全自動顆粒包裝機的設計和全自動成型灌裝封口包裝機中自動間隙式封口膜傳送機構的設計【含CAD圖紙源文件】

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簡介灌裝機屬于包裝機械的范疇，是灌裝材料的機械，是灌裝生產(chǎn)線最重要的方面之一。我國的包裝機械已經(jīng)發(fā)展成了液體食品產(chǎn)業(yè)，對世界有著重要的影響并在市場上有較高占有率。它已經(jīng)發(fā)展成液體食品行業(yè)，對世界有著重要的影響并在市場上有較高占有率1。因此，液體灌裝機市場有很好的發(fā)展?jié)摿?。目前，各種灌裝機生產(chǎn)廠生產(chǎn)的灌裝機在灌裝能力、效率、適用范圍和自動化程度等方面，各有優(yōu)缺點。在很大程度上制約了生產(chǎn)質量和生產(chǎn)效率。使用灌裝機不僅可以提高勞動生產(chǎn)率，減少產(chǎn)品損失，保證包裝質量，而且可以減少環(huán)境污染和包裝材料的使用量。因此，現(xiàn)代包裝行業(yè)一般采用機械化灌裝機。該灌裝機用于汽水（啤酒、汽水、啤酒、可樂）灌裝。采用和利時LM PLC控制灌裝機。中央處理器模塊負責灌裝機系統(tǒng)的開關量控制，包括灌裝頭電磁閥的運動、電磁閥的氣缸控制、電磁閥可以節(jié)省材料來控制灌裝機的啟停。并擁有各種光電開關、液位傳感器檢測等。本機配有高精度自動等壓灌裝閥，它的灌裝速度，瓶裝的液面高度是穩(wěn)定的，與空氣壓力差恒定。最大灌裝容量1250毫升，最小灌裝容量240毫升，適合玻璃瓶、寵物瓶、罐等，控制形式包括自動控制和手動控制2。本機驅動系統(tǒng)采用變頻電機，可根據(jù)生產(chǎn)的要求合理調整電機轉速。液壓缸是配備液位自動控制器，如果在這個過程中，有空瓶現(xiàn)象，機器即可自動停充。本設計是基于可編程序控制器的控制系統(tǒng)，集成了可編程序控制器、變頻器控制和計算機技術應用，多段變頻器調速控制，使電機轉速的變化作為反饋信號檢測，從而實現(xiàn)對灌裝機的灌裝速度的控制，使灌裝機編程方便，提高了工業(yè)生產(chǎn)的效率。同時使灌裝機維修方便，節(jié)省了調整程序的時間，增加了灌裝機的靈活性，使其運行穩(wěn)定可靠，同時。灌裝機是由屬于機械類，包裝機械，是灌裝生產(chǎn)線的重要組成部分。我國的包裝機械已經(jīng)發(fā)展成了液體食品產(chǎn)業(yè)，對世界有著重要的影響并在市場上有較高占有率。因此，目前各種灌裝機生產(chǎn)廠生產(chǎn)的灌裝機在灌裝能力、效率、適用范圍和自動化程度等方面，各有優(yōu)缺點。在很大程度上制約了生產(chǎn)質量和生產(chǎn)效率。灌裝機是一種包裝機械，廣泛用于食品、化工、制藥等行業(yè)3。這臺機器配有各種光電開關、液位傳感器檢測設備，高精度自動壓力灌裝閥，灌裝速度快，液體灌裝高度穩(wěn)定，機器壓力恒定。最大充填量量；240毫升最低填充量，適用于玻璃瓶、PET、罐等?？刂菩问桨ㄗ詣涌刂坪褪謩涌刂苾煞N方式。電機傳動采用變頻調速電機，可根據(jù)生產(chǎn)的生產(chǎn)，合理調整電機轉速。由于灌裝缸裝有自動電平控制，如果在灌裝過程中出現(xiàn)空瓶子現(xiàn)象，可以自動停止4。本設計是基于可編程序控制器的灌裝機控制系統(tǒng)的研究，采用集成可編程邏輯控制器（可編程控制器），通過可編程控制器（可編程控制器）對變頻器進行多段調速，使電機轉速作為反饋信號的變化進行檢測，從而控制灌裝機的灌裝速度，從而使灌裝機編程方便和提高工業(yè)生產(chǎn)效率。同時使灌裝機維修方便，節(jié)省了調整程序的時間，增加了灌裝機的靈活性，使其運行穩(wěn)定可靠，同時。灌裝機是由屬于機械類，包裝機械，是灌裝生產(chǎn)線的重要組成部分。