包装印刷某润滑油公司小包装生产线输送系统设计

学号： 毕业设计说明书某润滑油公司小包装生产线三层厂房单线输送系统设计A Small Oil Company Packaging Lines(Three Factory-line) Delivery System Design 学院 机电工程学院 专业 机械设计制造及其自动化 设计时间 2021 年 3 月 9 日至 2021 年 6 月 1 日摘要随着工业自动化水平日益提高，众多工业企业均面临着传统生产线输送系统的改造和重新设计问题。可编程控制器PLC是以微处理器为核心的工业控制装置，它将传统的继电器控制系统与计算机技术结合在一起实现自动化控制的，近年来在工业自动控制、机电一体化、改造传统产业等方面得到普遍应用。作为通用工业控制计算机，其实现了工业控制领域接线逻辑到存储逻辑的飞跃，在世界工业控制中发挥着越来越重要的作用。我们此次要做的任务就是设计一套自动化控制的生产线输送系统设备。而在工程当中，最重要的就是设计一套自动化控制的垂直输送机，其中包括垂直输送机的整体结构、执行结构、驱动系统和控制系统进行了分析和设计。通过以上的设计，到达高效节能、自动化程度高的输送系统。关键词: 输送机，可编程控制器PLC，自动化控制。Abstract With the increasing level of industrial automation, many industrial enterprises are facing the transformation and redesign of the traditional production line transport system. Programmable controller (PLC) is a microprocessor as the core of industrial control devices, it will be the traditional relay control system and computer technology combined together to achieve automatic control, in recent years in the industrial automatic control, electromechanical integration, the transformation of traditional industries etc. to universal application. As general industrial control computer, it is now the leap of connection logic in the field of industrial control to storage logic, and it plays a more and more important role in world industrial control. The task we need to do is to design a set of automatic control production line transportation system equipment. And in the project, the most important is to design a set of automatic control of vertical conveyor, including vertical conveyor is the overall structure, implementation structure, driving system and control system are analyzed and designed. Through the design, to achieve energy efficient, high degree of automation delivery system.Keywords: conveyor programmable controller (PLC) automatic control.目录摘要IAbstractII目录III第一章 绪言11.1 自动化生产线开展状况11.2 PLC的应用及目前的研究现状2第二章 带式输送机概述32.1 带式输送机的应用32.2 带式输送机的分类32.3 各种带式输送机的特点32.4 带式输送机的开展与现状5第三章 带式输送机设计63.1 输送机的布置形式63.2 控制系统的硬件组成63.3 控制系统主要组成局部的选型73.4 控制系统的软件设计7第四章 垂直输送机概述94.1 运输升降机系统概述94.11 运输升降机机械系统的组成94.12 运输升降机的自动控制系统的组成94.13 运输升降机的工作原理和控制要求104.14 运输升降机的电机驱动系统的组成104.15 运输升降机自动化控制系统的组成11第五章 垂直输送机设计135.1 垂直输送机实现所需动作的控制原理175.2 运输升降机自动运行步骤设计255.3 垂直输送机的主要技术参数和强度校核255.31 电动机的选择 h255.32 主轴直径的初步估算265.33 传动链的选择27结论28致谢30参考文献31外文翻译32第一章 绪言1.1 自动化生产线开展状况自动线是能实现产品生产过程自动化的一种机器体系，通过采用一套能自动进行加工、检测、装卸、运输的机器设备,组成高度连续的、完全自动化的生产线，来实现产品的生产，从而提高工作效率。