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1、文章來源 畢業(yè)論文網(wǎng)
基于三菱PLC 的塑瓶車間吹瓶機設(shè)計
文章來源 畢業(yè)論文網(wǎng)
摘 要：本文主要論述以三菱公司所產(chǎn)FX-2N 系列PLC 為控制核心，結(jié)合各種光電及位置感應(yīng)式傳感器等元器件，結(jié)合FX-2N 系列PLC 簡單易于操作人員操作，且價格低廉等優(yōu)點，論證并設(shè)計了此型輸液用塑瓶吹瓶機。同時也介紹了FX-2N 系列PLC 在吹瓶機交流伺服系統(tǒng)及位置控制中的應(yīng)用。首先根據(jù)工藝要求配置了吹瓶機及其交流伺服電機控制的硬件系統(tǒng)；然后按吹瓶機控制動作要求，以位置控制方式為例重點闡述了吹瓶機交流伺服控制的程序設(shè)計。通過軟硬件的合理設(shè)計實現(xiàn)了吹
2、瓶機的快速高精度跟蹤控制。
關(guān)鍵詞：梯形圖；機械手；指令語句；吹塑原理
引言在工業(yè)生產(chǎn)和其他領(lǐng)域內(nèi)，由于工作的需要，人們經(jīng)常受到高溫、腐蝕及有毒氣體等因素的危害，增加了工人的勞動強度，甚至于危及生命。自從可編程控制器和機械手問世以來，相應(yīng)的各種難題迎刃而解?？删幊绦蚩刂破?PLC)是以計算機技術(shù)為核心的通用自動控制裝置,國際電工委員會的定義是：“可編程序控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng),專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計[1]。它采用可編程序的存儲器,用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算數(shù)運算等操作的指令,并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出。PLC 具有穩(wěn)
3、定可靠、價格便宜、功能齊全、應(yīng)用靈活方便、操作維護方便的優(yōu)點[2]。廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，隨著PLC 價格的不斷下降，相對于其他控制器件，其本身具有的穩(wěn)定性高、功能齊全、應(yīng)用靈活、適用面廣等優(yōu)點就更為凸顯，特別是應(yīng)用在現(xiàn)代化工業(yè)化大生產(chǎn)中所帶來的高效率，高效益，高收益，其優(yōu)點表現(xiàn)更是明顯。
出現(xiàn)后便受到普遍重視，其應(yīng)用發(fā)展也十分迅速。原因在于與現(xiàn)有的各種工業(yè)自動化控制方式相比，它有一系列受用戶歡迎的特點，主要是：可靠性高、抗干擾能力強、配套齊全、功能完善、適用性強、易學(xué)易用、系統(tǒng)的設(shè)計量小、維護方便等[1.2]。
所設(shè)計的吹瓶機的工作原理及大體流程吹瓶機的設(shè)計原理吹塑機英
4、語全稱BLOW MOULDING MACHINE，簡稱BMM 。其基本工作原理為：向軟化的熱塑性的型坯中充氣，使其緊貼到封閉模具的冷卻表面，被吹脹的型坯凝固，形成中空塑料制品[4]。機器主要由機架、鏈條驅(qū)動機構(gòu)、上胚機、理胚機、進胚機械手、加熱燈箱、吹瓶機構(gòu)及出瓶機械手組成。機器運行由PLC 來控制。除鏈條由伺服電機驅(qū)動外，吹瓶機各控制動作主要由氣缸來完成。根據(jù)工藝要求，機器運行先開啟伺服電機驅(qū)動鏈條進位，從上胚到最后出瓶一個制造周期的全過程的動作分為上胚、理胚、胚道、加熱、吹制及出瓶個階段。正常的生產(chǎn)是重復(fù)執(zhí)行這7 個階段的過程。伺服系統(tǒng)控制是吹瓶機控制的關(guān)鍵。本文以兩腔機（吹制模具為兩腔模
5、具）為例介紹交流伺服系統(tǒng)的設(shè)計。
控制要求吹瓶機的控制要求設(shè)計為自動運轉(zhuǎn)方式。但要求關(guān)機時可手動閉合模具；開機前要手動打開模具，運轉(zhuǎn)初始化后自動進行。按下總啟動按鈕打開總氣閥供給氣缸操作空氣，在滿足下列聯(lián)鎖安 全條件并且伺服系統(tǒng)處于原點時按下伺服出瓶啟動按鈕，伺服、冷卻風機胚旋轉(zhuǎn)電機同時啟動。
