1、工 学 院 毕 业 设 计（ 论 文 ）题 目： 挂面纸包装的控制系统设计 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文） ，是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日 期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提
2、交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 目 录引言 .31.挂面包装的概况与现状分析 .41.1.挂面包装的概况 .41.2.挂面包装的现状分析 .52.全自动挂面生产线的工艺、工步分析 .62.1.挂面制作的工艺流程及相关设备选择 .62.2.全自动挂面包装机组成及工艺要求 .73.每个工步的装置分析 .83.1.传输带的分析以及控制部分 .83.1.1.传送带的控制要求 .93.1.2.传
3、输带的 I/O地址分配。 .93.1.3.传送部分 PLC程序设计 .93.2.计量装置的分析与 PLC设计 .113.2.1.计量装置的构成及工作过程 .113.2.2.称量过程 PLC设计 .143.2.3.计量装置的 I/O地址分配 .143.3.进纸装置的分析与 PLC设计 .163.3.1.进纸装置的构成和工作过程 .163.3.2.进纸装置的 I/O地址分配 .173.3.3.进纸装置 PLC设计梯形图 .183.4.挂面包装装置的分析与 PLC设计 .203.4.1.包装装置的分析 .203.4.2.包装装置控制 I/O地址分配 .223.4.3.包装装置 PLC设计梯形图 .2
4、34.整体生产线的工艺流程控制及 PLC设计 .254.1.整体流程分析 .254.2.挂面工艺流程的 I/O端口分配 .264.3.挂面工艺流程的 PLC控制梯形图 .275.PLC的选择及可能出现的问题 .296.总结 .307.致谢 .30参 考 文 献 .31挂面纸包装控制系统设计摘要：挂面的包装已经成为挂面全自动生产线的一个瓶颈。本文主要介绍了挂面纸包装的工艺生产线的控制部分、计量装置的选择设计和包装部分的设计，根据设计实现挂面的纸包装全自动生产的全程控制。首先介绍了挂面包装的现状及前景，主要设计挂面纸包装机械系统的 plc 控制和整体流程 plc 电器控制。关键字：挂面纸包装 PL
5、C 控制设计引言挂面已经成为我们生活中的一种常见的东西，每个家庭和超市都会有。随着需求量的增大，挂面的生产过程中存在不够完善的地方日益显示出来，特别是挂面的包装问题有待解决。目前市场方面在这一块也是一片空白，解决这个问题就解决了人工包装所带来的一些问题，如工作量大，效率低，成本高的问题。挂面这一产品，在我国具有悠久的历史。它因方便食用、保质期长、价格低廉而深受广大消费者的喜爱。由于该产品的附加值较低，限制了它的运输半径，这就使得遍布于全国各地的中小挂面生产企业有了各自足够的生存空间，也在各自的局域市场内有了一定的品牌知名度，但这样一来，就影响了该产品的品牌集中度，难以形成像方便面行业那样的产业
6、集中度，也就影响了高效率的挂面包装机械的普及。目前，国内的挂面包装主要有以下几种形式：卷纸包装、卷纸加收缩膜包装、塑料膜自动包装等。卷纸包装就是将散状的挂面让人工在外面将其裹紧，经反复揉搓、墩紧，使之形成一个紧密的圆柱体。这种包装形式是伴随着挂面的发展走过了漫长的历程。因此在普通消费者的心目中形成了深刻的认知，甚至许多老年人认为只有这种包装形式的才是挂面。这一陈旧的市场定位使得这一包装形式牢牢占据着挂面包装的统治地位。随着国家对食品卫生的监管越来越严厉，这种半裸装的食品已很难再进入主流的卖场，这就出现了纸包装外面再用收缩膜二次包装这一包装形式。而挂面全自动塑料膜包装虽然具有自动化程度高、产品包
