1、1 机电一体化技术与系统 课程设计 火腿肠装箱机输箱部分设计校院：新科学院系别：机电系班级：机制 092组员：阮闻（2009200613）王子皓2（2009200616 ）马玉龙（2009200612 ）火腿肠装箱机输箱部分设计目录一、问题分析. 3二、方案的设计选择 3三、传感器的布置 5四、电路设计. 6五、PLC 设计 76、动作流程图 9七、控制流程分析10八、梯形图.119、梯形图语言（控制程序）.12十、主要参考文献.13十一、课程设计总结:.133火腿肠装箱机输箱部分设计一、问题分析：根据设计要求，输箱机构应满足以下要求：1、 输箱机构应使包装箱准时到达火腿肠的料槽的正前方；2、
2、 要保证包装箱在料槽正前方停留的时间一定；3、 包装箱装满后应可以及时输送走，并且下一个包装箱应及时就位。二、方案的设计选择：1、方案的拟定：分析题目可知，火腿肠装箱机的输箱部分应由传动机构进行传动。由此可拟定以下四种方案作为传动方案：（1）用带传动运输火腿肠包装箱；（2）用链传动运输火腿肠包装箱；（3）利用连杆机构作为传动装置；（4）利用气压传动作为传动装置。2、分别分析比较以上四种传动方案的优缺点并选择最终方案：方案一：利用带传动适合传动中心距较大的场合。而且带具有弹性，可减缓吸振，传动平稳，过载时打滑，起过载保护作用。最重要的是它的结构简单、成本低廉。但是，带因为有弹性滑动，所以传动比不
3、恒定。而且不宜高温、易蚀环境，其寿命较低，传动效率也较低。带传动的外廓尺寸较大；需要张紧装置对轴压力相应也比较大；由于带的滑动，不能保证固定不变的传动比，不利于确定传动4时间。方案二：里用链传动因为没有弹性滑动，平均传动比准确，可以解决传动比变化的问题。同时它需要的张紧力小，作用在轴上的载荷较小，可以减少轴承的摩擦损失，因此传动效率较高，可贵的是链传动能适应温度较高、有油污、湿度较大及低速的工作环境。但是，链传动的瞬时链速和瞬时传动比不恒定，传动平稳性较差，工作时还有一定的冲击和噪声，不宜在载荷变化很大和急速反向的传动中应用。方案三：利用连杆机构进行传动由于其为低副机构，运动副为面接触，压强小
4、，承载能力大，耐冲击；运动副元素的几何形状多为平面或圆柱面，便于加工制造； 在原动件运动规律不变情况下，通过改变各构件的相对长度可以使从动件得到不同的运动规律；可以连杆曲线可以满足不同运动轨迹的设计要求；构件多呈现杆的形状便于增力、扩大行程和实现远距离传动。 然而，由于运动积累误差较大，因而影响传动精度；由于惯性力不好平衡而不适于高速传动；设计方法比较复杂。方案四：气压传动是以空气为工作介质。来源方便，不污染环境。 空气的粘度很小，所以流动时压力损失较小，适用于集中供气和远距离输送。 气动动作迅速、反应快、维护简单、管路不易堵塞、系统有故障时容易排除。 工作环境适应性好能安全可靠地应用于易燃易
5、爆场所。 成本低，具有过载保护功能。然而，气压传动工作压力较低(一般为 O.40.8MPa)，因而气动系统输出力较小。 排气噪声较大。 工作介质空气本身没有润滑性需另加润滑装置。分析可知：火腿肠的装箱机输箱部分，总的传递过程不是很长，火腿包装要高温消毒，故传动装置工作应在高温下进行。同时，因为要准确进行进 行 计 数 ， 通过 行 程 开 关 检 测 包 装 箱 是 否 到 达 预 定 位 置 。 装箱，所以要确定传动时间。由于，包装箱应准确停留在料槽正前方，所以传动应平稳且冲击小。产品生产率为 14 箱/min，传动速度较大。由此，不难看出，由于带传动传动比不确定，不宜在高温，包 装 箱 输
