摘要：所設(shè)計(jì)的是方便面五袋包裝機(jī)械，其功能是將單袋方便面每五袋分成一組，以便進(jìn)行五袋包裝。機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)分為供面、分面和撥面3個(gè)部分。供面部分采用同步帶傳動(dòng)，分面部分采用鏈傳動(dòng)，撥面部分采用氣動(dòng)傳動(dòng)?？刂葡到y(tǒng)則采用PLC進(jìn)行自動(dòng)控制。

      關(guān)鍵詞：包裝PLC 控制 氣動(dòng)

     入”是方便面生產(chǎn)和包裝流水線上的一個(gè)獨(dú)立環(huán)節(jié)。“五袋入”方便面包裝機(jī)所完成的任務(wù)就是將上一環(huán)節(jié)傳送來(lái)的單袋方便面每5袋分成一組，然后送到下一環(huán)節(jié)，以便將這5袋方便面包成一大包。用戶對(duì)此包裝機(jī)提出的生產(chǎn)速度要求是40包／min，即1分鐘包裝40大包（每大包有5袋方便面）。本包裝機(jī)的設(shè)計(jì)包括機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、氣動(dòng)設(shè)計(jì)和PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

1 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

   機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)所完成的任務(wù)是，確定方便面所走的路線，如何供面，如何將單袋方便面每5袋分成一組，分完后又如何將一組一組的方便面送到下一環(huán)節(jié)。為此，機(jī)械傳動(dòng)部分分為供面部分、分面部分和撥面部分。

    供面部分：如圖1所示。上下兩層均采用雙排帶傳動(dòng)，方便面一袋一袋從入口進(jìn)入，在兩帶之間被傳送，末端安裝了加速輪，使方便面的傳送速度瞬間增加，從而將方便面射出。在傳送帶的上方，包裝了兩個(gè)紅外傳感器，用來(lái)檢測(cè)是否有缺面現(xiàn)象發(fā)生。紅外傳感器1有信號(hào)，而紅外傳感器2無(wú)信號(hào)時(shí)，就表明發(fā)生了缺面現(xiàn)象。

 

　

 

    分面部分：采用鏈傳動(dòng)，鏈上裝有一塊塊的隔板，如圖2所示。每?jī)蓧K隔板間盛一袋方便面。從供面部分射來(lái)的方便面，首*入到右側(cè)鏈輪處的小格中，在電機(jī)Ml的帶動(dòng)下被傳送至撥面口。紅外傳感器3用來(lái)檢測(cè)撥面口處是否供足了5袋方便面。

 

   撥面部分：采用兩個(gè)氣缸——夾緊缸和送進(jìn)缸，如圖3所示。夾緊缸用于驅(qū)動(dòng)撥叉，將5袋方便面夾持住，送進(jìn)缸用于將夾持住的方便面送出
到下一個(gè)環(huán)節(jié)。兩個(gè)氣缸自身均帶有磁環(huán)結(jié)構(gòu)（磁性開關(guān)），當(dāng)活塞到達(dá)某一磁性開關(guān)的位置時(shí)，就會(huì)發(fā)出電信號(hào)，從而通過(guò)控制氣缸上兩個(gè)磁性開關(guān)的位置可以得到想要的行程。

2 氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

     實(shí)際上，該氣動(dòng)系統(tǒng)就是撥面部分的控制部分，其機(jī)械示意圖已經(jīng)介紹過(guò)了（見圖3）。動(dòng)作分析：當(dāng)撥面口上供足5袋方便面時(shí)，夾緊缸活塞桿伸出，夾持住5袋方便面，然后送進(jìn)缸活塞桿伸出，將5袋方便面推出。到位后，夾緊缸和送進(jìn)缸活塞桿同時(shí)縮回到初始位置，等待下一個(gè)循環(huán)。所以兩缸的動(dòng)作順序?yàn)椋?/p>

 經(jīng)過(guò)x—D線圖分析，易知該系統(tǒng)屬無(wú)障系統(tǒng)，并通過(guò)邏輯原理圖的分析zui終得到如圖4所示的氣動(dòng)控制線路原理圖。其中，單向節(jié)流閥3用于調(diào)節(jié)氣缸的動(dòng)作速度，減壓閥4用于控制回路的氣壓，雙電磁換向閥5用于控制氣缸換向，手動(dòng)閥6用于故障檢測(cè)和維修。

