y027 Y030 Y031 Y033 Y037 Y040 Y042 Y043 Y044 Y045 Y050 Y051 Y060 Y061 Y100 料斗下缩口夹子张开 取袋真空装置打开 缩口夹子向里放 夹辊气缸动作 开袋 抱袋 张开 缩口夹子张开 放料门插入 拍打板上升 敦实 折边 缝口 倒袋气缸伸出 整形汽缸动作 检测器声光报警 检选机剔除 横进装置

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表4.2码垛部分I/O接口分配

输入 名称 编组传输光电开关 料袋传输限位开关 推推袋挡板关闭 满半层信号 滑台限位开关 推袋前端限位 侧面整形挡板 码垛位限位 压袋限位 压袋返回 分层机满信号 满一层信号 前端推袋挡板 托盘至码垛位 升降机上限位 升降机上临界 升降机下限位 分层机开 分层机关 缓停机占位 编组机满 垛盘位空 空托盘到位 托盘叉位置空 垛盘缓冲位置空 缓冲位置限位 托盘上升信号 待传位信号 托盘仓上位 托盘仓中位 接口 X001 X002 X003 X004 X005 X006 .X007 X010 X011 X012 X013 X015 X016 X020 X021 X022 X023 X024 X025 X026 X027 X030 X03 X034 X035 X037 X050 X051 X052 X053 名称 转位机转位 编组传输电机 转位传输电机 缓停机运转 推袋 输出 接口 Y071 Y004 Y005 Y006 Y000 Y001 Y002 Y003 Y007 Y074 Y075 Y076 Y020 Y010 Y030 Y031 Y035 Y036 Y040 Y050 Y051 Y052 Y053 滑台推袋挡板打开 推袋机返回 分层机分层 升降机下降 前端推袋挡板打开 侧面整形 压袋机压袋 托盘输送机 升降机上升 声光报警 排垛输送 托盘仓动作 垛盘输送机 托盘仓声光报警 托盘仓上升 托盘仓下降 托盘叉打开 托盘叉合上 共 页 第 页 22

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实垛盘到位 托盘仓底部位 托盘仓下降 转位机停止 码垛程序启动 X054 X055 X057 X060 X077

4.3 控制系统电气原理图

系统供电电源采用三相四线制上机供电。供电电源等级为AC380±5％，50Hz。上电源经总的低压断路器QF0为整机供电。其中Q Fl给包装部分电机M1.1～M10.1提供电源，QF2给码垛部分电机M11.1～M20.1提供电源，QF3给检测电机M21.1～M25.1提供电源，QF4为打印机、金检、重量复检的执行电机M26.1～M30.1提供电源。普通电机的主回路包括交流接触器和热继电器，制动电机还包括制动单元的辅助回路。

整机的接地保护与系统的接地保护网相联接。系统电气控制主电路图见附录图C。

4.4 包装码垛自动生产线工艺流程

包装码垛自动生产线可自动完成称重、供袋、取袋、装袋、缝口、输送、金属检测、重量检测及码垛等功能。全自动包装码垛生产线的机械系统主要包括全自动称重单元、包装单元、输送检测单元、码垛单元。其主要工艺流程如下:物料自储料斗进入包装秤的给料装置，通过粗、细给料，实现粗、细两级加料。当秤斗中的物料重量达到最终设定值时，称重终端发出停止加料信号，待空中的飞料全部落入秤斗后此次称重循环结束，此时电子包装秤等待装袋机的投料信号。当自动装袋机完成上袋后，发出讯号，使称重箱打开卸料翻门，向包装袋内投料，卸料后称重箱关闭翻门，装袋机张开夹袋器，包装袋通过夹口整形机和立袋输送机进入自动折边机，包装袋经折边后，进入缝口机，当设在缝口机旁边的光电开关检测到包装袋后，缝纫机开始工作，缝合包装袋，当包装袋离开缝纫机后，缝纫机停止，并自动切断缝合线。包装袋经过倒袋整形机进入金属检测机及重量复检机，如果检测不合格，在包装袋通过自动捡选机时将被剔除，而合格的包装袋则顺利通过自动捡选机，再经喷墨打印机、过渡输送机、缓停机等设备，将包装袋输送到码垛单元，由转位机根据码垛工艺