6、 送 带 将 空 包 装 箱 送 到 装 下工作，所以方案一不合理；由于，输箱部分的5传动要进行往复运动，所以链传动也不太合适，故排除方案二；同时，较高的精度和速度要求，使得连杆机构传动也无法合适本设计，排除方案三；最后，确定选用气压传动。因为气动技术相对于机械传动、电传动液压传动有很多突出的特点，它综合了液压、机械、电气和电子技术的众多优点，并与它们相互补充。成为实现生产过程自动化的一个重要手段。所以，选用方案四。图 示 自 动 装 箱 系 统 由 成 直 角 分 布 的 2 条 输 送 带 组 箱 位 置 ， 并 将 满 箱移 出 。 系 统 中 输 送 带 由 电 动 机 驱 动 ， 使
7、 用 光 电 开 关 对 装 箱 产 品 进 行 计 数 ， 每箱 为 100 支 产 品 。 包 装 箱 输 送 带 将 空 包 装 箱 送 到 装 箱 位 置 ， 并 将 满 箱 移 出 。系 统 中 输 送 带 由 电 动 机 驱 动 ， 使 用 光 电 开 关 对 装 箱 产 品 进 行 计 数 ， 通 过 行 程开 关 检 测 包 装 箱 是 否 到 达 预 定 位 置 。 系 统 设 备 结 构 如 图 1 所 示 。图 1 自动装箱系统设备结构图6三、传感器的布置：为使输箱时的位置及时间确定，选用光电传感器2个，光电开关1个进行定位。其布置如下：光电传感器1放在包装箱的起始位置；
8、此时，光电传感器SQ1闭合；光电传感器SQ2放在火腿肠料槽正前方装箱位置，当包装箱被推到预定装箱位置时，即到达光电传感器SQ2处，使其闭合。推杆下移并后退。光电开关SQ3放置在推杆后退停止处。当推杆后退到光电开关SQ3时停止后退。光电开关SQ3闭合，推杆开始上升直至至初始位置，即光电传感器SQ1处，使之闭合，再次推动包装箱运动。如此，可实现装置进行往复循环运动。其工作原理图2如下：四、电路设计：生 产 线 自 动 装 箱 的 电 气 控 制 系 统 主 要 有 两 部 分 组 成 ， 即 电 动 机 驱 动 系 统（ 主 电 路 ） 和 由 PLC 设 备 构 成 的 控 制 部 分 ， 驱
9、动 系 统 通 过 交 流 接 触 器 主 触点 控 制 电 动 机 电 路 的 断 开 与 接 通 ， 采 用 熔 断 器 和 热 继 电 器 进 行 短 路 和 过 载 保护 ， 同 时 采 用 控 制 变 压 器 和 整 流 器 ， 系 统 电 路 图 如 图 3 所 示 ， 电 器 元 件 明细 表 如 表 1 所 示 ：7图 3 系统电路图表 1 电器元件明细表符号 名称及用途 符号 名称及用途M1 输送带 1 的电动机 HL1 输送带 1 工作指示灯M2 输送带 2 的电动机 HL2 输送带 2 工作指示灯KM1 输送带 1 电动机启动接触器 FR1 电动机 1 过载保护KM2 输
10、送带 2 电动机启动接触器 FR2 电动机 2 过载保护SQ1 输送带 1 光电开光 FU1SQ2 输送带 2 空箱起点行程开关 FU2SQ3 输送带 2 空箱到达终点行程开关FU3SQ4 越位保护 FU4SQ5 越位保护SA1 输送带 1 选择开关短路保护熔断器SA2 输送带 2 选择开关 VC 整流器SB1 总停开关SB2 输送带 2 启停开关SB3 输送带 2 点动开关SB4 输送带 1 点动开关QF PLC 电源开关QS 电源隔离开关TC 控制变压器8五、PLC 设计（1）PLC 类型选择：由 于 PLC 控 制 部 分 有 16 个 输 入 通 道 ， 13 个 输 出 通 道 ，
11、故 选 择 三 菱FX2n 系 列 的 型 号 产 品 。 按 照 下 列 型 号 选 择 FX2N-48MR-D 型 。【 FX2N 系 列 PLC 主 机 】 FX2N-128MR-001 输 入 点 ： 64， 64 继 电 器 输 出FX2N-80MR-001 输 入 点 ： 40， 40 继 电 器 输 出FX2N-64MR-001 输 入 点 ： 32， 32 继 电 器 输 出FX2N-48MR-001 输 入 点 ： 24， 24 继 电 器 输 出FX2N-32MR-001 输 入 点 ： 16， 16 继 电 器 输 出FX2N-16MR-001 输 入 点 ： 8， 8