降低生产本钱、提高加工质量、快速更换产品，是机械制造业竞争和开展的根底，也是机械制造业技术水平的标志，它的开展趋势是提高可调性，扩大工艺范围，提高加工精度和自动化程度，同计算机结合实现整体自动化车间与自动化工厂。自动生产线是在流水线的根底上逐渐开展起来的，它不仅要求线体上各种机械加工装置能自动地完成预定的各道工序，到达相应的工艺要求，生产出合格的产品，为了能够实现这个目标，可以采用自动输送和其他一些辅助装置，根据工艺顺序把不同的机械加工装置组成一个整体，各个部件之间的动作是通过气压系统和电气制动系统组合起来的，使它能够实现规定的程序而进行自开工作，这种自开工作的机械装置系统被我们称为自动生产线。现在科学技术日新月异，在工业生产中自动化生产技术也使用得非常的普遍了，并且在电子和机械制造等领域已经研究并生产出许多各种类型的自动生产线，正是因为这些自动生产线的飞速开展和广泛使用，提高了我们的生产效率及产品的质量、改善了工作的条件、降低了能源的损耗、节约了材料等等，在各方各面都获得了显著的效果。在各个不同的应用领域,不同种类的自动线的结构不同，大小也不同，功能也不同，它们根本都包含检测、机械本体、信息处理、输入、输出接口局部以及执行机构等五局部。但是不管哪种自动生产线，在功能上都必须能实现控制、运转、驱动和检测等,并且控制功能是电子装置来完成的。自动生产线在生产中，所有传感器用来检测信号，控制装置再运算、变换、存储其检测信号，再通过其接口电路向执行机构给出指令来实现相应的工作。传感器检测生产线上位置、温度、压力、流量等信号，来让信息处理部件分析处理，驱动功能是液压缸电动机、电磁阀、气压阀、机械手等执行部件实现的。其机械局部是自动生产线的主体局部。自动化生产线是产品生产过程所经过的路线，即从原料进入生产现场开始，经过加工、运送、装配、检验等一系列生产生产线活动所构成的路线。狭义的生产线是按对象原那么组织起来的，完成产品工艺过程的一种生产组织形式，即按产品专业化原那么，配备生产某种产品零、部件所需要的各种设备和各工种的工人，负责完成某种产品零、部件的全部制造工作，对相同的劳动对象进行不同工艺的加工。该自动化模拟生产线，较好地解决了在学校期间，只接触到以单元实验或校外参观实习为主，一些大型的自动化控制站只能看不能操作，达不到理想的教学效果的这个实际接触问题。1.2 PLC的应用及目前的研究现状 1969世界第一台PLC在美国数据设备公司诞生。1975-1976年,德国、日本、美国等将微处理器作为控制器的中央处理单元应用到PLC中，并且去掉磁心存储器改用了集成电路的存储器，结合了微型计算机的技术与电控制器技术，从而实现了可编程控制器的规模集成化，使得处理器更能适用工业环境，更加的可靠，功能也更加强大，更加的灵活，本钱却大大下降，从而使得PLC进入了实用阶段。随着科技的不断进步，PLC的性能也飞速增强，其应用和研究现状主要在以下方面表达:1.控制规模的扩大，控制大型机的规模越变越大，开关量高的到达了几万。2.组成模块的增多，现在PLC己经新增了很多模块，如PDI控制、温度以及运动模块等等。3.开放性和互操作性大大开展，在PLC的开展过程中，制造商为了垄断和扩大各自市场，都各自开展自己的标准，开放是开展的一个趋势，各厂商都意识到这一点，并形成了长时期的妥协与竞争，这一过程还将继续。4.工作速度的提高可以对系统实现实时控制。5.联网的能力增强，由于通信、信息及控制技术的大力开展，联网也得到了的开展，己经可以实现的远程控制。正是由于这些性能、使得工业系统可以实现远程化、自动化、控制信息化及智能化。现在应用在不断前进,尤其在运动控制、模拟量控制及驱动控制上广泛使用，已经成为现在系统工作自动化中最有效的工具之一了。第二章 带式输送机概述2.1 带式输送机的应用带式输送机是连续运输机的一种，连续运输机是固定式或运移式起重运输机中主要类型之一，其运输特点是形成装载点到装载点之间的连续物料流，靠连续物料流的整体运动来完成物流从装载点到卸载点的输送。在工业、农业、交通等各企业中，连续运输机是生产过程中组成有节奏的流水作业运输线不可缺少的组成局部。连续运输机可分为：1具有挠性牵引物件的输送机，如带式输送机，板式输送机，刮板输送机，斗式输送机、自动扶梯及架空索道等。2不具有挠性牵引物件的输送机，如螺旋输送机、振动输送机等。3管道输送机。其中带输送机是连续运输机中是使用最广泛的，带式输送机运行可靠，输送量大，输送距离长，维护简便，适应于冶金煤炭，机械电力，轻工，建材，粮食等各个部门。