摘要：所設計的是方便面五袋包裝機械，其功能是將單袋方便面每五袋分成一組，以便進行五袋包裝。機械傳動系統(tǒng)分為供面、分面和撥面3個部分。供面部分采用同步帶傳動，分面部分采用鏈傳動，撥面部分采用氣動傳動。控制系統(tǒng)則采用PLC進行自動控制。

      關鍵詞：包裝PLC 控制 氣動

     入”是方便面生產(chǎn)和包裝流水線上的一個獨立環(huán)節(jié)。“五袋入”方便面包裝機所完成的任務就是將上一環(huán)節(jié)傳送來的單袋方便面每5袋分成一組，然后送到下一環(huán)節(jié)，以便將這5袋方便面包成一大包。用戶對此包裝機提出的生產(chǎn)速度要求是40包／min，即1分鐘包裝40大包（每大包有5袋方便面）。本包裝機的設計包括機械傳動系統(tǒng)設計、氣動設計和PLC控制系統(tǒng)設計。

1 機械傳動系統(tǒng)設計

   機械傳動系統(tǒng)所完成的任務是，確定方便面所走的路線，如何供面，如何將單袋方便面每5袋分成一組，分完后又如何將一組一組的方便面送到下一環(huán)節(jié)。為此，機械傳動部分分為供面部分、分面部分和撥面部分。

    供面部分：如圖1所示。上下兩層均采用雙排帶傳動，方便面一袋一袋從入口進入，在兩帶之間被傳送，末端安裝了加速輪，使方便面的傳送速度瞬間增加，從而將方便面射出。在傳送帶的上方，包裝了兩個紅外傳感器，用來檢測是否有缺面現(xiàn)象發(fā)生。紅外傳感器1有信號，而紅外傳感器2無信號時，就表明發(fā)生了缺面現(xiàn)象。

 

　

 

    分面部分：采用鏈傳動，鏈上裝有一塊塊的隔板，如圖2所示。每兩塊隔板間盛一袋方便面。從供面部分射來的方便面，首*入到右側鏈輪處的小格中，在電機Ml的帶動下被傳送至撥面口。紅外傳感器3用來檢測撥面口處是否供足了5袋方便面。

 

   撥面部分：采用兩個氣缸——夾緊缸和送進缸，如圖3所示。夾緊缸用于驅動撥叉，將5袋方便面夾持住，送進缸用于將夾持住的方便面送出
到下一個環(huán)節(jié)。兩個氣缸自身均帶有磁環(huán)結構（磁性開關），當活塞到達某一磁性開關的位置時，就會發(fā)出電信號，從而通過控制氣缸上兩個磁性開關的位置可以得到想要的行程。

2 氣動系統(tǒng)設計

     實際上，該氣動系統(tǒng)就是撥面部分的控制部分，其機械示意圖已經(jīng)介紹過了（見圖3）。動作分析：當撥面口上供足5袋方便面時，夾緊缸活塞桿伸出，夾持住5袋方便面，然后送進缸活塞桿伸出，將5袋方便面推出。到位后，夾緊缸和送進缸活塞桿同時縮回到初始位置，等待下一個循環(huán)。所以兩缸的動作順序為：

 經(jīng)過x—D線圖分析，易知該系統(tǒng)屬無障系統(tǒng)，并通過邏輯原理圖的分析zui終得到如圖4所示的氣動控制線路原理圖。其中，單向節(jié)流閥3用于調節(jié)氣缸的動作速度，減壓閥4用于控制回路的氣壓，雙電磁換向閥5用于控制氣缸換向，手動閥6用于故障檢測和維修。

3 PLC控制系統(tǒng)設計

3．I 控制要求分析

    按照用戶要求，本包裝機應達到的生產(chǎn)速度為40包／min（200袋／min），則每包所用時間為60s／40包=I．5s／包。分面板走5格停頓1次，走5格所用時間設為tl，停頓時間設為t2，則tl+t2=I．5s，現(xiàn)擬定tl=Is，t2=0．5s夾緊缸夾緊和送進缸將方便面送出分面板所用時間不超過0．5s，夾緊缸夾緊、送進缸送進以及夾緊缸松開、送進缸撤回所用的總時間不超過I．5s。分面板走5格所用時間為t。=Is，則每走I格所用時間為Is／5=0．2s，也就是單袋射面速度為0．2s／袋。

    經(jīng)以上控制要求分析，可得到如下結論：

· 分面板電機的速度設定應保證l s內分面板走5格；

· 輸送帶電機的速度設定應保證0．2s內送出1袋方便面；

· 兩氣缸的動作速度應保證工進時不超過0．5s，工進和返程總時間不超過1．5s。

3．2 輸入／輸出點數(shù)的確定及PLC的選擇輸入點數(shù)：氣缸的4個磁性開關，3個紅外傳感器，1個急停按鈕，1個故障排除按鈕；另外，考慮到調試及檢測和維修，需要1個手動和自動工作方式的切換按鈕，在手動工作方式中，還需要1個電機啟動按鈕，4個氣缸動作控制按鈕。輸入點數(shù)總共為15個。

    輸出點數(shù)：電磁換向閥的4個電磁鐵，輸送帶電機及制動2個輸出，分面板電機及制動2個輸出，加速輪電機1個輸出，缺面時的報警輸出1個。輸出點數(shù)1O個。

    PLC選擇：考慮到設計過程中有可能增加I／O設備及以后生產(chǎn)工藝的可能變化和可靠性的要求，I／O點數(shù)需要留出一定的裕量。Omron公司的CPM1A一40CDR—A—V1型PLC輸入點數(shù)為24點，輸出點數(shù)為16點，經(jīng)濟可靠，滿足要求。

3．3 程序編制

    給各個輸入設備和輸出設備分配好I／O地址后，即可根據(jù)系統(tǒng)的動作要求編寫程序了。該程序的主程序流程圖如圖5所示。對于缺面現(xiàn)象，用中斷來進行處理。當缺面現(xiàn)象發(fā)生時，紅外傳感器1使00300位置位，紅外傳感器2使00301位復位，這樣整個003通道的值為1。通過指令CMP（20）將003通道的值與立即數(shù)#1作比較，當二者相等時（即缺面現(xiàn)象發(fā)生），標志位25506自動置位，進而觸發(fā)中斷，執(zhí)行中斷子程序。急停時，使各個輸出位均復位。

 

4 結束語

    本文完成了基于氣功和PLC控制的“五袋人”方便面包裝機的設計。系統(tǒng)經(jīng)試驗已通過調試。當然，經(jīng)過對硬件和軟件作稍微的變動，還可以完成“六袋人”、“七袋人”、“Ⅳ袋人”的包裝功能，不僅僅對方便面，對其他食品或藥品等類似包裝也適用。