灌裝機(jī)的設(shè)計(jì)學(xué)術(shù)論文
灌裝機(jī)主要是包裝機(jī)中的一小類(lèi)產(chǎn)品，從對(duì)物料的包裝角度可分為液體灌裝機(jī)，膏體灌裝機(jī)，粉劑灌裝機(jī),顆粒灌裝機(jī);這是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的灌裝機(jī)的設(shè)計(jì)學(xué)術(shù)論文，僅供參考!
灌裝機(jī)的設(shè)計(jì)學(xué)術(shù)論文篇一
顆粒灌裝機(jī)料倉(cāng)的設(shè)計(jì)原理及步驟
摘 要：近半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，隨著生產(chǎn)與流通日益社會(huì)化、現(xiàn)代化，產(chǎn)品包裝正以嶄新的面貌崛起，受到人們的普遍重視。灌裝機(jī)是包裝機(jī)的一種特殊的結(jié)構(gòu)。那么料倉(cāng)的設(shè)計(jì)尤其關(guān)鍵，本文主要論述料倉(cāng)原理及設(shè)計(jì)思路。
關(guān)鍵詞：灌裝機(jī);料倉(cāng);設(shè)計(jì);原理;計(jì)算;系統(tǒng)
1 灌裝機(jī)的工作原理
1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
本系統(tǒng)主要有電子稱(chēng)重計(jì)量、控制、傳輸和封口部件等組成。傳輸部件是通過(guò)一個(gè)由電動(dòng)機(jī)控制的鏈板傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)包裝件的傳送;封口機(jī)構(gòu)按產(chǎn)品和板狀的不同自動(dòng)執(zhí)行封包、墊封或加蓋卷邊等功能;計(jì)量部件由稱(chēng)重傳感器及相應(yīng)的測(cè)量和顯示儀表構(gòu)成，完成對(duì)物料的稱(chēng)重分包與質(zhì)量顯示;單片機(jī)及其相應(yīng)的控制執(zhí)行電路承擔(dān)了定量稱(chēng)重包裝系統(tǒng)各個(gè)工序的自動(dòng)控制。
1.2 原理
本系統(tǒng)以傳感器輸出信號(hào)為依據(jù)實(shí)現(xiàn)物料的自動(dòng)定量包裝，其基本工作過(guò)程分喂料、稱(chēng)重、排料、夾袋等四個(gè)階段。
稱(chēng)重開(kāi)始時(shí)，控制器控制儲(chǔ)料斗的粗進(jìn)料閥和細(xì)進(jìn)料閥同時(shí)打開(kāi)，物料進(jìn)入稱(chēng)量斗。當(dāng)稱(chēng)量斗中物料質(zhì)量達(dá)到粗加料閥值時(shí)，粗進(jìn)料閥關(guān)閉，物料僅從細(xì)進(jìn)料閥流出，進(jìn)入細(xì)加料階段。當(dāng)稱(chēng)量斗物料量接近目標(biāo)值達(dá)到細(xì)加料閥值時(shí)，細(xì)進(jìn)料閥關(guān)閉，稱(chēng)量過(guò)程完成。接著套上包裝容器并觸動(dòng)夾具動(dòng)作，打開(kāi)稱(chēng)量斗的卸料閥，物料卸入包裝容器中，卸料完畢后關(guān)閉卸料閥，夾具裝置自動(dòng)松開(kāi)，裝有物料的包裝容器落到傳送帶上，由傳送機(jī)構(gòu)送至封口裝置，完成封口工序。
2 料倉(cāng)的設(shè)計(jì)
2.1 料倉(cāng)的概述
固體料倉(cāng)是儲(chǔ)存固體松散物料的容器，它區(qū)別于儲(chǔ)存氣體、液體的容器。氣體和液體在常溫的自然狀態(tài)下是無(wú)形的物質(zhì)，松散的固體物料在自然狀態(tài)下有堆積形態(tài)。料倉(cāng)的種類(lèi)繁多，其結(jié)構(gòu)和制造工藝也相差甚遠(yuǎn)，構(gòu)成料倉(cāng)殼體的受力元件由倉(cāng)殼頂、倉(cāng)殼圓筒、和倉(cāng)殼錐體組成。倉(cāng)殼頂和倉(cāng)殼圓筒的結(jié)合部稱(chēng)肩部，倉(cāng)殼錐體和倉(cāng)殼圓筒的結(jié)合部稱(chēng)臀部，此兩部分的結(jié)構(gòu)根據(jù)料倉(cāng)的不同大小和形狀以及料倉(cāng)使用的不同材質(zhì)而有不同，我根據(jù)實(shí)際情況均采用焊接的結(jié)構(gòu)形式，以保證料倉(cāng)具有足夠的剛度和強(qiáng)度。料倉(cāng)支撐結(jié)構(gòu)主要是裙座、耳式支座和環(huán)座式支座。