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要求将料袋依次按“2袋竖-3袋横”和“3袋横-2袋竖”循环做转位处理。这样包装袋便以2袋直或3袋横的形式进入编组机，最后由码垛机将包装袋堆码到托盘上，一般以码8层为一垛。码垛完成后，垛盘输送机将其输送出码垛区，停放在叉车区域垛盘输送机上。码垛机所使用的托盘由托盘仓和托盘输送机根据程序自动提供。

包装码垛自动生产线工艺流程如图4.4所示。

图4.4包装码垛生产线工艺流程图

4.5程序控制逻辑

4.5.1包装部分

① 自动供袋控制逻辑

当吸袋垂直气缸电磁阀接通时，气缸开始下降，同时吸袋真空装置接通，当吸袋真空阀达到设定值时，吸袋垂直气缸开始上升，吸盘吸住袋子上升，上限位开关打开后，倾斜气缸电磁阀接通，使垂直气缸倾斜，把袋送入供袋辊子，斜限位开关闭合后，倾斜气缸停止运动，吸袋真空吸盘断真空，袋子开始进入供袋辊子。同时，倾斜气缸开始返回，完成吸袋操作，这个过程不断重复进行。自动供袋流程图如图4.5所示。

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图4.5自动供袋流程图

② 自动取袋控制逻辑

袋子通过供袋辊子送到斜托板上，当斜托板上的光电开关检测到袋底时，支持袋底的斜托盘开始下降，当光电开关检测到袋口时，斜托板上的防滑吸盘吸住袋子。这时横进装置应在生产线取袋位置，如果不在，应向该方向移动，移动过程中，由减速开关控制减速运动，由到位限位开关控制到位。到位后，磕头装置倾斜，由限位开关限位，同时起动真空电磁阀，实现真空吸袋，经过延时，吸住袋，磕头装置立起，斜托板上升回到原来位置，完成取袋操作，这个过程重复进行。自动取袋流程图如图4.6所示。

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图4.6自动取袋流程图

③ 自动装袋控制逻辑

这时开袋、抱板与大夹子应处于张开位置，横进装置向包装线取袋方向移动，同时移动过程中有减速过程，到位后，限位开关闭合，抱板与大夹子闭合。当夹抱限位开关闭合后，料斗下缩口夹子应张开，同时取袋装置真空打开，横进装置向包装线装袋位置移动，同样经过减速过程，然后由限位开关控制到位，抱板与大夹子把装满料的带子送到输送袋上，夹辊气缸动作，完成夹送动作。同时空袋子袋口被大夹子夹紧，这时缩口夹袋压力接通，缩口夹子向里收，同时，开袋、抱袋、张开，开袋真空检测和夹袋压力检测工作，如果没有夹住袋子或没有把袋口打开，缩口夹子则松开，开袋真空和夹袋压力断开，然后进行吹袋操作。如果通过加紧压力检测袋子被夹住，真空开袋把袋口确实打开，则关闭真空和压力置，卸料门打开，进行装袋操作。从放料门插入，打开袋口，然后秤卸料总定时器开始起动，总定时器的时间设定装袋、拍打、墩实的时间，当定时到装料总时间的三分之二时，拍打板上升，进行墩实总的定时时间到后，放料门关闭，装料操作完毕。自动装袋流程图如图4.7所示。

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图4.7自动装袋流程图

④折边、缝口控制逻辑

横进装置向包装线装料方向移动，经过减速过程，横进装置到位，抱板与大夹子夹紧，缩口夹子张开，为送袋操作做好准备。

当横进装置向包装线装料方向移动时，同时把装满料的袋子送到输送带上，进行折边、缝袋口操作。这样完成送袋操作，此后重复上述各种操作。折边缝口流程图如图4.8所示。

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图4.8折边缝口流程图 图4.9倒袋、输送流程图 ⑤ 倒袋、输送控制逻辑

料袋由缝口机进入倒袋输送机，光电开关检测到料袋后，倒袋气缸伸出，将料推倒，进入整形部分，此后重复上述各种操作。倒袋、输送流程图如图4.9所示。 ⑥ 金属检测、重量检测控制逻辑