2.2 带式输送机的分类带式输送机分类方法有多种，按运输物料的输送带结构可分成两类，一类是普通型带式输送机，这类带式输送机在输送带运输物料的过程中，上带呈槽形，下带呈平形，输送带有托辊托起，输送带外表几何形状均为平面；另外一类是特种结构的带式输送机，各有各的输送特点。2.3 各种带式输送机的特点1QD80轻型固定式带输送机 QD80轻型固定式带输送机与TD型相比，其带较薄、载荷也较轻，运距一般不超过100m，电机容量不超过22kw。2DX型钢绳芯带式输送机 它属于高强度带式输送机，其输送带的带芯中有平行的细钢绳，一台运输机运距可达几公里到几十公里。3U形带式输送机 它又称为槽形带式输送机，其明显特点是将普通带式输送机的槽形托辊角由300450提高到900使输送带成U形。这样一来输送带与物料间产生挤压，导致物料对胶带的摩擦力增大，从而输送机的运输倾角可达25。4管形带式输送机 U形带式输送带进一步的成槽，最后形成一个圆管状，即为管形带式输送机，因为输送带被卷成一个圆管，故可以实现闭密输送物料，可明显减轻粉状物料对环境的污染，并且可以实现弯曲运行。5气垫式带输送机 其输送带不是运行在托辊上的，而是在空气膜(气垫)上运行，省去了托辊，用不动的带有气孔的气室盘形槽和气室取代了运行的托辊，运动部件的减少，总的等效质量减少，阻力减小，效率提高，并且运行平稳，可提高带速。但一般其运送物料的块度不超过300mm。增大物流断面的方法除了用托辊把输送带强压成槽形外，也可以改变输送带本身，把输送带的运载面做成垂直边的，并且带有横隔板。一般把垂直侧挡边作成波状，故称为波状带式输送机，这种机型适用于大倾角，倾角在30以上，最大可达90。6压带式带输送机 它是用一条辅助带对物料施加压力。这种输送机的主要优点是：输送物料的最大倾角可达90，运行速度可达6m/s，输送能力不随倾角的变化而变化，可实现松散物料和有毒物料的密闭输送。其主要缺点是结构复杂、输送带的磨损增大和能耗较大。7钢绳牵引带式输送机 它是无际绳运输与带式运输相结合的产物，既具有钢绳的高强度、牵引灵活的特点，又具有带式运输的连续、柔性的优点。目前带式输送机已广泛应用于国民经经济各个部门，近年来在露天矿和地下矿的联合运输系统中带式输送机又成为重要的组成局部。主要有：钢绳芯带式输送机、钢绳牵引胶带输送机和排弃场的连续输送设施等。这些输送机的特点是输送能力大(可达30000t/h)，适用范围广(可运送矿石，煤炭，岩石和各种粉状物料，特定条件下也可以运人)，平安可靠，自动化程度高，设备维护检修容易，爬坡能力大(可达16)，经营费用低，由于缩短运输距离可节省基建投资。目前，带式输送机的开展趋势是：大运输能力、大带宽、大倾角、增加单机长度和水平转弯，合理使用胶带张力，降低物料输送能耗，清理胶带的最正确方法等。我国已于1978年完成了钢绳芯带式输送机的定型设计。钢绳芯带式输送机的适用范围：1适用于环境温度一般为-4040C；在寒冷地区驱动站应有采暖设施；2可做水平运输，倾斜向上(16)和向下(100120)运输，也可以转弯运输；运输距离长，单机输送可达15km；3可露天铺设，运输线可设防护罩或设通廊；4输送带伸长率为普通带的1/5左右；其使用寿命比普通胶带长；其成槽性好；运输距离大。 2.4 带式输送机的开展与现状 长距离、大运量、高速是带式输送机的最新开展方向。与其他运输设备(如机车类)相比，带式输送机不仅具有长距离(单机长度可达5000米，而且可以实现多机进行串联搭接，运距可达206km )、大运量、连续运输的特点，而且运行可靠，易于实现自动化和集中控制，经济效益十清楚显。带式输送机运行维护费用远远低于公路汽运方式，而且只要生产时间超过5年，带式输送机输送方式比公路汽运的总投资要小得多，所以在企业的生产过程中，凡能实现带式输送机输送的场合，一般都采用连续的带式输送机输送。与其他设备相比，带式输送机有以下优点：(1) 输送物料种类广泛；(2) 输送能力范围宽；(3) 输送线路的适应性强；(4) 灵活的装卸料，可以灵活实现一点或多点受料或卸料；(5) 可靠性和平安性高；(6) 费用低。第三章 带式输送机设计3.1 输送机的布置形式 电动机通过联轴器、减速器带动传动滚筒转动或其他驱动机构，借助于滚筒或其他驱动机构与输送带之间的摩擦力，使输送带运动。带式输送机的驱动方式按驱动装置可分为单点驱动方式和多点驱动方式两种。 通用固定式输送带输送机多采用单点驱动方式，即驱动装置集中的安装在输送机长度的某一个位置处，一般放在机头处。单点驱动方式按传动滚筒的数目分，可分为单滚筒和双滚筒驱动。对每个滚筒的驱动又可分为单电动机驱动和多电动机驱动。因单点驱动方式最常用，但凡没有指明是多点驱动方式的，即为单驱动方式，故一般对单点驱动方式，“单点两字省略。 单筒、单电动机驱动方式最简单，在考虑驱动方式时应是首选方式。在大运量、长距离的钢绳芯胶带输送机中往往采用多电动机驱动。