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1、電氣工程論文：基于PLC的自動(dòng)封箱機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要 隨著包裝機(jī)械相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)包裝機(jī)也得到了迅速的發(fā)展。光，電，氣，磁等，需要用于產(chǎn)品密封過(guò)程。機(jī)械化和自動(dòng)化是非常重要的。使用機(jī)器后，不僅提高了生產(chǎn)效率，而且大大降低了生產(chǎn)和運(yùn)輸成本，這是大規(guī)模生產(chǎn)所必需的。中型全自動(dòng)封箱機(jī)是一種封箱設(shè)備。根據(jù)市場(chǎng)上中型紙箱的包裝設(shè)計(jì)要求。它的使用可以減少紙箱的包裝工作時(shí)間，對(duì)促進(jìn)封箱行業(yè)的發(fā)展具有重要的意義和作用。結(jié)合國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)和市場(chǎng)需求開(kāi)發(fā)的全自動(dòng)紙箱包裝機(jī)適用于中型紙箱的密封。設(shè)備主要有機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)兩部分。紙箱封口機(jī)正常可靠運(yùn)行的關(guān)鍵是各部件的正確合理協(xié)調(diào)。本文對(duì)每一部分作了簡(jiǎn)要介紹。

2、 關(guān)鍵詞：PLC；自動(dòng)封箱機(jī)；工藝流程 前言 改革開(kāi)放40年來(lái)，人民精神世界不斷豐富，對(duì)物質(zhì)生活的要求越來(lái)越高，促進(jìn)了商品市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展。在生產(chǎn)和銷(xiāo)售過(guò)程中，包裝是必不可少的一步。因此，為了應(yīng)對(duì)貨幣和商業(yè)化社會(huì)這一時(shí)代的效率，對(duì)商品的包裝技術(shù)提出了越來(lái)越高的要求。在商品包裝領(lǐng)域，紙箱包裝和封口占絕大多數(shù)，因此自動(dòng)封口機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。同時(shí)，由于工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的不斷改進(jìn)和自動(dòng)化設(shè)備的快速發(fā)展，特別是隨著自動(dòng)化控制技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的大規(guī)模應(yīng)用，生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量都有了很大的提高。如上所述，貨物的包裝和密封是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的一步。然而，如果人工完成這一步，不僅會(huì)使工人感到無(wú)聊，而且不能保證

3、包裝的效率和質(zhì)量，特別是在人口和利潤(rùn)正在消失的中國(guó)，這將大大降低勞動(dòng)生產(chǎn)率，增加生產(chǎn)成本，這與現(xiàn)代化工的生產(chǎn)是不一致的。然而，如果將自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用于商品的包裝和密封，手工生產(chǎn)帶來(lái)的許多不利后果就可以很好地解決。自動(dòng)封箱機(jī)就是為了解決這個(gè)問(wèn)題。它主要使用膠帶密封紙箱。能完成大小寫(xiě)的密封動(dòng)作。它可以在單機(jī)上操作，也可以與工業(yè)生產(chǎn)線一起使用，主要用于小商品包裝領(lǐng)域。目前，包裝封口機(jī)的競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，這使得封口機(jī)發(fā)展迅速。同時(shí)，封口機(jī)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，推動(dòng)封口機(jī)向多功能，高效，高精度動(dòng)作，智能控制方向發(fā)展。此外，如果人工智能可以作為未來(lái)密封機(jī)的控制系統(tǒng)，生產(chǎn)效率將得到提高。 第一章 自動(dòng)封箱機(jī)的機(jī)械

4、結(jié)構(gòu) 自動(dòng)封箱機(jī)有拆箱和封箱兩個(gè)方面。其主要組成部分如下。 1.1自動(dòng)封箱機(jī)的開(kāi)箱機(jī)構(gòu)及其作用 開(kāi)箱過(guò)程主要由PLC控制系統(tǒng)，氣壓控制系統(tǒng)，開(kāi)箱驅(qū)動(dòng)電機(jī)，機(jī)械結(jié)構(gòu)等部分組成。其中，機(jī)械結(jié)構(gòu)主要包括真空吸杯，主支架，主驅(qū)動(dòng)輪部分，箱體支撐機(jī)構(gòu)，軸連接架，箱體開(kāi)軸，箱體底部箱體側(cè)折機(jī)構(gòu)，推箱輸出機(jī)械桿，箱體導(dǎo)軌，壓緊桿及底部密封橡膠系統(tǒng)。拆包機(jī)構(gòu)使真空吸杯功能在拆包驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，將折疊后的紙張拉伸成紙箱的形狀，折疊機(jī)構(gòu)和位于紙箱底部的成型機(jī)構(gòu)。紙箱沿紙箱底部折疊后，用壓實(shí)錘和底部密封系統(tǒng)對(duì)紙箱底部進(jìn)行密封，在各部分合理配合下快速完成紙箱的吸，拉伸，成型和機(jī)械折疊。膠帶回封處理。紙箱包裝機(jī)