2.2 料倉(cāng)設(shè)計(jì)及計(jì)算
料倉(cāng)的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮適宜的料倉(cāng)形狀和大小，裝卸物料用的運(yùn)輸裝置和在作業(yè)過(guò)程中的正確布置。散料在重力的作用下載料倉(cāng)里不是均勻的流動(dòng)，而要出現(xiàn)粒度和密度方面的不期望的不均勻組成，料倉(cāng)的物料對(duì)倉(cāng)底和側(cè)壁產(chǎn)生壓力等等因素。
料倉(cāng)的基本要求
料倉(cāng)容積應(yīng)滿(mǎn)足貯存物料量的要求;
外形尺寸：橫截面最小長(zhǎng)度不小于1.2m;
高度不宜過(guò)高：成品倉(cāng)<4.5m，其它倉(cāng)與廠房匹配，不宜使物料過(guò)于壓實(shí)。
料斗形狀：選擇合理的形狀，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，內(nèi)外側(cè)應(yīng)有可靠的加強(qiáng)筋，內(nèi)表面光滑無(wú)毛刺。
綜上所述考慮到所承容積大、經(jīng)濟(jì)合理所以選擇料倉(cāng)的形狀為上部分為圓筒形下部分為錐形。
1)容重和容積
定義：散粒體自然堆積時(shí)，單位體積質(zhì)量，稱(chēng)為容重。對(duì)其經(jīng)濟(jì)性和可靠性等多方面因素予以綜合考慮。鋁制料倉(cāng)則由于材料性能的限制，目前只能制造容積不大于250 m3，高度不大于8m的料倉(cāng)。
2)設(shè)計(jì)壓力
固體料倉(cāng)設(shè)計(jì)壓力的適用范圍，一般按常壓考慮。因此規(guī)定設(shè)計(jì)壓力的適用范圍取-500Pa～0.1MPa，即真空度取500Pa，設(shè)計(jì)壓力最大取0.1MPa。工程裝置中在固體料倉(cāng)的頂部根據(jù)工藝的要求有時(shí)有氮封，有時(shí)采用氣流輸送等情況，對(duì)于頂部有氮封(或其它作用的壓力)的料倉(cāng)，設(shè)計(jì)壓力應(yīng)取頂部可能出現(xiàn)的氣體的最高操作壓力作為設(shè)計(jì)壓力。過(guò)高的設(shè)計(jì)壓力會(huì)影響料倉(cāng)的使用經(jīng)濟(jì)性，而且實(shí)際使用壓力也被限制在一定范圍內(nèi)。
3)設(shè)計(jì)溫度
固體料倉(cāng)的使用溫度大都為常溫，我國(guó)南北緯度跨度大，北方部分地區(qū)冬季極端最低氣溫較低，而南部、西南部地區(qū)夏季日照下倉(cāng)殼的溫度可達(dá)幾十度，設(shè)計(jì)者決定設(shè)計(jì)溫度時(shí)應(yīng)考慮到料倉(cāng)所處的地理位置，由于固體料倉(cāng)一般不用保溫，倉(cāng)殼的溫度基本與環(huán)境溫度一致，裙座的用材應(yīng)考慮環(huán)境溫度的影響。當(dāng)對(duì)儲(chǔ)存物料有加熱的要求時(shí)還應(yīng)考慮物料的溫度效應(yīng)及熱膨脹的影響。因此本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定料倉(cāng)的設(shè)計(jì)溫度范圍取料倉(cāng)所使用的倉(cāng)殼金屬允許的使用溫度，但由于通常料倉(cāng)的使用溫度不高，故倉(cāng)殼材料的許用應(yīng)力相應(yīng)給到200℃。
4)載荷的計(jì)算
料倉(cāng)所承受的載荷分為靜載荷和動(dòng)載荷。靜載荷為長(zhǎng)期載荷，動(dòng)載荷為短期載荷。料倉(cāng)倉(cāng)殼和支承部分的安全性和經(jīng)濟(jì)性很大程度決定于選擇合理的設(shè)計(jì)載荷。料倉(cāng)的設(shè)計(jì)壓力、儲(chǔ)存物料引起的壓力、料倉(cāng)自重等附件的重量、多雪地區(qū)的雪載荷等屬于主要的靜載荷;風(fēng)載荷、地震載荷和料倉(cāng)在加料、卸料時(shí)所產(chǎn)生的沖擊載荷等屬于主要的動(dòng)載荷，此外連接管道和其它的部件對(duì)料倉(cāng)的作用力、支座的反作用力等都是應(yīng)當(dāng)考慮的載荷。
2.3 倉(cāng)殼的垂直壓力與水平壓力