3.2 控制系统的硬件组成 (1) 为到达工艺上提出的要求，在与机械设计配合的根底上，我们对电气及自控方面提出了如下的方案: 为了满足灌装精度和速度的要求，在灌装局部，我们采用了以司服电机作为主电机的定容式灌装设计，因为司服电机控制系统具有控制精度高、速度快、稳定和调整设定方便等特点。而在容器灌装前后的输送局部采用了直线式设计;传送带局部采用了变频调速控制;并且设计了一套自动的滑动分桶器，与传动带配合来到达将灌装后的半成品与空容器快速分开并将其带离灌装机的目的。 采用直线定容式灌装的设计，最大限度的节省了产品换型时间，提高了生产机动性和工作效率。 根据不同产品的温度特性通过PLC程序模块的设计和选择，可以完成自动调容的要求。 对于环保的要求，我们是通过软件和硬件的设计共同完成的，硬件上我们采用了司服电机控制系统和变频调速控制，与硬件相配合在软件上我们设计了各种速度及灌装过程中每个阶段的加速度和减速度的分别调整，这样我们就可以根据实际情况将设备调整到适宜的状态，杜绝溅油、冒油的现象。 为了适应网络控制的要求，我们采用了具有网络功能，并且稳定性较好的西门子S7-300 PLC控制系统。 在操作方面我采用每台设备可利用触摸屏进行单独操作，或者通过联网的计算机系统进行集中控制和监控，操作界面非常直观，使操作更加简便高效。3.3 控制系统主要组成局部的选型 PLC系统的选择:系统采用了SIEMENS公司生产的S7-300系列PLC，由1个CPU315-2DP模块、2个接口模块IM365、模拟量输入输出模块SM335和模拟量输出模块SM332、2个高速计数模块FM350、4个数字量输入模块SM321、3个数字量输出模块SM322组成了双层机架的硬件组态结构。采用西门子的PLC系统是因为在CPU上同时集成了独立的MPI和PROFIBUS-DP接口，不但可以方便的与人机设备相连，并且可以非常简单的实现设备之间及设备与PC之间的联网，具有强大的网络功能;另外西门子的PLC S7-300系统还具有各种功能强大的模块可以选择，使用稳定。具有较高的性价比，非常适合在包装机械上应用。 灌装主电机及其控制系统:我们选择了德国的SEW公司的MOVIDRIVE驱动器及带编码器反响的电机系统，并采用电流矢量控制模式，通过丰富的参数设定来实现更高的控制精度和动态相应。输送系统的变频调速控制:我们采用了丹麦Danfoss公司的VLT5000型变频器。因为他们都是相关领域内的国际知名的专业生产企业，产品技术领先，在恶劣的生产环境下能够长期稳定的运行。 操作界面:西门子的触摸屏TP170A 设备控制网络采用了西门子的PROFIBUS-DP 系统，将整条生产线的四台主要设备和工程师管理PC系统通过PROFIBUS电气中继器和无微处理器CP5611连接为一个完整的PROFIBUS网络，实现了生产线的实时监控和动态管理。3.4 控制系统的软件设计 (1) 西门子模块化编程介绍 西门子S7-300 PLC 采用SETP7编程软件，SETP 7为程序设计提供了三种方法:线形化编程、模块化编程、结构化编程。其中模块化编程是把程序分成假设干个程序块，每个程序块含有一些设备和任务的逻辑指令。在组织块(OB1)中的指令决定控制程序的模块的执行。模块化编程中的功能(FC)或功能块(FB)控制着不同的过程任务，这些块相当于主循环程序的子程序。这种编程方法非常易于几个人同时编程，并且易于程序的调试和故障的查找。另外每次循环中不是所有的块都执行，只有需要时才调用相关的程序块，CPU得到了更有效的利用。因此我们在软件编程时采用了模块化编程方法，将大的任务分解成相对独立的小任务先分开进行编写和检测，最后统一下载调试，大大的提高了程序编制和调试的速度。 (2) 软件编程步骤 描述和分析控制过程的具体的任务，并分成多个简单的小任务; 绘制机械动作控制流程图; 对S7-300 PLC 进行硬件组态和PROFIBUS网络的组态; 为每个任务模块分配输入和输出点; 为每个任务模块编制程序，并分别进行测试和修改，直到所有的任务模块都完成;第四章 垂直输送机概述4.1 运输升降机系统概述 在工厂中经常看见一些升降机械，这些升降机械很多由工频电机直接带动运行，电气控制局部一般都很简单，多数采用人工手动控制或采用继电器控制方式。这些升降机械存在一些明显的问题，如启动停止和运行不平稳，升降运动过程动作不可靠，自动化程度不高，故障率较高，设备能耗高，无法应急运行，存在平安隐患等等。基于这些问题使得这些升降机械很难在工厂生产中发挥高效率的作用，同时也使得国内这些生产的升降机械无法与进口的自动化生产线配套使用，也无法根据实际的生产需要转换和调整升降机械的动作方式和工作顺序。随着变频技术和PLC控制技术的开展，工厂中的自动化生产线也越来越多，由于一些行业的生产工艺的要求或是由于生产车间和场地的特殊情况，要求一些生产线需要配置相应的物件提升装置。 通过本次简单设计过程，可以了解到在现实生产中的根本控制思想。认识到假设要到达所设计的目的，不仅要做到知识的严谨，还要综合考虑所可能遇到的各种情况以及所处的环境。在运行的过程中，由于环境的不同可能得到不同的结果。因此，在现实生产过程中，要全面考虑设计所要到达的目的，最重要的还要将环境与所设计结合起来，才能可能到达设计的目的。