自动装箱系统课程设计说明书

前言

本次课程设计主要是通过实践环节巩固和加强<机电传动控制>课程所学的知识，掌握课程知识实际应用的能力。

生产线自动装箱系统在自动化生产过程中是常用的终端设备，系统通常由传送带机构、产品检测计数控制和产品装箱运送部件组成。传送带一般采用电动机驱动，包装箱移动机构可以采用电动机驱动，也可以采用液压系统驱动。这个课题由季洁琼、洪玮、殷果、苏小欢、孔建民五个人一起合作完成。从本次课程设计中，我们可以获得综合运用所学的基本理论、基本知识、基本技能，独立分析和解决实际问题的能力；培养应用现代信息技术手段获得信息、利用信息解决问题的能力和相应的思维方式；培养进行科学研究、产品开发等方面的能力；培养严肃、认真、科学的工作作风和勇于进取开拓的创新精神。

由于我们水平有限，设计中存在一些错误和不妥之处，恳请老师批评指正。

第一章课题说明

第一节课题简介

生产线自动装箱系统在自动化生产过程中是常用的终端设备，系统通常由传送带机构、产品检测计数控制和产品装箱运送部件组成。传送带一般采用电动机驱动，包装箱移动机构可以采用电动机驱动，也可以采用液压系统驱动。

本题目针对如图3-5所示自动装箱设备设计相应的电气控制系统。图示自动装箱系统由成直角分布的2条输送带组成，1条输送带输送产品，另一条输送带输送包装箱。产品装箱过程中需要对产品进行计数，每箱为50个产品。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3-1所示。

图3-1 自动装箱系统设备结构图

第二节课程设计目的

《机电传动控制》课程设计为该课程的实践环节，在本课程设计的过程中，通过课程设计实践环节巩固和加强<机电传动控制>课程所学习的知识，掌握课程知识实际应用的能力。使学生能够运用机电传动控制的原理和分析问题，解决问题的方法，并能综合已学知识，进行简单控制系统设计，PLC控制程序设计，增强编程软件使用的能力。

第二章课程设计任务分析

第一节设备机构组成分析

图示自动装箱系统由成直角分布的2条输送带组成，1条输送带输送产

品，另一条输送带输送包装箱。产品装箱过程中需要对产品进行计数，每箱为50个产品。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3-1所示，图3-2为循环图。

图3-1 自动装箱系统设备结构图

图3-2 自动装箱系统设备循环图

第二节设备工作过程分析

自动装箱系统的工作过程如图3-3所示，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。

图3-3 物品输送系统工作过程

第三章控制方案设计

第一节任务分析

自动装箱系统的控制要求，是通过满足自动装箱系统工作要求行成的，控制系统的功能必须满足自动装箱系统所有的工作要求。自动装箱系统的工作要求包含三个方面，工作方式要求，工作过程要求，安全稳定工作要求。

1.自动装箱系统工作方式要求

为保证物品输送系统能够处于正常工作，要求其具备二种工作方式：

1）整机全自动循环工作；

2）输送带能够点动向前调整。

第二节设计主电路

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3-4所示，电器元件明细表如表1所示：

图3-4 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

第三节PLC选型设计

由于PLC控制部分有16个输入通道，13个输出通道，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 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）

第四节I/O分配表

表2 电器元件信号与PLC连接的通道分配表

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

第五节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/O端子接线图，如图3-5所示：

图3-5 I/O端子图

第四章控制流程分析

第一节功能图

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、S20~S25，S30~S31，设计完成的设备自动工作流程图如图3-6所示：