料袋通过金属检测输送机时，如果发现袋中有金属物体，检测器将发出警报，含金属料袋将由自动捡选机剔除。合格料袋继续向前进入重量检测输送机，如果料袋重量不合格，也将由自动捡选机剔除。合格料袋继续向前输送。金属检测、重量检测流程图如图4.10所示。

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图4.10 金属检测、重量检测流程图

4.5.2 码垛部分

机器人码垛机主要由机械主体、伺服驱动系统、手臂机构、末端执行器(抓手) 、末端执行器调节机构以及检测机构组成,按不同的物料包装、堆垛顺序、层数等要求进行参数设置,实现不同类型包装物料的码垛作业。按功能划分为进袋、转向、排袋、编组、抓袋码垛、托盘库、托盘输送以及相应的控制系统等机构。

(1)转向机构：按设定程序对包装袋作转向编排。

(2)排袋机构：采用皮带输送机将编排好的包装袋送至积袋机构。 (3)积袋机构：采用皮带输送机集中编排好的包装袋。 (4)抓袋码垛机构：采用机器人码垛机构完成码垛作业。 (5)托盘库：成叠的托盘由叉车送入,按程序逐个排放至托盘辊道输送机,有规律地向码垛工序供应空托盘,达到8层后的成垛托盘,由辊道输送机输送至成垛托盘库,最后由叉车取出送至仓库贮存。 码垛工作过程:由包装线上送来的包装袋,其封口处于包装袋前进方向的末端。第1只包装袋不旋转直接进入排包工序,第2 只包装袋做180°旋转后进入排包工序,然后由排包机将第1、2只包装袋推至码包工序,第3、4、5只包装袋依次在旋转机上做逆时针旋转90°,然后由排包机推至码包工序;同时将先期进入码包区域的第1、2只包装袋一起推送至卸包台工作区域;由卸包机将编码好的一层包装袋卸入事先备好的托盘上进行分层码垛;此时承载托盘下降一层包装袋高度的行程,至此完成第1 层的码垛工作。后面第3、5、7层的码垛均按上述程序运行。第2层包装袋的运行程序为:当第2

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层的第6、7、8只包装袋依次进入旋转机后,在旋转机上做顺时针方向旋转90°,并送至排包工序,然后由排包机将排列好的3只包装袋推送至码包工序,第9只包装袋不用旋转直接进入排包工序,第10只包装袋在旋转机上做180°旋转后进入排包工序,由排包机推进至码包工序,将先期进入码包区域的第6、7、8这3只包装袋编码在一起,然后将第2层编码好的5只包装袋一起推送至卸包台工作区域,由卸包机将这5只包装袋卸在第1层上面进行码垛;承载托盘再下降一层包装袋的高程,至此完成第2层的码垛工作。后面第4、6、8层的码垛程序,均按上述程序运作。 ①推袋/分层控制逻辑

编组机满信号激发一次推袋动作，推袋前进之前，推袋挡板关闭。若满半层时，推袋到滑台位置，推袋挡板打开，然后推袋机返回;当满一层而且分层机空时，推袋机推倒前端位置，推袋挡板打开，然后推袋机返回。料袋进入分层机后，侧面整形挡板合上，然后压袋机向下压袋。若托盘处于分层码垛位置时，分层机打开，升降机开始下降，压袋机压到位后，压袋和侧面整形气缸返回，升降机停止下降。若分层机空和压袋机返回到位，分层机开始关闭。推袋、分层流程图如图4.11所示。

图4.11推袋、分层流程图

② 升降机控制逻辑

分层机动作和分层机满光电开关触发一次层计数，升降机根据层计数结果确定是否排垛。若层数小

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于8时，进行分层码垛动作;当层数为8时，触发一次排垛动作。空托盘到达待码垛位置时，升降机开始上升，到达上限位或升降机上临界光电开关，停止上升，等待分层码垛。升降机根据所码层数确定是否排垛，当码完8层后，升降机下降到达下限位置后，停止下降，并发托盘输送机排垛。当排垛未完成时，升降机上升或下降动作均无效。升降机控制流程图如图4.12所示。

图4.12升降机控制流程图 图4.13托盘、垛盘输送流程图

③ 托盘和垛盘输送机控制逻辑

当升降机排垛时，托盘和垛盘输送机是否起动排垛，取决于垛盘位是否有空。若无空，则声光报警，输送机处于等待状态;一旦有空，则启动排垛输送。当实垛盘未到达垛盘输送机时，托盘输送机继续运转。若空托盘到位和排垛完毕后，托盘输送机停止运转。然后，启动托盘仓动作，自动放一个空托盘到待传托盘位置上。