5、屬于下沉紙箱包裝機(jī)。為實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)包裝過(guò)程，主要由以下幾部分組成：①紙板供應(yīng)和輸送部分主要包括紙板存放區(qū)，紙板吸料機(jī)構(gòu)和紙板輸送機(jī)構(gòu)；（2)待包裝產(chǎn)品主要包括待包裝產(chǎn)品的傳送帶和分組機(jī)構(gòu)；(3）紙箱的包裝形成部分主要包括被包裝產(chǎn)品的包裝機(jī)構(gòu)和產(chǎn)品紙箱的下沉形成機(jī)構(gòu)。（4）噴膠密封盒的塑料部分主要包括主輸送鏈機(jī)構(gòu)、前噴膠、左右噴膠、壓膠裝置和吸膠裝置。 1.2紙箱壓緊膠帶封口裝置 封口機(jī)主要由電源開(kāi)關(guān)，急停開(kāi)關(guān)，主機(jī)架，工作臺(tái)調(diào)節(jié)架，輸送驅(qū)動(dòng)輪，導(dǎo)桿，導(dǎo)桿鎖緊手輪，上下移動(dòng)芯，導(dǎo)輪和鎖緊手輪組成，導(dǎo)壓板，升降手柄，輔助工作臺(tái)，主輸送鏈機(jī)構(gòu)，密封帶，頂部密封膠輪機(jī)構(gòu)，左右側(cè)噴膠機(jī)構(gòu)和壓桿壓緊裝置

6、。門(mén)和輸出裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖所示。 圖1自動(dòng)封箱機(jī)結(jié)構(gòu)圖 產(chǎn)品包裝后運(yùn)輸至自動(dòng)封箱機(jī)，封箱機(jī)機(jī)械機(jī)構(gòu)開(kāi)始工作。紙箱兩側(cè)采用箱體夾緊結(jié)構(gòu)夾緊，向前運(yùn)輸。當(dāng)傳感器檢測(cè)到紙箱進(jìn)入封箱機(jī)時(shí)，檢測(cè)信號(hào)通知折疊機(jī)構(gòu)開(kāi)始工作，折疊框架沿原標(biāo)記彎曲紙箱頂部的短紙箱蓋。紙箱繼續(xù)前進(jìn)，導(dǎo)桿按下左右長(zhǎng)箱蓋，向中間彎曲。同時(shí)會(huì)有信號(hào)通知橡膠密封圈開(kāi)始工作。此時(shí)，將紙箱的左右長(zhǎng)箱蓋用壓箱機(jī)構(gòu)的長(zhǎng)桿壓緊，然后將紙箱和紙箱蓋粘在一起，切割膠帶的切齒刀開(kāi)始工作，然后切割膠帶完成箱體的密封功能，這也完成了紙箱頂部的自動(dòng)密封。 第二章 自動(dòng)封箱機(jī)的工藝流程 本機(jī)的主要特點(diǎn)是根據(jù)包裝結(jié)構(gòu)的要求，將縮進(jìn)的紙板自動(dòng)折疊