2 系統(tǒng)的組成2.1 控制系統(tǒng)的結構在采用PLC作為主控設備的控制系統(tǒng)中，傳感器作為檢測器件，變頻器作為電機調速控制裝置，通過一個通信協(xié)議或與ht7a00t人機人機接口連接電腦。圖2.1 控制系統(tǒng)結構它的作用是監(jiān)控生產(chǎn)線和記錄數(shù)據(jù)處理產(chǎn)品，灌裝控制系統(tǒng)由一個主可編程邏輯控制器（PLC）和3個輔助擴展可編程邏輯控制器（PLC），PLC主要是lm3106a，通過它控制灌裝機的檢測開關，面板上的按鈕，變頻器控制電機和電磁閥?？删幊踢壿嬁刂破鳎≒LC）根據(jù)檢測到的傳感器信號，并通過編輯程序來完成一系列動作，如填充圖2.1。2.2 控制系統(tǒng)算法該系統(tǒng)的電機轉速信號由變送器轉換成電信號，并裝進控制器。在信號的基礎上，可編程邏輯控制器自動顯示數(shù)據(jù)。在比較兩種轉速的基礎上，根據(jù)控制信號的偏差，對變頻器進行變頻調速，以調節(jié)電機的轉速，用實際的數(shù)據(jù)來消除轉速偏差。通過改變機械擾動引起的偏差，使到生產(chǎn)線的電機轉速恒定，同時保證生產(chǎn)線效率。本系統(tǒng)是一個基于電機轉速的閉環(huán)控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用比例、積分和微分（積分）控制算法在可編程序控制器中實現(xiàn)。在可編程邏輯控制器（可編程控制器）中，估計值按照設定的時間值采樣。假設時間周期為t，初始值為零。用矩形積分代替精度連續(xù)積分。用差分法代替連續(xù)微分法，可以簡化為（1）。在這個公式里面，是系統(tǒng)偏移。該算法具有2個特點，一是快速響應，另一個是超調。在穩(wěn)健的性能和跟蹤性能方面，它表現(xiàn)出良好的控制效果。通過實際應用的控制系統(tǒng)取得了良好的控制效果。該公式在可編程控制器內部被解釋為一個連續(xù)控制系統(tǒng)，簡化為離散控制系統(tǒng)。2.3 機械結構該灌裝機采用和利時LM系列可編程邏輯控制器（PLC）控制實現(xiàn)自動操作和自動控制整個生產(chǎn)線。這一部分的原理是通過分度撥輪，將空瓶取出再對其進行填充，如圖2.2，在指令下，將瓶頸抬升，定位裝置的壓料口進行填充密封5。再次將瓶子里空氣抽回真空狀態(tài)后，將液體鋼瓶內二氧化碳氣體的背壓注入到瓶子里，當氣瓶內的氣體壓力等于鋼瓶壓力時，在彈簧的作用下，閥門打開。這時，在重力引導作用下，液體通過形狀的傘反射環(huán)上的消聲器自動進入瓶內，在瓶子中的二氧化碳再循環(huán)到液體鋼瓶。當瓶子液面達到一定高度時，它會使到氣管關閉，此時，機器會自動停止在液體灌裝。然后放液閥和閥關閉，當瓶子落下，排水瓶頸為高壓氣體以防止液體與氣體噴涌溢流。填充部分完整實現(xiàn)。1.行星撥盤 2.撥盤 3.軸圖2.2 運輸瓶的機械結構3 硬件設計3.1 控制器的選擇根據(jù)現(xiàn)場設備、電氣柜的控制要求，選擇lm3106a可編程控制器?？删幊绦蜻壿嬁刂破鳎删幊炭刂破鳎┯?4點輸入和10點晶體管輸出，共有24個數(shù)字輸入/輸出點，用24伏直流電源供電，在終端上做輸出，在終端下是做輸入。LM系列可編程邏輯控制器（PLC）具有獨特的保護功能，可以實現(xiàn)用戶程序和停電保持區(qū)的數(shù)據(jù)永久保存，機器消除權力的原因丟失數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象；同時，它支持五種編程語言國際化，適合不同的程序員需要；LM系列應用領域廣泛，有良好的客戶基礎，因此，可靠性和安全系數(shù)大大好。除了模塊，有三個輔助模塊，分別是lm3401，lm3320，和LM3310。中央處理器模塊集成了一定數(shù)量的輸入/輸出點，在同一時間，一個部分的輸入/輸出點具有高速計數(shù)器，高輸出，和其他功能6。