4.11 运输升降机机械系统的组成 运输升降机的机械系统由升降机入口和出口传输机构，轿箱内部吊篮传输机构，轿箱升降机构，升降机厅门平安机构和升降电机平安抱闸机构组成。 升降机入口和出口传输机构用于将生产线上的产品向升降机内或升降机外传送。轿箱内部吊篮传送机构用于将产品传入或传出轿箱。轿箱升降机构用于提升升降机轿箱或下降升降机轿箱。升降机厅门平安机构用于在升降机轿箱升降过程中关闭升降机井厅门入口，防止平安事故发生。升降电机平安抱闸机构用于在升降机轿箱停止运动时抱住升降电机主轴，防止升降机轿箱在停止运动时发生上下滑动，防止由此而产生的平安事故。4.12 运输升降机的自动控制系统的组成 运输升降机的自动控制系统由程序逻辑控制器PLC，外部光电传感器，触摸屏，变频驱动器，声光报警灯和检修手动盒等元气件组成。 程序逻辑控制器PLC采集外部输入点的输入信号，如启动停止信号，各个光电传感器的状态信号，各限位开关的输入信号，人机界面上的输入信号，经过逻辑判断和运算后输出相应输出信号，控制电气系统中的相应交流接触器和变频器动作。来完成将一层楼的产品自动的转移到另外一层楼的生产线上。4.13 运输升降机的工作原理和控制要求 运输升降机的工作状态分为自动运行状态和检修操作状态，两个工作状态相互独立彼此分开。当升降升降机处于自动运行状态下时，要求检修操作盒的所有按钮无效，同样当设备处于检修状态下时要求来自系统外部的控制信号无效，此时系统只能通过检修手动盒点动检修。 在自动运行时要求升降机能够将一层楼的产品自动的传送到另外一层楼的生产输送带上，并自动返回到出发点进行下一个工作周期。这个过程当中要求PLC能根据外部生产线的速度自动调节升降机的运转速度。要求升降机的轿箱能够准确平层，能够判断进出口堵塞情况的发生，能够自动的连续点动正反转，以自动消除进出口的堵塞现象，减少不必要的停机发生。同时要求升降系统能够多楼层多顺序的传送运行，能根据生产需求调整传送方向。要求系统有可靠的平安保护，能防止设备平安事故的发生。要求设备具有应急运行功能，减少因设备故障造成的生产线停机。 在操作上要求通过人机界面能够方便地修改参数，记录生产情况和报警信息，要求在触摸屏上复位报警和点动功能。能够设置管理人员密码，能够记录生产批次和生产数量，具有历史数据查询功能。4.14 运输升降机的电机驱动系统的组成 本系统硬件由三相交流鼠笼式电机、西门子MM420系列通用型变频器、西门子S7-200 226CPU的PLC、交流接触器组成。 设计要求：可以根据生产线的实际情况，来设计上述各输送带和升降机升降机构驱动电机的功率大小。本设计中采用升降机输入口，升降机输出口和吊篮电机都为0.75KW的三相交流鼠笼式电机，设计升降机升降机构电机为1.5KW三相交流鼠笼式电机。各个电机功率可以根据实际的情况来设计，但在设计升降机入口，升降机出口和吊篮内输送带电机时，要求将这三处的输送带驱动电机功率设计为一样大小。这样设计的目的在于，因为升降机在一二楼之间来回运动运送产品，但一二楼的入口传送带和出口传送带的工作状态为二选一。即当其中一个输送带的电机处于工作状态下，另外一台电机那么处于停止的状态。这样就可以使用一台变频器来驱动多个楼层升降机入口或出口的输送电机，以到达减少机械系统设备的投入。吊篮内输送带的驱动电机和变频器的功率尽量选择和升降机出入口输送带驱动电机同等功率，这样做的目的在于减少变频器和输送带驱动电机的型号差异，方便设计，同时也方便安装、调试和以后的设备检修与维护。升降机升降机构的驱动电机和变频器的功率容量根据产品的实际质量、升降机构的机械效率和平安系数来确定。所有升降机上使用的变频器选用西门子MM420系列通用型变频器。 方案选择：电机变频驱动系统和工频驱动系统 结构示意图如图21所示。 说明：图21中1、2和3为西门子MM420系列变频器，、和分别为运输升降机1楼入口输送带电机、二楼出口输送带电机、轿箱吊篮输送带电机和升降机构电机。PLC为西门子S7-200 226CPU，112为交流接触器。所有的变频器和交流接触器工作状态都由PLC集中控制完成。 设计改进：为了防止工频正反转输出时发生短路事故，在工频正反转输出的交流接触器上实施电气和机械互锁的平安措施。为了防止变频器输出时和工频输出短接，或者为了防止4.15 运输升降机自动化控制系统的组成 运输升降机的工作状态：自动状态和维修工作状态。这两种工作状态互相独立、彼此分开，目的在于确保控制回路的输出的唯一性，防止发生类似双线圈输出的情况，杜绝事故的发生。 升降机自动化控制系统的组成：整个升降机自动化控制系统的组成由核心控制元件PLC、空气开关、电机马达开关、交流接触器、触摸屏、开关、按钮、指示灯、报警器和外部光电传感器等元部件组成。其中由面板旋钮开关或带锁的钥匙旋钮开关选择整个系统的工作状态，通过状态平安继电器的得电或失电来区分自动运行和手动运行的输出电源的通和断。这样就使得系统只有在自动运行状态下时PLC的输出端子才有输出电压，当系统在手动运行状态下时，PLC输出端子上无输出电压。马达开关作用为当系统指令电机以工频方式工作时，起到保护电机的作用。