7、成紙箱，以便同時(shí)裝載貨物。機(jī)器的工作原理是將裝滿(mǎn)的容器通過(guò)傳送帶輸送到分組輸送機(jī)進(jìn)行包裝和分組，然后進(jìn)入包裝機(jī)構(gòu)。同時(shí)，一個(gè)紙板從紙板儲(chǔ)存區(qū)吸下來(lái)，用紙板抽吸機(jī)構(gòu)放入紙張中。在這個(gè)過(guò)程中，紙板首先根據(jù)折痕形成。通過(guò)主輸送鏈機(jī)構(gòu)間歇輸送過(guò)程，完成噴膠，壓合，成型輸出包裝機(jī)，完成整個(gè)包裝過(guò)程。真空吸盤(pán)裝置將折疊好的紙板從紙倉(cāng)中拉出，根據(jù)紙板的折痕將紙板拉成紙箱形狀，通過(guò)紙板底部的密封機(jī)構(gòu)將紙板底部密封，然后將紙板運(yùn)輸?shù)桨b處進(jìn)行包裝，然后將紙板運(yùn)輸?shù)矫芊夂图訅貉b置進(jìn)行密封和加壓，并在頂部完成密封。在輸送裝置逐步推進(jìn)過(guò)程中，完成左右兩側(cè)的密封，最終形成含有產(chǎn)品的輸出紙箱。工藝流程圖如圖2所示。

8、 圖2自動(dòng)封箱機(jī)加工流程圖 第三章 自動(dòng)封箱機(jī)的氣動(dòng)系統(tǒng) 氣動(dòng)控制系統(tǒng)由真空吸盤(pán)裝置和紙板推動(dòng)裝置兩組組成，將帶有真空吸盤(pán)的機(jī)械框架推到折疊紙板上時(shí)，打開(kāi)電磁閥，空氣壓縮機(jī)工作，氣體通過(guò)空氣處理器到達(dá)真空處理器，將吸盤(pán)除塵，然后用真空吸盤(pán)將折疊紙板吸出并從紙倉(cāng)取出，拉伸到紙板折疊盒底部形成三維形狀，然后將紙板的機(jī)械氣缸推向功能，在紙架設(shè)備上將紙板輸送到前端，然后用紙板推機(jī)把紙板箱推出來(lái)。將折疊好的紙箱頂部密封壓緊，將側(cè)蓋壓力系統(tǒng)中的控制部件組合在一起，形成紙箱密封部件的集合塊。封箱前，應(yīng)將紙箱頂部沿折痕折疊，用壓條壓緊，然后運(yùn)至紙箱的壓緊裝置（包括頂部折蓋和側(cè)面折蓋）。這些部件的機(jī)構(gòu)是

9、可調(diào)的。因此，在氣缸運(yùn)行不變的情況下，通過(guò)改變折疊機(jī)和壓桿的位置和尺寸，可以滿(mǎn)足改變紙箱尺寸的要求。 第四章 自動(dòng)封箱機(jī)的控制系統(tǒng) 根據(jù)自動(dòng)封箱機(jī)的加工流程，封箱機(jī)控制系統(tǒng)的主要任務(wù)是平衡各部分的工作動(dòng)作。要控制的主要?jiǎng)幼魇羌埌宓墓?yīng)和運(yùn)輸，紙板的拉伸和成型以及橡膠輪的密封。為了滿(mǎn)足這些操作的要求，設(shè)備的控制系統(tǒng)包括各種啟停按鈕、電磁閥、交流伺服電機(jī)和PLC控制系統(tǒng)。 4.1PLC的選用 根據(jù)現(xiàn)實(shí)生活中可靠性和經(jīng)濟(jì)性的要求，基于和利時(shí)樂(lè)模型的PLC完全可以滿(mǎn)足紙箱包裝機(jī)的控制要求。 4.2I/O地址的分配 根據(jù)和利時(shí)樂(lè)模型PLC的輸入輸出及本項(xiàng)目的控制要求，中型紙箱封口機(jī)I/O

10、地址分布見(jiàn)表1。 4.3子模塊軟件設(shè)計(jì) 進(jìn)紙模塊進(jìn)入工作模式時(shí)，驅(qū)動(dòng)輪滾筒伺服電機(jī)通電，拉動(dòng)外環(huán)皮帶，將紙箱送入設(shè)備；當(dāng)紙箱到達(dá)升降平臺(tái)時(shí)，觸發(fā)接近開(kāi)關(guān)，進(jìn)紙模塊進(jìn)入工作模式。由于上料機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)將物料輸送到不同工位，上料機(jī)構(gòu)的電動(dòng)推桿在設(shè)定的時(shí)間節(jié)點(diǎn)依次通電，使升降平臺(tái)達(dá)到不同高度的工位，從而上料子程序貫穿整個(gè)過(guò)程工作周期。升降平臺(tái)升降，觸發(fā)箱體成型機(jī)構(gòu)上的行程開(kāi)關(guān)后，箱體成型模塊進(jìn)入工作模式，完成紙箱的拆箱，裝夾工作。包裝模塊的過(guò)程如圖3所示。 圖3成箱模塊控制流程 葉片彎曲機(jī)構(gòu)進(jìn)入工作模式時(shí)，兩臺(tái)伺服電機(jī)依次上電帶動(dòng)四個(gè)壓板依次下壓使紙箱的大，小葉片沿折痕彎曲，然后電機(jī)斷電，