3 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3．I 控制要求分析

    按照用戶要求，本包裝機(jī)應(yīng)達(dá)到的生產(chǎn)速度為40包／min（200袋／min），則每包所用時(shí)間為60s／40包=I．5s／包。分面板走5格停頓1次，走5格所用時(shí)間設(shè)為tl，停頓時(shí)間設(shè)為t2，則tl+t2=I．5s，現(xiàn)擬定tl=Is，t2=0．5s夾緊缸夾緊和送進(jìn)缸將方便面送出分面板所用時(shí)間不超過(guò)0．5s，夾緊缸夾緊、送進(jìn)缸送進(jìn)以及夾緊缸松開、送進(jìn)缸撤回所用的總時(shí)間不超過(guò)I．5s。分面板走5格所用時(shí)間為t。=Is，則每走I格所用時(shí)間為Is／5=0．2s，也就是單袋射面速度為0．2s／袋。

    經(jīng)以上控制要求分析，可得到如下結(jié)論：

· 分面板電機(jī)的速度設(shè)定應(yīng)保證l s內(nèi)分面板走5格；

· 輸送帶電機(jī)的速度設(shè)定應(yīng)保證0．2s內(nèi)送出1袋方便面；

· 兩氣缸的動(dòng)作速度應(yīng)保證工進(jìn)時(shí)不超過(guò)0．5s，工進(jìn)和返程總時(shí)間不超過(guò)1．5s。

3．2 輸入／輸出點(diǎn)數(shù)的確定及PLC的選擇輸入點(diǎn)數(shù)：氣缸的4個(gè)磁性開關(guān)，3個(gè)紅外傳感器，1個(gè)急停按鈕，1個(gè)故障排除按鈕；另外，考慮到調(diào)試及檢測(cè)和維修，需要1個(gè)手動(dòng)和自動(dòng)工作方式的切換按鈕，在手動(dòng)工作方式中，還需要1個(gè)電機(jī)啟動(dòng)按鈕，4個(gè)氣缸動(dòng)作控制按鈕。輸入點(diǎn)數(shù)總共為15個(gè)。

    輸出點(diǎn)數(shù)：電磁換向閥的4個(gè)電磁鐵，輸送帶電機(jī)及制動(dòng)2個(gè)輸出，分面板電機(jī)及制動(dòng)2個(gè)輸出，加速輪電機(jī)1個(gè)輸出，缺面時(shí)的報(bào)警輸出1個(gè)。輸出點(diǎn)數(shù)1O個(gè)。

    PLC選擇：考慮到設(shè)計(jì)過(guò)程中有可能增加I／O設(shè)備及以后生產(chǎn)工藝的可能變化和可靠性的要求，I／O點(diǎn)數(shù)需要留出一定的裕量。Omron公司的CPM1A一40CDR—A—V1型PLC輸入點(diǎn)數(shù)為24點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù)為16點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)可靠，滿足要求。

3．3 程序編制

    給各個(gè)輸入設(shè)備和輸出設(shè)備分配好I／O地址后，即可根據(jù)系統(tǒng)的動(dòng)作要求編寫程序了。該程序的主程序流程圖如圖5所示。對(duì)于缺面現(xiàn)象，用中斷來(lái)進(jìn)行處理。當(dāng)缺面現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，紅外傳感器1使00300位置位，紅外傳感器2使00301位復(fù)位，這樣整個(gè)003通道的值為1。通過(guò)指令CMP（20）將003通道的值與立即數(shù)#1作比較，當(dāng)二者相等時(shí)（即缺面現(xiàn)象發(fā)生），標(biāo)志位25506自動(dòng)置位，進(jìn)而觸發(fā)中斷，執(zhí)行中斷子程序。急停時(shí)，使各個(gè)輸出位均復(fù)位。

 

4 結(jié)束語(yǔ)

    本文完成了基于氣功和PLC控制的“五袋人”方便面包裝機(jī)的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)經(jīng)試驗(yàn)已通過(guò)調(diào)試。當(dāng)然，經(jīng)過(guò)對(duì)硬件和軟件作稍微的變動(dòng)，還可以完成“六袋人”、“七袋人”、“Ⅳ袋人”的包裝功能，不僅僅對(duì)方便面，對(duì)其他食品或藥品等類似包裝也適用。