12、继 电 器 输 出FX2N-80MR-D 输 入 点 ： 40， 40 继 电 器 输 出 （ 直 流 供 电 ）FX2N-64MR-D 输 入 点 ： 32， 32 继 电 器 输 出 （ 直 流 供 电 ）FX2N-48MR-D 输 入 点 ： 24， 24 继 电 器 输 出 （ 直 流 供 电 ）FX2N-32MR-D 输 入 点 ： 16， 16 继 电 器 输 出 （ 直 流 供 电 ）表 2 电器元件信号与 PLC 连接的通道分配表输入 输出元件 通道地址 说明 元件 通道地址 说明SB1 X000 总停按钮 KM1 Y001 传送带 1 启动接触器SB2 X001 输送带 2
13、启停按钮 KM2 Y002 传送带 2 启动接触器SB3 X002 输送带 2 点动按钮 HL1 Y003 传送带 1 运动指示灯SB4 X003 输送带 1 点动按钮 HL2 Y004 传送带 2 运动指示灯SA1 X004 输送带 1 选择开关SA2 X005 输送带 2 选择开关SQ1 X006 光电开关，记球数SQ2 X007 空箱起始地点SQ3 X010 空箱到达地点（2）I/O 端子接线图：根 据 生 产 线 自 动 装 箱 系 统 电 路 图 绘 制 出 生 产 线 自 动 装 箱 系 统 的 I/O9端 子 接 线 图 ， 如 图 4 所 示 ：图 4I/O 端子六、 动作流程
14、图：图 5(1) 自动装箱系统设备循环图启 动 输 送 带 1后 ， 产 品 被 送 往 装 箱 位 置 ， 并 在 经 过 光 电 开 关 计 数 时 进 行计 数 ， 计 数 后 的 产 品 掉 入 包 装 箱 。 当 计 数 到 达 给 定 数 值 后 ， 输 送 带 1停 止运 转 ， 输 送 带 2启 动 运 转 ， 将 装 满 产 品 的 包 装 箱 ， 移 出 装 箱 位 置 ， 而 将 空 包装 箱 移 入 装 箱 位 置 ， 当 包 装 箱 到 达 预 定 位 置 ， 输 送 带 2停 止 运 转 ， 由 此 结束 一 次 装 箱 工 作 循 环 过 程 。系统动作流程图 5
15、(2)：系统启动SQ1 闭合推杆推动包装箱向前移动10否是七： 控制流程分析：三 菱 系 列 PLC 用 于 步 进 控 制 法 ， 其 控 制 流 程 设 计 采 用 与 流 程 图 功 能 一致 的 状 态 转 移 图 （ 功 能 图 ） 描 述 。首 先 输 送 带 2 上 有 包 装 箱 空 箱 ， 然 后 输 送 带 2 运 动 到 达 指 定 位 置 后 ，输 送 带 1 运 动 ， 光 电 开 关 开 始 对 产 品 计 数 ， 计 满 50 个 以 后 ， 传 送 带 1 停止 2 运 动 ， 完 成 一 次 循 环 。 各 步 使 用 状 态 器 S0、 S20S25， S3
16、0S31， 设计 完 成 的 设 备 自 动 工 作 流 程 图 如 图 6 所 示 ：SQ2 闭合推杆停止前进并下降后退推杆上升结束SQ3 闭合11八、梯形图：根 据 前 一 节 的 自 动 装 箱 系 统 功 能 图 ， 在 三 菱 编 程 软 件 FPWIN-GR 上 绘制 梯 形 图 ， 如 图 7 所 示 ：12图 7 火腿肠自动装箱系统的梯形图九、梯形图语言（控制程序）：在 三 菱 编 程 软 件 FPWIN-GR 上 把 梯 形 图 自 动 转 化 为 梯形图语言如 图 8 所 示13图 8 梯形图语言十、主要参考文献：1.海 心 、 赵 华 主 编 .机 电 传 动 控 制 .
