基于PLC的果类包装机自动控制系统设计

摘要Ⅰ基于PLC的果类包装机自动控制系统设计摘要：随着技术的进步和消费需求的增加，人们越来越关注产品的外观包装问题。对果类产品的包装要求也越来越高，近年来人们对可以实现自动包装果品的包装机也越来越期待。本次设计的目的是可以开发出一种减少人工成本的全自动果品包装机，本次设计是基于PLC开发的，因此也是PLC应用技术研究的重点。

本次设计开发的水果产品包装机，根据需求可完成水果产品的输送、灌装、封口、袋体切割等功能，。

包装机的可控制程度较高。

参变量可以通过交互界面设置，总控系统可以根据控制信号的反馈做出反应，从而使各部位自动地完成相应的动作。

该系统用三菱PLC作为为控制核心，选择伺服电机作为负载，可自动完成水果的输送、灌装、封口、切袋等动作，实现各部位之间的相互配合，完成包装过程。

使用PLC作为控制器可以省去很多麻烦、机器的成品的安装和调试也很简便。

本文介绍了包装机的整体结构及工作原理，并对主要部分的组成作了简要说明。最后对系统各组成部分零件做了详细地论述，包括运动控制部分、伺服电机驱动系统部分。

最后通过软件模拟更直观的表现出本次设计的机器适应性强，工作效率高。关键词；果类产品自动包装机，传送，填充，封口，袋体切断。目录Ⅲ目录第一章引言 页/共29页3.1.3PLC外部接线图图3.2PLC外部接线图3.2三菱触控屏软件设计人机交互界面：为了方便演示设计和模拟果品包装机的各个时间段的运行状态，决定使用三菱触控屏动画模拟软件设计人机互动界面。触摸屏解决方案的设计是允许大多数操作直接在触摸屏上进行，并且考虑到触摸屏和实际操作按钮之间应该是一一对应，所以还在底部提供了更直观的运行状态灯。触摸屏程序还提供诸如包装设置、产品计数和缺陷产品计数统计等功能。还可以实现速度设置、包装数量设置。通过在人机交互界面设置参数还能实现包装不同尺寸的水果。触摸屏设计如图所示。