7、装费用低、节省人力资源、产品保质期长等诸多优势，但由于其外形呈矩形，与传统的圆柱形挂面包装相差过大，一直得不到广大消费者的认可，因此占得市场份额较少。因此本文主要对挂面的纸包装机进行整体流程的控制设计以及它的部分计算。通过查阅相关资料，运用专业基础理论和专业知识，对挂面包装机进行控制设计计算，对前面的传输部分、进纸机构部分和计量装置进行选择。再通过对包装的整个流程的了解，确定各个部分的控制过程，通过运动分析确定挂面纸包装机的包装动作，对其进行时间控制。同时，根据所需要的控制流程，在 PLC的选择上进行确定，绘制出一些相关的流程图和 PLC控制图，以及包装的时序图。对挂面采用全自动纸包装，不但节
8、省了人力资源而且还能够减少对环境的污染。1. 挂面包装的概况与现状分析 1.1. 挂面包装的概况挂面这一产品，在我国具有悠久的历史。它因方便食用、保质期长、价格低廉而深受广大消费者的喜爱。由于该产品的附加值较低，限制了它的运输半径，这就使得遍布于全国各地的中小挂面生产企业有了各自足够的生存空间，也在各自的局域市场内有了一定的品牌知名度，但这样一来，就影响了该产品的品牌集中度，难以形成像方便面行业那样的产业集中度，也就影响了高效率的挂面包装机械的普及。近年来，随着用工成本的不断上升，广大中小挂面加工企业开始面临生存危机，挂面的包装已经成为企业发展的瓶颈，但传统的保守观念及微薄的企业利润又制约着各
9、自购买全自动包装设备，这就使得整个挂面行业处于转型的进退两难境地。挂面包装的现状。目前，国内的挂面包装主要有以下几种形式：卷纸包装、卷纸加收缩膜包装、塑料膜自动包装等。卷纸包装就是将散状的挂面让人工在外面将其裹紧，经反复揉搓、墩紧，使之形成一个紧密的圆柱体。这种包装形式是伴随着挂面的发展走过了漫长的历程。因此在普通消费者的心目中形成了深刻的认知，甚至许多老年人认为只有这种包装形式的才是挂面。这一陈旧的市场定位使得这一包装形式牢牢占据着挂面包装的统治地位。随着国家对食品卫生的监管越来越严厉，这种半裸装的食品已很难再进入主流的卖场，这就出现了纸包装外面再用收缩膜二次包装这一包装形式。而挂面全自动塑
10、料膜包装虽然具有自动化程度高、产品包装费用低、节省人力、产品保质期长等诸多优势，但由于其外形呈矩形，与传统的圆柱形挂面包装相差过大，一直得不到广大消费者的认可，因此，占得市场份额较少。挂面包装机械的现状。由于挂面卷纸包装在市场上的强势地位，广大挂面生产厂迫切需要一种能够实现用纸来包装挂面的全自动包装机。面对这一巨大的市场需求，国内外众多包装机械制造企业无不投入了巨大的人力、财力进行研发，但由于这一产品的特殊性，这种包装机的研发难度极高。10多年来，虽有很多家公司研制出一些相关的机型，但经试用，无一过关，现在这种包装机的研制，基本上处于停滞状态。而挂面的塑料膜包装机早在上世纪70年代就由日本引入
11、中国，它可以经过计量、提升、自动包装等工序一次完成挂面的自动包装。安全卫生，包装速度快，计量准确，包装成本低，节约大量人力，可以说是一种理想的自动包装设备；但由于一来市场不太认可这种包装形式，同时该种包装设备价格昂贵，严重影响了这种包装机械的推广。进入10年来，仅有为数不多的挂面生产企业采用该设备。后来，开始有一些国内的企业仿造这种包装机械，该机的国产化虽然降低了设备的价格，但质量也与进口产品相差较大，因此很多年来该设备销量很少，大多数挂面生产厂并不认可这一设备，挂面手工卷纸包装仍然占据主导地位。近几年来，一个新兴的包装机械制造企业青岛英力特包装机械有限公司介入这一领域。该公司以强大的研发能力
12、、过硬的产品质量，不断推出一代又一代的挂面包装机械设备，使得这一领域的情形有所改观。特别是该公司最新开发的挂面圆柱形塑料膜包装机，该机包装的挂面采用塑料膜包装，包装后的外形与手工纸包装近似，也是较紧密的圆柱形，而且还可以实现从计量、提升、包装为一体的全自动化生产，可以说兼顾了市场的审美习惯及生产的自动化需求。该设备的研发成功，吸引了国内众多挂面生产厂的注意，也引起了相关专家们的重视：由中国食品科学技术学会牵头，组织国内顶级专家于今年7月7日在青岛市对该设备进行了鉴定，与会专家和企业家代表完全肯定了该机的性能，对该机的成功研发给予较高评价，为这一设备的推广打下了良好的基础。1.2. 挂面包装的现
