基于PLC的桶裝水堆疊機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于PLC的桶裝水堆疊機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),基于,plc,桶裝,堆疊,重疊,控制系統(tǒng),設(shè)計(jì) 湘 潭 大 學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 題 目 基于PLC的桶裝水堆疊機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 姓 名 學(xué)號(hào) 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班級(jí) 指導(dǎo)教師 職稱 講師 填寫時(shí)間 2014年 3 月 21 日 2014年3月  說(shuō) 明 1．根據(jù)湘潭大學(xué)《畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作管理規(guī)定》，學(xué)生必須撰寫《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告》，由指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)，系主任批準(zhǔn)后實(shí)施。 2．開(kāi)題報(bào)告是畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。學(xué)生應(yīng)當(dāng)在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成，開(kāi)題報(bào)告不合格者不得參加答辯。 3．畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告各項(xiàng)內(nèi)容要實(shí)事求是，逐條認(rèn)真填寫。其中的文字表達(dá)要明確、嚴(yán)謹(jǐn)，語(yǔ)言通順，外來(lái)語(yǔ)要同時(shí)用原文和中文表達(dá)。第一次出現(xiàn)縮寫詞，須注出全稱。 4．本報(bào)告中，由學(xué)生本人撰寫的對(duì)課題和研究工作的分析及描述，應(yīng)不少于2000字。 5．開(kāi)題報(bào)告檢查原則上在第2～4周完成，各系完成畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題檢查后，應(yīng)寫一份開(kāi)題情況總結(jié)報(bào)告。 6. 填寫說(shuō)明： (1) 課題性質(zhì)：可填寫A．工程設(shè)計(jì)；B．論文；C. 工程技術(shù)研究；E.其它。 (2) 課題來(lái)源：可填寫A．自然科學(xué)基金與部、省、市級(jí)以上科研課題；B．企、事業(yè)單位委托課題；C．校級(jí)基金課題；D．自擬課題。 (3) 除自擬課題外，其它課題必須要填寫課題的名稱。 (4) 參考文獻(xiàn)不能少于10篇。 (5) 填寫內(nèi)容的字體大小為小四，表格所留空不夠可增頁(yè)。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造 及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師 職 稱 講師 所在系 機(jī)電系 課題來(lái)源 自擬課題 課題性質(zhì) 工程設(shè)計(jì) 課題名稱 基于PLC的桶裝水堆疊機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 一、選題的依據(jù)、課題的意義及國(guó)內(nèi)外基本研究情況 選題的依據(jù) 在桶裝水的生產(chǎn)線中，需要把桶裝水按需要堆放在一起。 比較項(xiàng)目 傳統(tǒng)的人工堆桶方式 自動(dòng)堆疊機(jī)堆桶方式 人員配備 至少3-4人 1人 勞動(dòng)強(qiáng)度 傳統(tǒng)人工堆疊方式每小時(shí)堆疊1200桶,每班至少需4名男性不停工作，工作量大。 采用堆疊機(jī)只需1名工作人員即可輕松操作。 衛(wèi)生等級(jí) 人工堆桶方式需用手提桶口，衛(wèi)生等級(jí)低。 自動(dòng)堆疊機(jī)勿需人工接觸水桶。 桶損情況 由于瓶垛太高，人工堆疊時(shí)常重拿重放，對(duì)桶損壞嚴(yán)重。 自動(dòng)堆疊機(jī)提、放桶動(dòng)作溫柔穩(wěn)定，桶損極小。 課題的意義 針對(duì)勞動(dòng)力日趨緊張，工人工資成本的增加,各中、大型飲用水廠勞動(dòng)力資源不足等情況，通過(guò)對(duì)多數(shù)飲用水生產(chǎn)廠家的實(shí)際調(diào)查，設(shè)計(jì)基于PLC的桶裝水堆疊機(jī)，該自動(dòng)堆疊機(jī)占地面積少，運(yùn)行費(fèi)用低，每小時(shí)可將600-3000桶裝水按要求疊成1-3層（每層4*4桶或每層3*4桶），以便于運(yùn)輸和存放，整臺(tái)設(shè)備只需一人即可輕松操作，最大程度上減輕了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度及降低整個(gè)生產(chǎn)線的人員編制。