人机界面能够方便操作人员对设备进行操作和监控，同时实时显示设备工作状态，记录生产产量和班产批次等历史数据。报警灯由多级柱装灯塔组成，不同颜色代表不同意义。设备外部设有多个光电传感器，向PLC传输外部状态信号，指示自动升降机的工作状态。自动化控制系统中的平安局部的紧急停止按钮拥有最高的设备输出中止权，即无论在手动还是自动状态下，只要紧停按钮被按下，设备都会立即停止任何动作。升降机井除了在高处和低处安装了感应升降机吊篮位置的光电传感器，还在井架极限高位和极限低位安装了机械式的行程限位开关，确保升降机轿箱不发生冲顶和撞底的事故。在1楼升降机进口输送带和2楼升降机出口输送带上分别安装有1个光电传感器，用来检测运输的产品。在轿箱吊篮内输送带上安装有2个光电传感器，用来检测运输产品的进出情况。 控制柜设计方案：由于生产线的情况决定了在运输升降机的自动化控制系统中需要设立主控制柜和现场分控制箱。在主控制柜内安装所有空气开关，马达开关，PLC，触摸屏，塔式报警灯等元气件，在现场分控制箱上安装自动状态系统停止旋钮开关。手动检修操作盒采用移动式手持盒，所有手动按钮相互连锁，并且都为点动按钮。具体见如下示意图。第五章 垂直输送机设计对电机输送机的根本要求是能快速、准确地拾-放和搬运物件，这就要求它们具有高精度、快速反响、一定的承载能力、足够的工作空间和灵活的自由度及在任意位置都能自动定位等特性。设计电机输送机的原那么是:充分分析作业对象(工件)的作业技术要求，拟定最合理的作业工序和工艺，并满足系统功能要求和环境条件;明确工件的结构形状和材料特性，定位精度要求，取、放、搬运时的受力特性、尺寸和质量参数等，从而进一步确定对输送机结构及运行控制的要求;尽量选用定型的标准组件，简化设计制造过程，兼顾通用性和专用性，并能实现柔性转换和编程控制.本次设计的输送机是通用电机上下料输送机如图3-2所示，是一种适合于成批或中、小批生产的、可以改变动作程序的自动搬运或操作设备，动作强度大和操作单调频繁的生产场合。它可用于操作环境恶劣的场合。图5-1 装配图图5-2 爆炸图图5-3 支架5.1 垂直输送机实现所需动作的控制原理 此输送机采用了日本的三菱的可编程控制器来对输送机进行控制而且是与原来输送带的控制系统是分开的，此控制系统采用单独的一台三菱的PLC进行控制。3.5.1输送机实现所需动作的I/O分配表如表5-1所示，状态转移图5-4所示，梯形图 如图5-5图5-8所示。表5-1 I/O分配表 图5-4 状态转移图图5-5 梯形图图5-6 梯形图 图5-7 梯形图 图5-8 梯形图PLC程序如下：LD M8002 SET S0STL S0LD X0AND X2AND X7SET S20STL S20OUT Y4LD X6SET S21STL S21OET Y1OUT K0 T30LD T0SET S22STL S22OUT Y1OUT T1 K70LD T1SET S23STL S23OUT Y7LD X3SET S24STL S24OUT Y2LD X4SET S25STL S25OUT Y5LD X10SET S26STL S26OUT Y0OUT T3 K70LD T3SET S27STL S27OUT Y3LD X5SET S28OUT Y6STL S31OUT Y0OUT T4 K40LD T4SET S32STL S32OUT Y3LD X2SET S33STL S33OUT Y6LD X10SET S34STL S34OUT Y4LD X5SET S35STL S35OUT Y1OUT T5 K70LD T5SET S36STL S365.2 运输升降机自动运行步骤设计 运输升降机将产品从二楼向一楼输送，再返回二楼。为了有效的运用PLC的内部空间和程序设计的简单全面，整个控制程序采用西门子专用的步进控制程序语言编写。具体步骤如下。 第一步：2楼生产线使能，系统判断吊篮位置PS5/PS6，传送第一件货物进入吊篮。同时传送第二件货物到2楼进口输送带上等待下一传送周期(PS1被第二件货物挡住后停止前行)吊篮电机正转。 第二步：判断升降机构是否可以升降吊篮入口光电传感器PS2是否由货物挡住，向下降升货物至一楼。升降电机正转 第三步：判断一楼出口输送带是否堵塞PS4是否被挡住,向升降机外输送货物。吊篮电机反转 第四步：判断升降机构是否可以升降吊篮入口光电传感器PS2是否由货物挡住，向上返回2楼。升降电机反转5.3 垂直输送机的主要技术参数和强度校核5.31 电动机的选择 在工业上一般采用三相交流电动机，Y系列三相交流异步电动机由于具有结构简单、价格低廉、维护方便等特点。一般用于空气中不含易燃、易炸或腐蚀性气体的场所。适用于电源电压为380V无特殊要求的机械上，如机床、泵、风机、各种运输机、搅拌机、农业机械等。故在本输送机的设计中优先考虑。电动机的结构有开启式、防护式、封闭式和防爆式。在此可选用封闭式的电动机。综合考虑各因素可选用Y系列全封闭式自扇冷式笼型三相异步电动机。 1、确定电动机的转速 同一功率的异步电动机有同步转速3000、1500、1000、750 r/min 等几种。