13、状分析挂面包装的历史机遇。无论挂面的塑料膜包装具有多大的优势，挂面的纸包装以其强大的市场需求仍占据主导地位，这就使得挂面包装机的推广举步维艰。但近年来，随着用工成本的上升，优质劳动力已变得炙手可热，挂面包装的变革已面临着历史机遇。目前，挂面纸包装的工人工资已升至1500元/月左右，即每包装一份挂面，人工费就需要0.03元0.06元(每份包装的克重不同，人工费用不同)，就是这样，挂面企业的包装工人也在大量流失，挂面企业付出大量的培训费用，辛辛苦苦培养出来的熟练包装工人，还越来越多地流失到其他报酬更好、技术含量也相对较高的行业中去。据了解，几乎所有的挂面生产企业熟练包装工人的流失率都在50%以上。
14、一些待遇较差的中小挂面生产企业的流失率更高达80%90%，这一现状已严重威胁到挂面生产企业的生存。这一严酷的现实迫使广大挂面生产企业纷纷采用包装机械来包装挂面，挂面包装机械的推广面临最好的历史机遇。后段自动化的推广需要全社会支持，挂面人工卷纸包装除了需要使用大量的优质劳动力和较高的人工费用以外，单纯的包装材料成本也是很高的。以目前主流的纸包装外加收缩膜二次包装这一包装形式为例，一个500克包装的挂面包装纸的价格约为0.05元，外包的收缩膜价格约为0.04元，两者合计为0.09元，如果再加上人工包装费用约为0.03元，这样共计包装费用就达到了0.12元左右。而且外包装收缩膜需要使用热风收缩炉这一
15、设备。由于这一设备的功率一般都在15千瓦20千瓦左右，使用该设备需要耗费大量的电力，而普通的塑料膜包装机包装的塑包挂面，500克包装的包装膜只需0.07元0.08元左右(包装膜的价格与包装膜的厚度有关)，并且由于是全自动包装，使用人力较少，人工成本基本上可忽略不计。而青岛海科佳电子设备制造有限公司最近出品的挂面圆柱形塑膜包装机包装的挂面，500克包装的包装膜成本仅需0.05元，比传统的塑膜包装节约包装费用40%以上，比手工卷纸包装更是有大幅度节约，经济效益、社会效益都相当明显。挂面全自动包装机及后序的自动装箱机、自动码垛机等共同组成了挂面生产车间的后段全自动化系统，采用上述系统后，可最大限度地
16、节省人力、节省包装费用。挂面的称量包装是挂面行业的重要生产环节。过去采用机械称量、人工装袋，劳动强度大、速度慢、度低。近几年，挂面的称量包装生产虽然采用继电器控制系统实现了自动化，但线路复杂、可靠性低、动态精度低，所以为了在快速自动称量包装中提高动态精度，实现生产的全部自动化，应用可编程序控制器（PLC）作为动态称量包装测控设备，简化了线路，提高了可靠性和精度。从上面的对比来看，塑膜全自动包装机在各项指标中都具有相当大的优势。尽管还有一些不尽如人意之处，但是从整个行业升级的大局来看，尽快推广该设备还是很有必要的。挂面的现有包装无论是从包装成本，还是使用人力，都造成了大量社会资源的浪费，这与当前
17、国家节能减排、提倡低碳经济的大政策相违背。当前国内包装设备制造厂家的现有实力有限，规模多为30人以下的中小企业。由于业者生产规模普遍过小，很难进行资金筹措、技术改造和吸引人才，也就很难在短期内生产出大量的先进包装设备。这就需要全社会尤其是政府相关部门给予大力扶持，尽快使全国的挂面厂家实现挂面的全自动化包装，造福全社会。2. 全自动挂面生产线的工艺、工步分析2.1. 挂面制作的工艺流程及相关设备选择挂面的生产工艺流程，如图1所示。计量 和面 熟化 压片 切条 干燥 切断 计量包装原料成品粉碎 、 浸泡 、 干断头湿断头图 1 挂面的生产工艺流程图设备信息： 和面机：HMJ45-I 型，产量 37