在進(jìn)行了大量的試驗(yàn)基礎(chǔ)上，提出了利用料倉(cāng)殼體壁面摩擦平衡載荷的函數(shù)關(guān)聯(lián)來(lái)計(jì)算垂直壓力和水平壓力，并確認(rèn)垂直壓力和水平壓力的比值是隨著料倉(cāng)的深度和料倉(cāng)的形狀而變化的，對(duì)料倉(cāng)的計(jì)算提出了新的解析方法。
目前各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)使用的計(jì)算方法不同，有采用經(jīng)典理論的計(jì)算方法，也有的采用了改進(jìn)的計(jì)算方法。我們認(rèn)為，從理論分析和試驗(yàn)數(shù)據(jù)看，采用“物料對(duì)倉(cāng)殼的垂直壓力與水平壓力的比值隨料倉(cāng)高度變化而變化”的理論來(lái)分析料倉(cāng)殼體的受力比較符合試驗(yàn)數(shù)據(jù)，我們?cè)诰幹票緲?biāo)準(zhǔn)時(shí)采用這種解析方法，但是此方法對(duì)大型錐體料斗的解析過(guò)于簡(jiǎn)單，需要作一些調(diào)整。
3 結(jié)論
本次設(shè)計(jì)的題目是顆粒物料定量稱(chēng)重、灌裝機(jī)設(shè)計(jì)(機(jī)械部分)，其中主要的難點(diǎn)是整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及各部分零部件選取及校核，所以在此灌裝機(jī)的設(shè)計(jì)中，必須認(rèn)真查閱各種設(shè)計(jì)手冊(cè)及相關(guān)資料并進(jìn)行分析計(jì)算，才能很好的完成本次設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)方案是為了更好的滿(mǎn)足生產(chǎn)的需要，提高生產(chǎn)的效率，此次設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：本產(chǎn)品的主體結(jié)構(gòu)由供料裝置、計(jì)量裝置、夾帶裝置、機(jī)架、數(shù)控主板和氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)組成。供料裝置采用了多次喂料的供料方式以保證灌裝過(guò)程的穩(wěn)定、準(zhǔn)確。設(shè)備由按鈕啟動(dòng)后即可投入自動(dòng)喂料、稱(chēng)重、卸料操作，操作人員只需做袋套、按夾袋開(kāi)關(guān)、封袋口三種操作。具有應(yīng)急功能，可通過(guò)“停止”按鈕使機(jī)器緊急停機(jī)。具有料位檢測(cè)功能。當(dāng)料位低于規(guī)定高度時(shí)，機(jī)器自動(dòng)停止灌裝;待料位達(dá)到規(guī)定高度時(shí)，又自動(dòng)恢復(fù)連續(xù)定量灌裝。這次設(shè)計(jì)暴露出所掌握的基礎(chǔ)知識(shí)不夠全面，缺乏生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，但是經(jīng)過(guò)這次設(shè)計(jì)之后，在老師的指導(dǎo)和自己的努力下，我對(duì)此將受益匪淺，將為自己在今后的工作中進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)、自主創(chuàng)新打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。
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灌裝機(jī)的設(shè)計(jì)學(xué)術(shù)論文篇二
基于PLC控制的精密陶瓷灌裝機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
摘 要：本文主要敘述了基于PLC控制的精密陶瓷灌裝機(jī)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，包括PLC控制程序的設(shè)計(jì)以及人機(jī)界面的設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：精密陶瓷灌裝機(jī) PLC 人機(jī)界面
1. 人機(jī)界面設(shè)計(jì)