設(shè)備占地面積少，運(yùn)行費(fèi)用低，可將桶裝水按要求疊成1-3層（每層4*4=16桶或任意），以便于運(yùn)輸和存放，整臺(tái)設(shè)備只需一人即可輕松操作，最大程度上減輕了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度及降低整個(gè)生產(chǎn)線的人員編。 國(guó)內(nèi)外基本研究情況 傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備與產(chǎn)品,多是以機(jī)械為主,是電氣、液壓或氣動(dòng)控制的機(jī)械設(shè)備。隨著工業(yè)水平的不斷發(fā)展,機(jī)械設(shè)備已逐步地由手動(dòng)操作改為自動(dòng)控制,設(shè)備本身也發(fā)展成為機(jī)電 一體化的綜合體?？删幊绦蚩刂破?PLC)是以微處理器為核心,綜合計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置。經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展,目前,可編程序控制器已成為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中最重要、應(yīng)用最多的控制裝置,已躍居工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化四大支柱(可編程序控制器、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造)的首位。其應(yīng)用的深度和廣度已成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)先進(jìn)與自動(dòng)化程度高低的標(biāo)志。該機(jī)采用滑道式自重力進(jìn)瓶，侍機(jī)狀態(tài)無(wú)功率消耗，能耗極低；內(nèi)置接近信號(hào)檢測(cè)機(jī)構(gòu)跟據(jù)產(chǎn)量自動(dòng)調(diào)節(jié)堆疊速度達(dá)到與灌裝出瓶線配套。提瓶系統(tǒng)采用最新式設(shè)計(jì)氣動(dòng)對(duì)向型夾瓶，不傷瓶口及收縮膜、不掉瓶，耗氣量小。?升降系統(tǒng)采用直線軸承滑塊式軟連接結(jié)構(gòu)，具有提升速度穩(wěn)定，意外故障機(jī)械保護(hù)等功能，有效保障了機(jī)器在特殊故障下的自保護(hù)功能。該機(jī)提升、平移位置采用數(shù)控技術(shù)檢測(cè)定位，提瓶、放瓶位置相當(dāng)精確，避免了過(guò)多使用定位開(kāi)關(guān)引起故障率高的缺點(diǎn)。提桶采用伺服系統(tǒng)，水桶在提升及平移過(guò)程中以高、低、中多段速運(yùn)行（低速夾瓶-中高速運(yùn)行-低速放瓶），叢而使整個(gè)運(yùn)作過(guò)程動(dòng)作協(xié)調(diào)，運(yùn)行平穩(wěn)。該機(jī)升降運(yùn)動(dòng)位置均設(shè)光電檢測(cè)保護(hù)開(kāi)關(guān)，機(jī)器運(yùn)行時(shí)，如果檢測(cè)部位檢測(cè)到異?，F(xiàn)象產(chǎn)刻停機(jī)并報(bào)警，最大程度上保護(hù)了生產(chǎn)人員及設(shè)備的安全。 二、研究?jī)?nèi)容、預(yù)計(jì)達(dá)到的目標(biāo)、關(guān)鍵理論和技術(shù)、技術(shù)指標(biāo)、完成課題的方案 和主要措施 研究?jī)?nèi)容 在桶裝水的生產(chǎn)線中，需要把桶裝水按需要堆放在一起，該工作如果采用人工方式，勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且效率低。桶裝水堆疊機(jī)能極大地減少勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)率。 預(yù)計(jì)達(dá)到的目的 利用PLC控制伺服電機(jī)，驅(qū)動(dòng)堆疊機(jī)各機(jī)構(gòu)之間協(xié)調(diào)運(yùn)作，達(dá)到定位準(zhǔn)確、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、故障率低、容易維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。 關(guān)鍵理論和技術(shù) 硬件配置如圖所示, 包括中央處理單元SLC500/03及I/O擴(kuò)展單元、檢測(cè)元件(光電開(kāi)關(guān)和接近開(kāi)關(guān)等)、操作面板( 觸摸屏, 按鈕開(kāi)關(guān)和指示燈)、控制元件(交流接觸器和電磁基于PLC的聚乙烯包裝碼垛機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)閥) 以及執(zhí)行元件( 電動(dòng)機(jī)和氣缸) 等幾部分。觸摸屏作為設(shè)備控制的操作界面, 接受來(lái)自操作人員的操作指令并指示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài); 檢測(cè)元件檢測(cè)料袋、托盤、垛盤的行程和位置狀態(tài)以及各部分的動(dòng)作完成情況; PLC自動(dòng)循環(huán)掃描各個(gè)輸入輸出點(diǎn)的當(dāng)前狀態(tài), 并根據(jù)梯形圖程序所確定的邏輯關(guān)系更新輸出點(diǎn)的狀態(tài), 通過(guò)通斷交流接觸器和換向電磁閥來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的啟停和氣缸的動(dòng)作, 從而完成從料袋輸送到碼垛排出全過(guò)程的自動(dòng)控制。 