隨著系統(tǒng)需求的不斷擴大，需要更多的輸入/輸出點連接到可編程邏輯控制器（可編程控制器），此時可以通過匹配擴展模塊來增加更多的輸入/輸出點和更多的功能，以實現(xiàn)對某些條件的控制。3.2 工業(yè)電源選擇本系統(tǒng)采用西門子的100的工業(yè)電源，具有高可靠性、高效率、高集成度的特點。滿足了提高工作效率、節(jié)約能源的系統(tǒng)要求。3.3 變頻傳動的選型交流伺服電機驅動永磁同步伺服電機和交流異步伺服電機。交流永磁同步電動機轉子由永磁體組成，定子繞組形成一個旋轉磁場，只要負載的大小不超過同步轉矩。隨旋轉磁場的永磁轉子同步旋轉，它類似于基本交流永磁同步電動機。交流異步伺服電機定子由繞組勵磁繞組和控制繞組的90個繞組組成。交流繞組的接入和控制的相位差勵繞組的角度，使定子旋轉磁場產(chǎn)生橢圓，轉子斷磁，在電磁力的牽引下旋轉。目前，在精密計算機數(shù)控（數(shù)控）系統(tǒng)中，交流永磁同步電機被廣泛使用。隨著交流變頻調速技術的迅速發(fā)展，有的變頻器在伺服功能、控制精度與傳統(tǒng)的交流伺服系統(tǒng)和沒有明顯的差距，因此它們有集中發(fā)展的趨勢。采用數(shù)字信號處理器（數(shù)字信號處理器）來控制伺服驅動器。它可以實現(xiàn)復雜的控制算法，數(shù)字化，網(wǎng)絡化和智能化。功率器件廣泛應用于智能功率模塊驅動電路的核心設計，內部集成的驅動電路，也具有過壓，過電流，過熱，欠壓故障檢測和保護電路，在主電路中加入了軟啟動電路，以減少啟動過程中的影響。首先通過三相全橋功率驅動單元整流電路輸入三相電源或電源整流器，相應的直流（DC）。整流后是良好的三相電流或城市電力，然后通過變頻三相正弦脈寬調制（脈寬調制），用電壓型逆變器驅動三相永磁同步交流伺服電機。動力驅動單元的整個過程可以簡化為交-直-交整流單元（ACDC），它是三相橋式整流電路的主電路拓撲結構。根據(jù)電機的工作效率和設備的要求，變頻器的選擇是石林ss22-023-0.75 K，三相交流額定電壓是200-230伏，適配電機功率為1.9 kW，額定電流為5 A。shss22型逆變器的體積很小，它屬于小型產(chǎn)品，可以空間小的控制柜，調試簡單方便。它的控制方式為正弦波SPWM，控制性能強，其載波頻率范圍為0至15千赫，在降低電機的電磁噪聲有效，模擬接口的通用性，負載能力強，提供多功能的輸出端子信號。它主要用于立體倉庫系統(tǒng)行業(yè)，食品，飲料和包裝行業(yè)。3.4 觸摸屏的選擇觸摸屏根據(jù)原理和使用材料的不同，可分為電阻式觸摸屏、電容式觸摸屏和聲波傳感器、紅外線觸摸屏觸摸屏。電阻式觸摸屏精度高，但其價格昂貴且容易損壞，電容式觸摸屏設計合理，新穎性更直觀，更有趣，高耐久性，但也容易受到環(huán)境影響和成本較高。電容式觸摸屏功能性方面的全面性和穩(wěn)定性，它已經(jīng)擁有了相當?shù)氖袌龇蓊~，在各種觸摸屏。紅外線觸摸屏價格低廉，但其易受光線干擾的影響。聲波感應式觸摸屏如果有水滴或塵埃干擾，其反應會變慢，甚至不能工作?？偨Y每一類觸摸屏都有其優(yōu)點和缺點，我們根據(jù)需要，選擇和利時是觸摸屏的觸摸屏，該模型是ht7a00t。4.3寸黑白192x64，輸入電源電壓為24V直流。4 程序設計4.1 輸入/輸出分配系統(tǒng)表4.1 灌裝機輸入/輸出分配表%IX0.0低液位%QX0.0主發(fā)動機%IX0.1高液位%QX0.1液壓泵%IX0.2主機故障%QX0.2供應電磁閥%IX0.3液體故障泵%QX0.3電磁閥%IX0.4輸送帶故障%QX0.4排氣電磁閥%QX0.5進氣電磁閥%QX0.6輸送帶根據(jù)系統(tǒng)的設計要求，根據(jù)我對輸入和輸出端子的定義，確保布線完成。4.2 主程序框圖圖4.1 控制系統(tǒng)程序框圖圖4.1是沖瓶機順序程序功能圖。