18、5kg/h，电动机功率 4.0kw，外形尺寸1000460700（mm） 。立式电动压面机：CN220-A 型，产量 65kg/h，电动机功率 0.75kw,外形尺寸60050001300（mm） 。切面机：QMJ-A 型，产量 200kg/h，电动机功率 3.0kw，外形尺寸13006001100（mm） 。多刀切条机：CD22-VI 型，产量 1000kg/h，电动机功率 2.2kw,外形尺寸665020007 000（mm） 。挂面机组：GMJ60 型，产量 750kg/h，电动机功率 60kw,外形尺寸70000120004000（mm） 。450高温烘干设备：450 型，电动机功率
19、27kw；450 低温烘干设备:450 型，电动机功率 39kw。熟化机：SH930-100 型，电动机功率 1.5-2.2kw，外形尺寸 11001000570（mm） 。由于前面的一些生产工艺都比较成熟，本文主要探讨从传送到计量包装部分开始。2.2. 全自动挂面包装机组成及工艺要求全自动挂面包装机主要有传送、计量、包装、进纸四部分组成。传送部分传送部分是将挂面机上已经整齐切断的挂面传送带上的挂面传送到下一个传输带上面，在下一个传送带上传送进入计量投料机中，然后再将挂面送入计量部分。称量部分在前面的传输带传动部分中，传入到计量投料机中，计量投料机开始工作，采取“先快后慢，最后点动”的控制下料
20、方式，最大限度的保证挂面计量的准确性。进纸部分进纸部分主要由纸槽、压纸轮、出纸轮、推手、刷浆轮、胶水容器等组成机器在启动时先启动压纸轮，压纸轮带动一张纸送到出纸轮，启动出纸轮。当纸张后沿过出纸轮后停止出纸轮并启动推手电机，将纸推到传送带上。(1) 由于刷浆轮与出纸轮同轴，刷浆轮的上半部分在胶水槽内，胶水槽的下边缘与刷浆轮之间的间隙很小，只有当刷浆轮转动时才能将胶水带出，所以当纸张经过出纸轮时刷浆轮自动在上面刷上胶水。(2) 纸槽内有光电开关，所以无纸时可以进行声光报警，同时包装部分包装一包后停止工作，待有纸后，机器继续工作。(3) 纸槽内放进纸后纸槽上升，直到第一张纸顶住压纸轮且压纸轮开关闭合
21、后 0.5S停止上升。以后每当压纸轮开关断开纸槽就上升。进纸周期为 5S。包装部分包装部分主要由包装架、包装带、包装槽三部分组成。(1) 当计量和进纸部分完成后，传送带启动将挂面传送到包装机构上，当传送带将挂面送到包装槽时，由于重力的原因挂面落入到挂面包装槽内，在包装槽内由包装机架完成包装。当包装完成后包装周期为 5S。(2) 当包装完成后包装好的挂面从挂面槽中退出，挂面进入存储装置。3. 每个工步的装置分析3.1. 传输带的分析以及控制部分挂面整齐切断，经过传输带，送入称量部分。流程如图 2所示。整 齐 切 断 的 挂 面 传 送来M 1M 2切 面 机挂 面 进 入 计 量 装 置M 0图
22、2 挂面切断传输进入称量装置图3.1.1. 传送带的控制要求带式运输机既是一种连续运输机械, 也是一种通用机械。带式输送机被广泛应用在煤炭、港口、电厂、钢铁企业、水泥、粮食及轻工业的生产线。既可运送散状物料,也可运送成件物品。如图2所示, 面条经过切面机整齐切断以后，经过PDl、PD2 2台带式运输机送出; 经过PD2以后，传送到计量投料机; PDl、PD2分别由电动机M1和M2控制。1) 初始状态。胶带PD1和胶带PD2全部处于关闭状态。2) 启动操作。启动时为避免在前段输送胶带上造成物料堆积, 要求逆送料方向按定的时间间隔顺序启动。其操作步骤为: 胶带PD2延时5s胶带PD1延时5s前面的切面机开始运动。3) 停止操作。停止时为使输送机胶带上不留剩余物料, 要求顺物料流动的方向按一定时间间隔顺序停止。其停止顺序为: 切面机停止运动延时10s胶带PD1延时10 s胶带PD2。4）采用FX系列的PLC实现控制。3.1.2. 传输带的 I/O 地址分配。由上面的对传输带的分析，我们很容易得到该PLC四个输入，三个输出。输入 XO: 启动按钮X1: 停止按钮