技術(shù)指標(biāo) 碼垛機(jī)控制系統(tǒng)PLC的I/O資源除CPU模塊自帶的輸入輸出通道外,還擴(kuò)展5個(gè)16點(diǎn)/ 2 公共端,獨(dú)立端的24V直流輸入模塊(1746-IB16)以及5個(gè)16點(diǎn)/2公共端,獨(dú)立端的繼電器輸出模塊。輸入所占通道地址從左到右為I1~I5;輸出所占通道地址從左到右為O6~ O10, 其06通道用于操作盤指示燈控制,公共端接直流24V電源的正端;07通道用于轉(zhuǎn)位電動(dòng)機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)器;O8通道用于電動(dòng)機(jī)接觸器的控制,公共端接交流220V電源;O9通道用于推袋、分層和升降電機(jī)變頻器的啟停。 完成課題的方案和措施 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)方案, 程序流程圖如圖所示。設(shè)計(jì)以下子程序: 報(bào)警子程序、推袋控制子程序、升降控制子程序、托盤輸送子程序、轉(zhuǎn)位控制子程序、自動(dòng)循環(huán)子程序、手動(dòng)控制子程序等。 三、主要特色及工作進(jìn)度 主要特色 該碼垛機(jī)PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)集中了PLC、傳感器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、氣動(dòng)等先進(jìn)技術(shù), 系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠, 以PLC為基礎(chǔ)組成的自動(dòng)碼垛機(jī), 控制系統(tǒng)簡(jiǎn)潔、方便, 自動(dòng)化程度較高, 可極大提高生產(chǎn)效率。 工作進(jìn)度 序號(hào) 各階段完成的內(nèi)容 完成時(shí)間 1 查閱資料、熟悉設(shè)計(jì)內(nèi)容 2013.12.21-2014.1.22 2 開(kāi)題報(bào)告、方案設(shè)計(jì) 2014.1.23~2014.3.10 3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與編程 2014.3.11~2014.4.20 4 寫出初稿 2014.4.21~2014.5.10 5 修改，寫出第二稿 2014.5.11~2014.5.20 6 寫出正式稿 2014.5.21~2014.5.31 7 答辯 2014.6 四、主要參考文獻(xiàn)（按作者、文章名、刊物名、刊期及頁(yè)碼列出） [1] S Sharma, T Y Ladakhi, A P Tiwary, et al. Application of PLC for Elevator Control Systemp[C]. International Symposium on Deviecs MEMS, Intelligent Systems & Communication (ISDMISC) 2011: 4-7. [2] Programmable Logic Controller User Manual, V. I. Microsystems Pvt. Ltd. [3] L Cheded, M A Mulla. Control of a four-level elevator system using a programmable logic controller[J], International Journal of Electrical Engineering Education, 2002, 39(2): 110-117. [4] 趙燕, 江征風(fēng). 可編程邏輯控制器原理與應(yīng)用[M]. 第2 版. 北京: 北京大學(xué)出版社, 2010. [5] 郭劍暉. 機(jī)械手PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 南昌: 南昌大學(xué). 2012. [6] 李長(zhǎng)久. PLC原理及應(yīng)用, 機(jī)械工業(yè)出版社 [7] 姜培剛, 蓋玉先. 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2003 [8] 楊昌煜, 金廣業(yè). 可編程序控制 器應(yīng)用技術(shù)[M] 北京: 中國(guó)電力出版社, 2003 [9] 王永華，現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù). 第二版. 北京航空航天大學(xué)出版社，2008 [10] 劉美俊, 西門子PLC編程及應(yīng)用, 機(jī)械工業(yè)出版社 指導(dǎo)教師 意 見(jiàn) 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 系意見(jiàn) 系主任簽名： 年 月 日 院意見(jiàn) 教學(xué)院長(zhǎng)簽名： 年 月 日