這個程序是在按下啟動按鈕ym002和分布式控制系統(tǒng)（DCS）遠程控制、邏輯與輸出，其次是邏輯或，然后觸發(fā)復位觸發(fā)器，這一點在遙控狀態(tài)，DCS的狀態(tài)是，在同一時間以不在本地控制狀態(tài)，與DC為0，此時只有遠程控制啟動噴淋泵工作。局部控制工作時，按下啟動按鈕M004，DCS以沒有結果也為1，此時，觸發(fā)設置、沖瓶泵啟動7。按下啟動ym003和DCS遠程控制按鈕后，邏輯與可以輸出，其次是邏輯或，然后觸發(fā)復位，此時遙控狀態(tài)，DCS系統(tǒng)在狀態(tài)1，同時以不在本地控制狀態(tài)，和DC為0，此時只有遠程控制噴淋泵停止工作8。局部控制工作時，按下啟動按鈕M003 DCS，因為沒有結果也為1，此時，觸發(fā)器復位，沖瓶泵停止。4.3 配置接口設計圖4.2 配置界面根據(jù)系統(tǒng)的要求，我選擇了冬青視圖組態(tài)軟件，完成了組態(tài)設計9。冬青視圖提供了一個豐富、簡單、易于使用的界面，提供了大量的圖形元素和圖形庫，同時也為用戶創(chuàng)造畫廊精靈并提供易于使用的界面；產(chǎn)品的歷史曲線、報表報表和網(wǎng)絡發(fā)布功能都大幅提高，軟件的功能性和可用性都有很大地提高10實驗的成功率，利用現(xiàn)有的計算機就可完成自動控制系統(tǒng)實驗；它節(jié)省了能源，提高了實驗效率11。圖4.2是配置界面設計圖。它將一個好的程序下載到可編程控制器，當觸摸屏程序，有一個點的接口如圖4.2，在剛開始時，它是對每個開關運行一個單一的點，當觸摸屏界面，它需要做一個模擬的關鍵點移動操作開關12。可編程序控制器可意連接可編程邏輯控制器輸出。5 測試從工作效率的角度來看，以瓶容量為500ml為例，普通灌裝機的工作效率平均是400瓶每小時。優(yōu)秀的灌裝機的工作效率平均可達到700瓶每小時。經(jīng)過優(yōu)化設計和100次測試，每次測試一小時，智能灌裝機的工作效率平均可達到每小時779瓶。該系統(tǒng)提高了工作效率11.27%。從節(jié)能環(huán)保的角度看，空載功耗，滿載功耗相比傳統(tǒng)的功率轉換效率如圖5.1。它減少能源消耗的設計要求。圖5.1 能量消耗對比圖6 結果本設計主要是采用可編程邏輯控制器（可編程控制器）和變頻器控制電機做旋轉皮帶傳動，然后將瓶子轉移到灌裝機上，實現(xiàn)了配瓶的速度和灌裝速度的協(xié)調，提高了生產(chǎn)效率。本設計的基本思想是：在系統(tǒng)啟動后，按下電機啟動開關，如果電機是異常的，熱電流繼電器立即切斷和保護電機，如果電機是正常的，那么電機啟動下一步工作。電機開始轉動，在傳送帶作用下驅動灌裝瓶運動，通過光電傳感器，對瓶子計數(shù)和發(fā)送的數(shù)據(jù)到可編程邏輯控制器（PLC）進行數(shù)據(jù)處理，可編程邏輯控制器（PLC）根據(jù)瓶子的運動速度在內存里進行比較，確定是否有調速的需要，如果不需要控制電機的速度，它就按照原來的速度運行，如果有需要調速，可編程邏輯控制器（PLC）輸出控制信號到變頻器進行多級調速控制，轉換器接收控制信號，可編程邏輯器收到后（PLC）發(fā)出的控制信號，進行內部處理。一個特定的頻率電壓的輸出，實現(xiàn)電機的頻率控制。變頻器輸出反饋信號輸入到可編程邏輯控制器，實現(xiàn)對變頻器的保護。本設計基本符合設計要求。該系統(tǒng)具有操作簡單、工作可靠、界面友好、節(jié)能、綜合保護等功能，具有較高的自動監(jiān)測程度、生產(chǎn)效率高的特點，具有良好的推廣應用前景。