11、在彈簧恢復(fù)力作用下壓板復(fù)位。當(dāng)升降平臺(tái)到達(dá)封膠站時(shí)，封膠模塊開(kāi)始工作，完成將膠帶粘在箱壁上，移動(dòng)膠帶，切斷膠帶等過(guò)程。封膠模塊流程圖如圖4所示。 圖4膠帶密封模塊流程 4.4上位機(jī)軟件開(kāi)發(fā) TK6050IP觸摸屏用于系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置和故障監(jiān)測(cè)的主要功能如下： 狀態(tài)顯示上位機(jī)的人機(jī)界面，可以顯示傳感器、電機(jī)等的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)。實(shí)時(shí)，以及包裝產(chǎn)品的數(shù)量等工藝操作參數(shù)。 可根據(jù)不同型號(hào)紙箱的尺寸和包裝系列的參數(shù)設(shè)置，編輯不同的長(zhǎng)，寬，高值，通過(guò)與PLC相互作用實(shí)現(xiàn)柔性包裝功能，控制電機(jī)的通電時(shí)間。 數(shù)據(jù)查詢(xún)了解長(zhǎng)期工作的歷史趨勢(shì)，在數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)，并能方便，準(zhǔn)確，快速地查詢(xún)相關(guān)數(shù)據(jù)。

12、 報(bào)警功能的生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)反饋給上位機(jī)。當(dāng)某一參數(shù)數(shù)據(jù)超過(guò)設(shè)定范圍或設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，上位機(jī)發(fā)出報(bào)警，設(shè)備進(jìn)入緊急停止?fàn)顟B(tài)。相關(guān)報(bào)警數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)，方便查詢(xún)。 紙箱自動(dòng)包裝機(jī)的人機(jī)界面主要包括初始界面，主控界面，手動(dòng)界面和報(bào)警界面。一些接口如圖5所示。其中，初始界面用于設(shè)置語(yǔ)言，軟件采用中文和英文兩種語(yǔ)言格式設(shè)計(jì)；主控屏幕主要用于設(shè)置包裝紙箱的長(zhǎng)度，寬度和高尺寸參數(shù)以及包裝速度的初始分布。報(bào)警界面用于顯示故障檢測(cè)系統(tǒng)監(jiān)控的故障結(jié)果。 總結(jié) 我國(guó)對(duì)紙箱包裝的需求很大，極大地促進(jìn)了我國(guó)同行業(yè)的發(fā)展。為了有更好的前景，許多生產(chǎn)企業(yè)開(kāi)始改變落后的營(yíng)銷(xiāo)觀念和生產(chǎn)理念，不斷創(chuàng)新。為了實(shí)現(xiàn)紙箱自動(dòng)包

13、裝的自動(dòng)化和智能化，提出了一種基于PLC的紙箱自動(dòng)包裝機(jī)控制系統(tǒng)。以FX2N-32MRPLC為控制系統(tǒng)核心，以維綸tk6050ip觸摸屏為上位機(jī)，完成控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。在硬件載體的基礎(chǔ)上，用梯形圖語(yǔ)言設(shè)計(jì)PLC軟件程序。給出了紙箱自動(dòng)包裝機(jī)的主控程序流程，子模塊流程和人機(jī)界面，使紙箱自動(dòng)包裝機(jī)達(dá)到預(yù)期的功能。樣機(jī)投入試運(yùn)行后，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠穩(wěn)定，提高了紙箱包裝的效率和質(zhì)量，具有廣闊的應(yīng)用前景。 參考文獻(xiàn) [1]閔杰,王琪,顧佳奇,等.自動(dòng)全方位紙箱折頁(yè)封箱機(jī)的設(shè)計(jì)[J].輕工機(jī)械,2016(6). [2]鄧遠(yuǎn)文,丁頌,何珊珊,等.智能化商品包裝機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].南方農(nóng)

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