图3.3触控屏设计图第四章系统模拟和调试4.1果类产品自动包装机软件模拟控制方法控制系统通过PLC的编程进而控制整个包装的过程。伺服电机驱动器分别输出脉冲信号控制伺服电机的转速和齿轮比从而实现传送带传送、送膜装置供给塑料薄膜、热塑封合设备加热粘合塑料膜、塑料膜割断装置剥离塑料膜。触控屏动画首页为操作员设置了简洁方便的页面。整个设备的供能元件是一台直流电源。通过三菱PLC程序里输出的脉冲实现各机构的速度转换，并根据传感器和行程开关实时调配各类反馈，这样就可以使包装设备实现稳定自主运行。软件系统流程图如图所示。开始开始初始化初始化伺服电机回归原点伺服电机回归原点启动启动没有监测到次品筛选 没有监测到次品筛选果品开始传送果品开始传送次品数大于5次品数大于5封边开始封边开始末端焊压和切割末端焊压和切割停止 停止包装完成包装完成图4.1PLC控制流程图4.2GXWorks2和GTDesinger3联合仿真4.2.1模拟流程和结果打开GXWorks2，打开果类产品包装机程序，打开调试模式，按钮置于RUN状态，然后打开GTDesinger3,在选项中选中要模拟的动画，最后开始模拟。图4.2GXWorks2和GTDesinger3联合仿真模拟图结论结论本次设计完成了一台用于自动包装果类产品的机器，此机器包含塑料膜供给单元，果品传送单元，热塑封合执行单元、机械驱动单元和控制系统。该果类产品包装机主要用于包装水果产品，也适用于其他块状农产品和日常用品。与传统的包装机品类稀少、通用性差的包装设备有很大不一样，该包装机的特点是结构简洁，操作方便，有较高程度的可控性，稳定性好，包装精美，装填速度快，密封效果好，应用工作环境多。它可以很好的满足当前和以后很长一段时间人们对水果和其它果类产品安全、新鲜和形状包装的需求。本文重点介绍了以下方面的工作。(1）确定果品自动包装设备的技术参考数据，分析包装设备的组成和工作原理，了解包装设备的制作，工作流程，统一规划布局整个机器的各个部位的结构。(2）确定传动系统，绘制传动关系图，确定各自的传动比，模拟各类伺服电机的应用。(3)执行装置是根据相应机构的作用来选择和设计的，以确保包装过程的顺利完成，并使机器紧凑效率高。大多数进料机构是由链条传送带驱动的，进膜、拉膜和侧边密封装置是由伺服电机带驱动的，而拉膜和中心密封机构是由伞形齿轮机构合理化的。末端密封机构采用旋转密封机构和切割机构。(4)可编程逻辑控制器（PLC）用于控制自动果类产品包装机，人机交互界面设置包装参数，行程开关及监测装置跟踪包装膜以实现准确的包装定位。(5)开发和调试一个能够自动执行整个包装过程的机械，从筛选传送果品、中封机热封塑料薄膜形成筒状包装袋、焊压密封袋体，切割后输出包装好的产品。使用伺服电机控制系统对相应的包装操作进行自动控制。由于本人水平有限、设计时间较为紧张和物质条件的限制，在开发出控制系统并用软件进行模拟后，发现理想中的机器和实际机器因为多方面的原因和误差存在一定的偏差。各类零件的加工有点粗糙，装配的过程中也产生了一定的误差，这影响了各个部位之间的配合的默契程度，也降低了应有的包装精确率。纵使对该包装设备的各种零件在理论上进行了很多尝试和改进，但实际操作中仍存在一定的问题，例如对果品的筛选精度不够等。在今后实际应用环境中，还需要将理论结合实际多次改量本设计，以解决更多的实际问题，从而改善包装设备的整体性能，提高包装效果。参考文献参考文献[1]中国农业年鉴编辑委员会．中国农业年鉴2012[M]．中国农业出版社，北京，2013，6-7．[2]金山等．我国果蔬加工产业现状与发展策略[J]．科技信息，2011（24）：72．[3]胡长利等．浅谈真空冷干燥在果蔬贮藏加工中的应用[J]．农业工程技术农产品加工业，2007（04）．[4]葛毅强，陈颖，张振华．胡小松.国内外果蔬加工业发展趋势[J]．保鲜与加工，2005，5（02）：3．[5]邵琳等．果蔬粉加工技术的研究现状及前景展望[J]．农产品加工·学刊（下），2008（04）：31．[6]金长娟等．我国果品蔬菜贮藏保鲜的现状与发展对策[J]．中国园艺文摘，2010（01）：51-52．[7]朱宏莉等．果蔬保鲜加工现状及发展浅析[J]．食品科学，2006（10）：597-599．[8]付又香．我国食品包装机械的现状与发展趋势分析[J]．湖南人文科技学院学报，2009，（02）：[9]陈丽敬．全自动小颗粒状物料高速小袋包装的研究与设计[D]．江苏：江苏大学，2012[10]王柳莹．就我国实现全面包装机械自动化的相关探讨[J]．包装世界，2013（05）：24-25．[11]张赛．我国食品包装机械现状及发展趋势[J]．硅谷，2008（6）：132．[12]梁连胜，邱相文．农试型叶菜类蔬菜全自动包装机[J]．福建农机，2001（3）：21．[13]李如虎，郝明．全自动柚子包装生产线设计[J]．农产品加工，2010（8）：72-75．[14]沈雨．关于机械自动化技术的应用研究[J]．中国科技博览，2012（14）．[15]宋宇．我国塑料食品包装安全监管制度研究[D]．西南交通大学，2010．[16]孙智慧、高德．包装机械[M]．北京：中国轻工业出版社．2010：131-132．[17]王丽娜．当代中国节庆食品包装的视觉信息传递[J]．大众文艺，2012（5）：70．[18]孙建东．一种新型脉动无级变速器及运动特性分析[J]．现代制造工程，2012（08）：[19]PaulC,Kause.AnalysisofElectricMachineryandDriveSystems[J].Wiley-IEEEPress,2002．[20]SunXF,