本精密灌裝機(jī)控制系統(tǒng)選用步科觸摸屏圖形終端，利用步科公司MT4000系列軟件來(lái)開(kāi)發(fā)人機(jī)界面，該軟件提供了豐富的部件庫(kù)和對(duì)各種文件格式的強(qiáng)大支持，如BMP格式的位圖，DXF格式的CAD資料均可直接導(dǎo)入到組態(tài)軟件中。
根據(jù)用戶(hù)要求，本系統(tǒng)的人機(jī)界面包括以下內(nèi)容：歡迎畫(huà)面、監(jiān)控主界面、自動(dòng)運(yùn)行界面、手動(dòng)運(yùn)行界面、復(fù)位界面、參數(shù)設(shè)置界面以及系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置界面。
圖1-1人機(jī)界面結(jié)構(gòu)圖
1.1 歡迎界面
系統(tǒng)開(kāi)機(jī)時(shí)，顯示5s歡迎畫(huà)面，然后進(jìn)入監(jiān)控主界面。
1.2 監(jiān)控主界面
監(jiān)控主界面是人機(jī)界面的重要部分，實(shí)時(shí)顯示灌裝機(jī)的重要指標(biāo)，即各灌裝泵的灌裝稱(chēng)量情況。該界面還包括手動(dòng)運(yùn)行、自動(dòng)運(yùn)行、報(bào)警信息顯示及系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置等子界面的觸摸鍵，系統(tǒng)報(bào)警信息及系統(tǒng)時(shí)間等。
圖1-2 監(jiān)控主界面圖
1.3 自動(dòng)運(yùn)行界面
自動(dòng)運(yùn)行界面主要分為灌裝機(jī)參數(shù)顯示、操作觸摸鍵及報(bào)警信息顯示。顯示灌裝機(jī)灌裝速度、實(shí)時(shí)產(chǎn)量信息。并能完成灌裝機(jī)啟動(dòng)、停止及暫停等操作，灌裝機(jī)能夠進(jìn)行自動(dòng)灌裝，并顯示報(bào)警信息，當(dāng)故障清除時(shí)具有報(bào)警清除功能。
圖1-3自動(dòng)運(yùn)行界面圖
1.4 復(fù)位界面
系統(tǒng)初始運(yùn)行時(shí)，若各運(yùn)動(dòng)部件不在初始位置，系統(tǒng)不能正確檢測(cè)位置信號(hào)，會(huì)導(dǎo)致灌裝機(jī)無(wú)法正常運(yùn)行。在復(fù)位界面中可以分別進(jìn)行灌裝組、在線(xiàn)稱(chēng)量、跟蹤機(jī)構(gòu)、傳送帶及換向盤(pán)等的工位復(fù)位，復(fù)位后返回監(jiān)控主界面再進(jìn)行系統(tǒng)控制。在復(fù)位界面，也能實(shí)時(shí)顯示灌裝機(jī)的報(bào)警信息，發(fā)現(xiàn)并對(duì)故障進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。
1.5 手動(dòng)運(yùn)行界面
對(duì)灌裝機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試、維護(hù)與修理時(shí)使用手動(dòng)運(yùn)行，且用戶(hù)需要輸入口令才能進(jìn)入系統(tǒng)。
1.6 參數(shù)設(shè)置界面及系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置界面
參數(shù)設(shè)置功能主要分為用戶(hù)日常運(yùn)行時(shí)所需輸入的參數(shù)及系統(tǒng)維護(hù)升級(jí)后需變更的系統(tǒng)參數(shù)。〔參數(shù)設(shè)置包括有灌裝速度設(shè)定、灌裝瓶型選擇、灌裝液濃度等。〕
2 灌裝機(jī)PLC控制程序設(shè)計(jì)
2.1灌裝機(jī)PLC控制程序設(shè)計(jì)思想
本程序設(shè)計(jì)運(yùn)用了匯川公司H2U系列型號(hào)為3232MTQ的可編程控制器。(H：匯川控制器;系列號(hào)2U：第二代控制器;輸入點(diǎn)數(shù)32：32點(diǎn)輸入;輸出點(diǎn)數(shù)32：32點(diǎn)輸出。模塊分類(lèi)M：通用控制器主模塊;p：定位型控制器;N：網(wǎng)絡(luò)型控制器;E：擴(kuò)展模塊。輸出類(lèi)型R：繼電器輸出類(lèi)型;T：晶體管輸出類(lèi)型。供電電源類(lèi)型A：AC220V輸入，省略為默認(rèn)AC220V;B：AC110V輸入;C：AC24V輸入;D：DC24V輸入。)