17、高 等 教 育 出 版 社 出 版 .2008 年142.周 军 、 海 心 .电 器 控 制 及 PLC.北 京 ： 机 械 工 业 出 版 社 ,2001,63.海 心 、 马 银 忠 刘 树 青 主 编 .西 门 子 PLC 开 发 入 门 与 典 型 实 例 .人 民邮 电 出 版 社 .2009 年 1 月4.宋 伯 生 .PLC 编 程 实 用 指 南 .北 京 ： 机 械 工 业 出 版 社 ， 2007， 25.陈 志 新 ， 宗 学 军 .电 器 与 PLC 控 制 技 术 .北 京 ： 北 京 大 学 出 版 社 ， 中国 林 业 出 版 社 2006， 86.付 家 才
18、， PLC 实 验 与 实 践 .北 京 ： 高 等 教 育 出 版 社 ,2006,57.胡 健 .西 门 子 S7-300PLC 应 用 教 程 . 北 京 ： 机 械 工 业 出 版 社 .2007,3 8.汪 小 澄 、 袁 立 宏 ， 张 世 荣 . 可 编 程 序 控 制 器 运 动 控 制 技 术 .北 京 ：机 械 工 业 出 版 社 ， 2006， 19.洪 志 育 . 例 说 PLC. 北 京 ： 人 民 邮 电 出 版 社 ,2006,610.周美兰、 周 封 、 王 岳 宇 .PLC 电 气 控 制 与 组 态 设 计 .北 京 ： 科 学 出 版社 ， 2009,21
19、1.梁景凯、 盖先玉. 机电一体化技术与系统. 北京. 机械工业出版社.2006,11十一、课程设计总结:为期一周的课程设计将要结束了。在这一周的学习中，我学到了很多，也找到了自己身上的不足，感受良多，获益匪浅。这一周中，我们小组分工合作、齐心协力，一起完成了课程设计前的准备工作（阅读课程设计相关文档） 、小组讨论分工、完成系统开发的各个文档、课程设计总结报告、小组汇报电子稿，个人小结的任务。在课程设计的第一天我们便对这次任务进行了规划和分工。在以后的几天中，我们组的成员一起努力，查阅资料、小组讨论、对资料进行分析，并在这段时间里完成了设计，并最后撰写课程设计报告及个人总结。课程设计是我们专业
20、课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从 事职业工作前一个必不少的过程千里之行始于足下，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础 说实话，课程设计真的有点累然而，当我一着手清理自己的设计成果，漫漫回味这周的心路历程，一种少有的成功喜悦即刻使倦意顿消虽然这是我刚学会走完的第一步，也是人生的一点小小的胜利，然而它令我感到自己成熟的许多。通过课程设计，使我深深体会到，干任何事都必须耐心，细致。一定要养成一种高度负责，认真对待的良好习惯这次课程设计使我在工作作风上得到了一次难得的磨练短短一周的课程设计，使我发现了自己所掌握的知识是真正如此的缺乏，自己综合应用所学的专业知识能力是如此的不足。