參考文獻1 Shiro Yamakawa,et al, “Trade of between IM-DD and coherent system in high data rate optical inter orbit links,” SPIE, No.3615, pp.8089, 1999.2 C.Q.Qi, “PLC technology and application,”Beijing: Mechanical Industrial Press, (2000) (In Chinese).3 XU Liang-xiong, “The Electrical Control System PLC Transformation of The XA6132 Milling,” International Journal of Plant Engineering and Management, Vol.18 (2013) No.4, pp.249.4 C.X.Li and B.Q.Li, “The application of PLC to motor of pendent an assembly line”. China Mechanical Engineering. Vol.5 (1994) No.5, pp.38-40.(In Chinese).5 Aijun Xu, “Principle and design of intelligent measuring control instrument,” Beijing University of aeronautics and astronautics press, Vol.127 (2004).6 W.Cai and Y.F.Ju, “PLC distributed control system,” Journal of Xian Highway University, Vol.16 (2006) No.3, pp.140-143. (In Chinese)7 Kambezidis H D, Vera D-P, Adamopoulos A D, “Radiative transfer. Atmospheric transmission monitoring with modeling and ground-based multispectral measurements,” App Opt, Vol.36 (1997) No.27, pp.6976-6982.8 Yifei Wu, Sheng Li, Hua Cai, “Design and implementation of pan- tilt control system based on MSP430 MCU,” Microcomputer Information, Vol.22, No.7, pp.90-93, 2006.9 Chien, Min Lee, “Power-efficient coded modulation for wireless infrared communication,” University Of California, 1998.10 Kindel B C, Qu Z, Goetz A F H, “Direct solar spectral irradiance and transmittance measurements from 350 to 2500 nm,” App Opt, Vol.40(2001) No.21, pp.3483-3494.11 Sijie Shao, Yong Cao, Bin Shen, “Design and realization of control system of laser training simulator for individual-antagonism,” Journal of Academy of Armored Force Engineering, Vol.27, No.1, pp.65-68, 2013.12 C.Q.Qi, “PLC technology and application,”Beijing: Mechanical Industrial Press, (2000) (In Chinese).