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当垛盘叉装位置或垛盘缓冲位置有空而托盘输送机占位时，垛盘输送机将自动启动运行，将实垛盘送到垛盘缓冲位置上。托盘、垛盘输送流程图如图4.13所示。 ④ 托盘仓控制逻辑

当托盘仓空时，则声光报警。除自动启动托盘仓升降动作外，还可用托盘仓侧面安装的操作 闸随时启动升降动作。托盘仓上升时，当上升到一定位置(待传位空时到达托盘仓上位时，到达托盘仓中位，托盘 叉打开，托盘仓继续上升，直到顶部。当托盘仓下降时，降到托盘仓中位时，托盘 叉合上，托盘仓继续下降，直到底部。这样即可放一个空托盘到待传位上。托盘仓控制流程图如图4.14所示

图4.14托盘仓控制流程图

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4.6 PLC控制系统软件程序设计

包装码垛自动生产线控制系统是基于PLC集成控制的系统，根据本节叙述的内容中的系统整体控制流程图及系统的输入和输出信号，来编制PLC的梯形图。PLC采用循环扫描方式，按梯形图从上而下，从左而右的先后顺序予以执行。下面给出的是程序的梯形图，使用三菱公司全系列编程软件GXDeveloper-7C编辑，编程方式是梯形图，见附录梯形图。其中附录-图A是前段包装部分的梯形图，附录-图B为系统后段码垛部分的梯形图。

第五章系统抗干扰措施

PLC系统中混入输入、输出的干扰，或感应电压，容易引起错误的输入信号，从而引起错误的控制信号。为了使控制器稳定地工作，提高整体控制系统的可靠性，在控制系统采取一些有效的抗干扰措施是非常必要的。

5.1抗电源干扰

（1）使用隔离变压器 使用隔离变压器将屏蔽层良好地接地，对抑制电网中的干扰信号有良好的效果。为了改善隔离变压器的抗干扰效果，必须注意两点:一是屏蔽层要良好接地，二是次级连接线要使用双绞线。双绞线能减少电源线间干扰。

（2） 使用滤波器 使用滤波器代替隔离变压器，在一定的频率范围内有一定的抗电网干扰作用，惯用的方法是既使用滤波器，同时使用隔离变压器。连接方法如图5.1所示。

图5.1 滤波器和隔离变压器同时用的系统

（3） 分离供电系统 将控制器、I/O通道和其他设备的供电分离开来，也有助于抗电网干扰。 本系统采用分离供电系统措施，PLC控制器远离供电系统。

5.2 控制系统接地

控制系统的接地一般有如图5所示的三种方法:图(a)为控制器和其他设备分别接地方式，这种接地方式最好;如果做不到每个设备专用接地，也可以使用图

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图5.2 接地方法

本系统采用图(b)的接地方式，将控制器和其他设备共用接地。

5.3 防I/O信号干扰

防止输入信号的干扰除采用滤波器及使控制器良好接地来抑制干扰外，下面介绍几种抗输入干扰措施。

（1）如图5.3，在输入端有感性负荷时，为了防止反冲击感应电势，在负荷两端并接电容C和电阻R(为交流输入信号时)，或并接续流二极管VD(为直流输入信号)。交流输入方式时，C、R的选择要适当，才能起到较好的效果，一般参考值为:负荷容量在20VA以下一般选用0.1μF?147?比较适宜。如果与输入信号并接的电感性负荷较大时，使用继电器中转效果更好。

（2）防感应电压的措施 在感应电压大的场合，如果可能的话，改交流输入为直流输入;在输入端并接浪涌吸收器(浪涌吸收器的作用是防止瞬间高压损坏设备);在长距离配线和大电流场合，感应电压大，可用继电器转换。

图5.3 输入信号共接感性负载

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附录 A

图A包装部分的梯形图(1/2)

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图A包

装部分的梯形图(2/2)

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附录 B

图 B码垛部分梯形图(1/5)

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图 B码垛部分梯形图(2/5)

图 B码垛部分梯形图(3/5)

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/t4e7.html