一般来说，电动机的同步转速愈高，磁极对数少，外阔尺寸小、价格低；反之，转速愈低，外阔尺寸愈大，价格愈高。由于工作机滚筒的转速很低，所以不易选用高速电动机，一般应选择同步转速为1000或1500 r/min的电动机。 2、电动机功率的选择 选择的原那么：功率选得过小，不能保证工作机的正常工作或使电动机长期过载而过早损坏；功率选得过大，那么电动机价格高，且经常不在满载下运行，而且功率因数很低，造成浪费。对于长期连续工作，载荷较稳定的机械，可根据电动机所需的功率Pd 来选择，而不必校验电动机的发热和启动力矩，选择时应使电动机的额定功率PN稍大于电动机的所需功率Pd 。由上面计算可知电动机的所需功率为：Pd=1.2 KW ,所以我们应选择电动机的同步转速为1500或1000 r/min ，功率为2.2 KW。5.32 主轴直径的初步估算轴是组成机械的一个重要零件。它支撑着其他转动件回转并传递转矩，同时它又通过轴承和机架联接。所有轴上部件都围绕轴心线作回转运动，形成了一个以轴为基准的组合体-轴系部件。输送机主轴主要受弯矩和转矩。所以按弯转合成力矩初步估算轴径。初步估算轴径： 选择轴的材料为40Cr 或 35SiMn、经调质处理。材料力学性能数据如表5-2所示，计算出来的轴参数表如表5-3所示。 表5-2 材料力学性能表毛坯材料硬度(HB)抗拉强度b MPa 屈服点sMPa弯曲疲劳强度-1MPa扭转疲劳强-1MPa=200217-155650360270155E=2.15x10e5Mpa 表5-3 轴参数表轴的材料Q23540Cr 35SiMn/N mm-212204052A16013510698注：当弯矩相对较小或只受转矩时，取较大值，A取较小值；反之取较小值，A取较大值。由于结构设计需采用实心轴结构，所以按照实心轴的许用切应力的计算公式：d (5T/ ) (1/(1-4) 或： d A(P/n) (1/(1-4) 其中： d 轴的直径mm T-轴传递的额定转转矩N.mm P 轴传递的额定功率kw n 轴的转速 r/min n=300r/min 轴材料的许用切应力MPa，见表38.3-2 取=20 A 按而定的系数，见表38.3-2取A=98空心圆轴的内直径d0与外直径d之比。由实心轴的计算公式可得 dmin=A =98=18.44mm故初取轴径为: d=18mm由机械零件设计手册第13章按上式计算的轴径，未考虑键槽对轴强度的影响，假设开一个键槽那么轴径增大3%7%，经计算得：d=18.5419.12mm故主轴直径取d=18mm。5.33 传动链的选择垂直输送机采用的是链传动，链传动与带传动相比：链传动没有弹性滑动和打滑的现象，因此它能保持准确的平均传动比，传动效率较高；又因链条不需要像带那样张的很紧，所以作用与轴上的径向压力也比较小；在同样使用条件下，链传动结构更为紧凑。同时链传动能在高温及速度较低的场合下工作。 链传动与齿轮相比：链传动的制造与安装精度要求较低，本钱低廉;在远距离传动大中心距时候，其结构比齿轮传动轻便的很多。 链按照用途不同，可分为起重链、曳引链和传动链三大类。起重链主要用于起重机械中提起重物，其工作速度n0.25m/s；曳引链主要用于链式输送机中提升重物，其工作速度n4m/s；传动链用于一般机械中传递运动和动力，通常工作速度n15m/s。 传动链有齿形链和滚子链两种。 齿形链利用特定齿形的链片和链轮相啮合来实现传动的，是用销轴将多对具有60角的工作面的链片组装而成。链片的工作面与链轮相啮合。为防止链条在工作时从链轮上脱落，链条上装有内导片或外导片。啮合时导片与链轮上相应的导槽嵌合。故又称无声链传动。齿形链允许的工作速度可达40m/s，但制造本钱高，重量大，故多用于高速或运动精度要求较高的场合。 套筒滚子链由内链板、外链板、套筒、销轴、滚子组成。外链板固定在销轴上,内链板固定在套筒上，滚子与套筒间和套筒与销轴间均可相对转动，因而链条与链轮的啮合主要为滚动摩擦。套筒滚子链可单列使用和多列并用,多列并用可传递较大功率。套筒滚子链比齿形链重量轻、寿命长、本钱低。在动力传动中应用较广。 套筒滚子链和齿形链链轮的齿形应保证链节自由进入或退出啮合，在啮入时冲击很小，在啮合时接触良好。 由于我们传动速度要求不快，考虑到经济性应选用滚子链。结论 通过润滑油生产线的PLC控制毕业设计，掌握了什么是设计程序，设计程序工作的根本过程及各阶段的根本任务，熟悉了设计程序总流程图，加深了对PLC的理解，课本上的知识是机械的，外表的。通过努力把课本上的知识变得更为简单，对实验原理也有了更深的理解。通过这次毕业设计，使我更为全面系统的了解PLC的构造原理和根本实现方法。把课本的知识变得生动有趣，激发了我们的学习积极性，把学过的原理加以强化，把课堂学过的知识通过自己的设计程序表示出来，加深了对理论知识的理解。现在通过自己的动对手做实验，理论联系实际，对PLC的原理认识更加深刻。在调试时应该很仔细，一步一步调试下来，做到准确无误。在设计的过程中我还得到了指导老师的帮助与意见。