H2U-3232MTQ可編程控制器的特點(diǎn)：
(1)存儲(chǔ)空間大，無(wú)需外部擴(kuò)展內(nèi)存卡即可達(dá)24K步;
(2)模塊內(nèi)部集成了大容量電源，可直接給傳感器、HMI、外部中間繼電器等提供電源;
(3)提供多通道高頻率高速輸入輸出端口，豐富的運(yùn)動(dòng)和定位控制功能;
(4)集成兩個(gè)獨(dú)立通訊口，提供通訊協(xié)議，提供MODBUS指令，方便系統(tǒng)集成;
(5)提供完善的加密功能，保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán);
2.2通訊接口
整機(jī)硬件標(biāo)準(zhǔn)配置兩通訊口，COMO硬件為標(biāo)準(zhǔn)RS485和RS422，通過(guò)跳線(xiàn)JPO選擇。若跳線(xiàn)插入，為純RS422模式;若跳線(xiàn)斷開(kāi)，為RS485/422兼容模式，接口端子為8孔鼠標(biāo)頭母座。
COMO與計(jì)算機(jī)的連接有兩種方式，可通過(guò)兩種選配電纜實(shí)現(xiàn)：
方式1(JPO需要接通)：PLC側(cè)為RS422，計(jì)算機(jī)側(cè)為USB，可選配USB下載電纜，型號(hào)：H2U-USB-CAB。
方式2(JPO需要接通)：PLC側(cè)為RS422，計(jì)算機(jī)側(cè)為RS232，可選配串口下載電纜，型號(hào)：H2U-232-CAB
COMO與其他設(shè)備通信連接：
方式1(JPO需要接通)：用戶(hù)自制RS422電纜，需要用到TXD+，TXD-和RXD+，RXD-。
方式2：(JPO需要斷開(kāi))：用戶(hù)RS485電纜，僅需要用到TXD+\RXD+和TXD-\RXD-兩個(gè)信號(hào)。
COM1硬件為RS485，接口位接線(xiàn)端子。
2.3擴(kuò)展設(shè)備組成
擴(kuò)展設(shè)備包括：特殊功能擴(kuò)展模塊、I\O擴(kuò)展模塊、特殊功能適配器、特殊功能擴(kuò)展卡。
特殊功能擴(kuò)展模塊包括：模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、溫度檢測(cè)模塊、位置控制模塊、網(wǎng)絡(luò)模塊等。
I/O擴(kuò)展模塊包括：有源IO擴(kuò)展模塊、無(wú)源IO擴(kuò)展模塊
2.4上電前的檢查
(1)檢查電源輸入線(xiàn)的電壓等級(jí)是否與PLC型號(hào)的額定輸入相一致;檢查電源線(xiàn)是否連接在正確的接線(xiàn)端子，請(qǐng)注意：AC220交流電源端子分別為L(zhǎng)、N;而24V直流電源端子分別為+DC24V-，請(qǐng)勿與+24V、COM端子混淆，確保無(wú)誤。
圖2擴(kuò)展設(shè)備組成示意圖
(2)檢查并確認(rèn)用戶(hù)信號(hào)輸入線(xiàn)路連接在PLC輸入接線(xiàn)端子上，信號(hào)特性符合輸入端口的電氣技術(shù)規(guī)范。
(3)檢查并確認(rèn)輸出端口，若輸出回路有不同的電壓等級(jí)，應(yīng)注意不同等級(jí)應(yīng)分布在不同的輸出組，避免造成短路，損壞設(shè)備。
(4)認(rèn)真檢查地線(xiàn)的接法和線(xiàn)的規(guī)格，與規(guī)格要求相符。
(5)確保無(wú)異物掉入PLC內(nèi)部，殼體散熱通道暢通。
(6)檢查確認(rèn)電池已經(jīng)插好
(7)若需使用上位機(jī)或人機(jī)界面(HMI)，需要將通訊信號(hào)電纜連接準(zhǔn)確。
2.6上電運(yùn)行操作
(1)接通PLC電源，PLC的PWR(電源)燈應(yīng)點(diǎn)亮;
(2)啟動(dòng)PC上的Auto-Shop軟件，將用戶(hù)程序下載到PLC中;
(3)下載程序校檢完畢，把運(yùn)行小開(kāi)關(guān)撥到RUN位，RUN燈應(yīng)閃爍，若ERR燈點(diǎn)亮，表明用戶(hù)程序出現(xiàn)錯(cuò)誤，請(qǐng)按《編程參考手冊(cè)》的說(shuō)明排除錯(cuò)誤，直到正確為止;
(4)把PLC外部系統(tǒng)的電源合上，進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。
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