捆扎机电气系统设计及制作

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1、桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 目 录引 言31 绪论41.1可编程控制器在捆扎机中的应用概述41.2捆扎机的发展历史42 FX2N系列PLC性能、程序设计和编程方法介绍62.1三菱FX2N系列可编程控制器性能特点62.2梯形图的经验设计法简介62.3顺序控制设计法简介82.4两种设计法的本质92.5 STL指令的编程方式简介93 PLC的结构和工作原理113.1 PLC的基本结构113.2 PLC各部分介绍113.3基本指令123.4 PLC的工作原理133.4.1 PLC编程方式133.4.2 主要技术性能134 选型144.1 PLC选型的方法144.1.1 机型选择的原则14

2、4.1.2PLC容量选择144.1.3 I/O模块的选择154.1.4确定I/O点及选择PLC164.2 A/D模块选型174.3 电机选型194.4继电器选型194.5接触器选型204.6行程开关选型214.7电缆线选型224.8 传感器的选型225 捆扎机控制系统的设计实现245.1 捆扎机工作原理245.2 设计的基本思路255.3 液压系统255.4 捆扎机的基本动作和运行控制方式255.5 松紧调节和烫头自动控制265.6计数器275.7 保护系统285.8 向PLC中输入程序的过程286 装机过程337 结论37谢辞38参考文献39附录I40附录II45附录III46引 言在我国经

3、济高速发展的今天，工业正在向着全自动化这一目标前进。自动控制在产品捆扎这一方面运用得越来越多，也越来越重要。尤其在纸箱包装这一行业。我国的自动捆扎机从20世纪80年代中期开始发展，最初在书籍、报刊发行部门获得推广，近年来发展异常迅速，已广泛应用于轻工、食品、外贸、百货印刷刷、医药、化工、邮电、纺织等行业。 目前某些生产捆扎机的厂家通过采用国际标准和吸收国外先进技术的特点，在标准水平、设计制造技术和产品质量方面都有了较大的改善，比如永创机械的全自动无人化捆扎机，在质量上达到国外同类设备的先进水平，可自动定位、捆扎、转位，以进行十字型、井字型等花样捆扎，采用微机控制，已实现无人操作的自动捆扎生产线

4、。捆扎机的未来发展趋势在向全自动化、高级化和多样化等方面伸。本设计重点研究的是基于PLC的捆扎机控制系统，采用了日本三菱公司的FX2N系列当中的FX2N-64MR型号可编程控制器，由于捆扎机的工作原理也属于机床设备，所以涉及到很多的动作，本设计中的打包机程序的编制设计采用了顺序控制设计法和经验设计法，顺序控制设计法中采用步进梯形指令（Step Ladder Instruction）STL的编程方法，使得程序简洁且能方便的是维护人员读懂程序，同时用到了FX系列可编程控制器的状态初始化指令IST(Initial State), 更简化了程序的结构设计。1 绪论1.1可编程控制器在捆扎机中的应用概述

5、近几年来可编程控制器(PLC)技术的普遍应用为各种智能型仪器仪表提供了可靠的技术基础,在捆扎机控制系统方面的应用,提高了系统的可靠性和灵活性。与单片机相比,可编程控制器应用广泛,使捆扎机控制系统的开发更加简单、使用更可靠、维护更简便。大大的提高了经济效益。而且发展前景非常乐观。旧机床电气控制部分大多采用继电器控制,这种控制方法中采用众多的电器元件,逻辑布线复杂,故障率高,设备运行可靠性差，且经常发生故障。用PLC能有效地解决这些问题。大大提高了打包机的精度、可靠性、灵活性和工作效率，为各种智能型仪表提供了可靠的技术基础。从而降低了捆扎机的生产成本。在我国捆扎机的种类很多,但大部分的捆扎机是由手

6、工操作或是开关型液压控制系统完成,打包的劳动强度大。所以自动捆扎机的研究发展需要很迫切。对捆扎机控制系统的研究对提升我国包装设备的自主创新、提高国际竞争力、促进工业化发展、提升产品质量具有着重要的影响。1.2捆扎机的发展历史国外生产捆扎机械的国家较多，有美国，日本，德国等。他们的产品在国际市场占有一定地位。60年代以来，新材料逐渐代替传统的包装材料，特别是采用塑料包装材料后，包装机械发生重大变革。超级市场的兴起，对商品的包装提出了更新的要求。为保证商品输送快捷安全，集装箱应运而生，集装箱体尺寸也逐渐实现了标准化和系列化，从而促使包装机械进一步完善和发展我国的捆扎机起步较晚，最先是书籍，报刊的发