在学习的过程中，不是每一个问题都能自己解决，向老师请教或向同学讨论是一个很好的方法，不是有句话叫做思而不学者殆。做事要学思结合。通过本次设计，让我很好的锻炼了理论联系实际，与具体工程、课题相结合开发、设计产品的能力。既让我们懂得了怎样把理论应用于实际，又让我们懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。在本次设计中，我们还需要大量的以前没有学到过的知识，于是图书馆和互联网成了我们很好的助手。在查阅资料的过程中，我们要判断优劣、取舍相关知识，不知不觉中我们查阅资料的能力也得到了很好的锻炼。我们学习的知识是有限的，在以后的工作中我们肯定会遇到许多未知的领域，这方面的能力便会使我们受益非浅。在设计过程中，总是遇到这样或那样的问题。有时发现一个问题的时候，需要做大量的工作，花大量的时间才能解决。自然而然，我的耐心便在其中建立起来了。为以后的工作积累了经验，增强了信心。 现在企业的经营理念都是本着节约本钱，缩小生产过程中的必要劳动时间，以此来赚取更高的利润。运用此PLC程序控制生产线流水的运行，能够更快更有效的提高产品的灌装速度，同时软件设计中可考虑自动黏贴标示的控制，无需人工对此进行操作。程序运用上升沿加法处理指令和减法处理指令，经根据检测到的信号自动计算空瓶数与满瓶数，记录到相应的存储器中，整个过程简便快捷，为企业节约劳动力，降低生产本钱。毕业设计使我意识到只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，才是正确的，才能提高自己动手能力和独立思索的能力。同时对于PLC开展历史、强大功能、应用领域以及系列知识得到了大概的系统认识，也初步了解了一个完整的系统开发的过程，毕业设计对于创造思维的培养和开发能力的锻炼有很大的帮助。在编程过程中，领略到了熟能生巧的含义。编程不仅要求有良好的根底，而且要求对各种程序有深刻的了解，同时深切感受到团队合作的重要性，尤其是在查资料的过程中，人多力量大，大家一起努力，查找资料的效率就提高了许多，大家在一起探讨，相互学习，分工细化，互相提高，解决问题的速度就快多了。 老师知识的帮助，经验的传授，也是我这次设计的一道美丽的风景线，真正起到了抛砖引玉的目的。毕业设计让我的动手能力得到了大大的锻炼，解决实际问题的能力得到了大大的提高，为即将开始的学习和工作奠定了一定的根底。在此，非常感谢蔡老师对我的帮助和悉心的指导。致谢 时光荏苒，岁月如梭，不知不觉大学生活已接近尾声，四年多的努力与付出，随着本次毕业设计的完成，将要画下完美的句号。 本毕业设计是在蔡老师的悉心指导下完成的，从课题选择到具体的写作工程，设计初稿与定稿无不凝聚着老师的帮助，在我的毕业设计期间，蔡老师为我提供了种种专业知识上的指导和一些富于创造性的建议。指导老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅使我掌握根本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处事的道理。在此，我谨向指导老师表示崇高的敬意和忠心的感谢！ 在临近毕业之际，我还要借此时机向在这四年给予我诸多教诲和帮助的各位老师表示由衷的谢意，感谢他们四年来的辛勤栽培，不积跬步何以至千里，各位任课老师认真负责，在他们的细心帮助和支持下，我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以表达，顺利完成毕业设计。 同时，在设计过程中，我参考了有关的书籍和论文，在这里一并向有关的作者表示感谢。参考文献1朱世强 王宣银. 机器人技术及其应用 .浙江.浙江大学出版社.2004.P1P60.2吴广玉 姜复兴. 机器人工程导论.哈尔滨.哈尔滨工业大学出版社.1988. 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P1P276.外文翻译Implementation of cross-generation automation transportation system in the TFT-LCD industryAbstract This study introduces a novel cross-generation automation transportation system (ATS) model to implement production manufacturing systems in the thin-film-transistor liquid-crystal-display (TFT-LCD) industry. The proposed cross-generation ATS model describes the construction of each generation system to implement production requirements and follow a fixed cycle.