基于三菱PLC 的塑瓶車間吹瓶機的硬件選型主控元件選型在此設(shè)計中，由于機器總控制點數(shù)（I/O 點數(shù)）在80 左右，所以根據(jù)成本及需求的因素，選擇小型PLC 較為合適。而在小型PLC 中，三菱公司出品的FX2N 系列比較成熟，性價比也較好，而且操作較為簡便。在三菱FX2 系列PLC 當
6、中，點數(shù)在80 左右的當屬型，其總共有80 個I/O 端口，已滿足設(shè)計需求，無需設(shè)計擴展模塊[3]。這樣既節(jié)省了成本，也降低了操作難度。故此設(shè)計選用三菱公司FX2-80MR 型PLC。
機器伺服電機的選型（1）公轉(zhuǎn)伺服電機的選擇：
鑒于公轉(zhuǎn)伺服電機要求電機有較大的轉(zhuǎn)矩，所以功率要求較大，且轉(zhuǎn)速不需要太高[5]。
為了更好地實現(xiàn)機器主軸所要求的力矩轉(zhuǎn)速特性，此設(shè)計將采用富田電機公司的型變頻主軸電機。其性能參數(shù)為：基準頻率：50HZ；基準轉(zhuǎn)速：
??；連續(xù)額定功率：7.5kw 連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩：50nm。
?。?）合模伺服電機的選擇：
合模伺服電機
7、要求與公轉(zhuǎn)伺服電機很相似，也要有較大的轉(zhuǎn)矩，但功率不需很大，要求轉(zhuǎn)速基本與公轉(zhuǎn)電機大致相當[5]， 故電機亦選擇富田電機VFNX 系列， 型號為。其性能參數(shù)為：基準頻率：50HZ；基準轉(zhuǎn)速：1500r/min；連續(xù)額定功率：2.2kw 連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩：15nm。
?。?）手指側(cè)移動作伺服電機：
轉(zhuǎn)速要求為，手指能在0.5S 內(nèi)運行2M，即運行速度為4M/S。電機轉(zhuǎn)軸的直徑為10mm，加裝直徑20mm 的轉(zhuǎn)軸套，據(jù)此可計算出電機的轉(zhuǎn)速如下：N=4m/s*60/3.14*0.02m≈根據(jù)這些要求，可選富田電機VFNX80L2-50-1.5-4 型號，其性能參數(shù)為：基準頻
8、率：50HZ；基準轉(zhuǎn)速：4000r/min；連續(xù)額定功率：1.5kw 連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩：16.2nm。
加熱道燈管的選型根據(jù)設(shè)計要求，將選用廣州市新得銳豐光電科技有限公司生產(chǎn)的PHILIPS 13168Z/98 型吹瓶機專用燈管。性能參數(shù)為：額定功率：2000W；額定電壓：230V。
其它各控制傳感器件的選型根據(jù)設(shè)計具體需求，將選用傳感器件型號基于三菱PLC 的塑瓶車間吹瓶機的程序設(shè)計儲胚上胚機構(gòu)動作要求及程序設(shè)計上胚電機驅(qū)動上胚傳送帶，將瓶胚送至儲胚道，并將儲胚道蓄滿。同時上胚器公轉(zhuǎn)，公轉(zhuǎn)由機器公轉(zhuǎn)伺服電機鏈條及齒輪傳動，與加熱段公轉(zhuǎn)夾具同步。要求當儲胚道蓄至規(guī)定數(shù)量瓶胚時上胚電機停轉(zhuǎn)。由反射板光電傳感器延時5s 控制，此光電置于儲胚道中上部(無瓶胚遮擋時光電開關(guān)打開)。上胚器上胚由控制開關(guān)。當燈管溫度達到要求溫度后開始上胚，開關(guān)為一電磁繼電器，置于上胚器上部，儲胚道下端，開關(guān)由人工手動控制（手動打開時間大體為燈箱燈管打開1 分鐘后即可）。
令 I/O 端口地址安排如下：
：機器總啟動開關(guān) Y0：公轉(zhuǎn)伺服電機：上胚反射板光電開關(guān) Y1：上胚電機驅(qū)動：上胚器上胚控制開關(guān) Y2：上胚控制器此段 PLC 控制梯形如圖4-1：
公轉(zhuǎn)機構(gòu)及加熱燈箱組設(shè)計要求公轉(zhuǎn)機構(gòu)夾具，
基于三菱PLC 的塑瓶車間吹瓶機設(shè)計