7、行部门先应用起来。直到年代末、70年代初，我国的一些单位曾先后试制过纸袋捆扎机和塑料带捆扎机，但由于机器可靠性差等原因而不能获得推广使用。到70年代中期，北京新华书店储运公司，邮电部邮政科学技术研究所等单位在参照国外捆扎机的基础上，研制成功了SK型塑料带机械式自动捆扎机，开始了我国的捆扎机生产。在此基础上，邮电部邮政科学技术研究所于1976年研制成功了YK型塑料带液压式自捆扎机，这种中国首创的塑料带捆扎机械获得了1978年全国科学大会科技成果奖。80年代后期，随着国民经济的突飞猛进，市场对包装机械的需求日趋扩大。在此间期，我国的一大批机床、通用机械、农机行业的企业开始转产从事包装机械的生产。我

8、国捆扎机行业要想实行走出去战略，就必须要建立国际化标准。掌握了国际标准化的主动权就掌握了市场的主动权，我国捆扎机企业标准化的现状在很大程度上阻碍了行业的发展，在国际贸易中不断遭遇壁垒和挫伤。所以，国际标准化的建立亟需上路，而我国也在这方面不断的探索和建设中。国际标准化不仅是在捆扎机技术标准的国际化，更包括捆扎机生产材料的国际化。在国际化标准下，需要我们更新观念，开拓新局面和新市场，更好地走向国际化。2 FX2N系列PLC性能、程序设计和编程方法介绍2.1三菱FX2N系列可编程控制器性能特点FX2N是FX系列中性能最好、速度最高的微型可编程控制器（PLC）。它最大范围的包容了标准特点、程序执行更

9、快、全面补充了通信功能、适合世界各地不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块，可以为工厂自动化应用提供最好的灵活性和控制能力。它的基本指令执行时间为0.08，远远超过了很多大型可编程程序控制器。用户存储器容量可扩展到16K步，最大可扩展到256个I/O点，有多种模拟量输入/输出模块、高速记数模块、脉冲输出模块，以及特殊功能模块和功能扩展板，可实现模拟量控制、位置控制和联网通信等功能。FX2N有3000多点辅助继电器、1000点状态、200多点定时器、200点16为加计数器、35点32位加/减计数器、8000多点16位数据寄存器、128点跳步指针、15点中断指针，这些编程元件对于一般的系统都

10、可满足。 FX2N有128种功能指令，具有中断输入处理、修改输入滤波器时间常数、数学运算、逻辑运算、浮点数运算、数据排序、PID运算、开平方、三角函数运算、浮点数运算、脉冲输出、脉宽调制、BCD与BIN的相互转换、串行数据传送、校验码、比较触点等功能指令。FX2N内装时实钟，有时钟数据的比较、加减、读出/写入指令。FX2N还有矩阵输入、10键输入、16键输入、数字开关、方向开关、7段显示器扫描显示、示教定时器等方便指令。2.2梯形图的经验设计法简介经验设计方法也叫试凑法，经验设计方法需要设计者掌握大量的典型电路，在掌握这些典型电路的基础上，充分理解实际的控制问题，将实际控制问题分解成典型控制电

11、路，然后用典型电路或修改的典型电路进行拼凑梯形图。梯形图经验设计法的步骤如下¡ 分解梯形图程序¡ 输入信号逻辑组合 ¡ 使用辅助元件和辅助触点 ¡ 使用定时器和计数器 ¡ 使用功能指令 ¡ 画互锁条件 ¡ 画保护条件 图2.1 PLC控制系统设计步骤流程图但是用经验设计法设计复杂系统的梯形图，存在着以下问题：1 设计方法很难掌握，设计周期长用经验法设计系统的梯形图时，没有一套固定的方法和步骤可以遵循，具有很大的随意性和试探性，对于各种不同的控制系统，没有一种统一的容易掌握的设计方法。在设计复杂系统的梯形图时，要用大量的中间单