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

2、 關(guān)鍵詞：PLC；自動封箱機；工藝流程 前言 改革開放40年來，人民精神世界不斷豐富，對物質(zhì)生活的要求越來越高，促進(jìn)了商品市場的蓬勃發(fā)展。在生產(chǎn)和銷售過程中，包裝是必不可少的一步。因此，為了應(yīng)對貨幣和商業(yè)化社會這一時代的效率，對商品的包裝技術(shù)提出了越來越高的要求。在商品包裝領(lǐng)域，紙箱包裝和封口占絕大多數(shù)，因此自動封口機應(yīng)運而生。同時，由于工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的不斷改進(jìn)和自動化設(shè)備的快速發(fā)展，特別是隨著自動化控制技術(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，不僅會使工人感到無聊，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正在消失的中國，這將大大降低勞動生產(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，如果將自動控制系統(tǒng)應(yīng)用于商品的包裝和密封，手工生產(chǎn)帶來的許多不利后果就可以很好地解決。自動封箱機就是為了解決這個問題。它主要使用膠帶密封紙箱。能完成大小寫的密封動作。它可以在單機上操作，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，包裝封口機的競爭日益激烈，這使得封口機發(fā)展迅速。同時，封口機的應(yīng)用越來越廣泛，推動封口機向多功能，高效，高精度動作，智能控制方向發(fā)展。此外，如果人工智能可以作為未來密封機的控制系統(tǒng)，生產(chǎn)效率將得到提高。 第一章 自動封箱機的機械

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

5、屬于下沉紙箱包裝機。為實現(xiàn)全自動包裝過程，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)，紙板吸料機構(gòu)和紙板輸送機構(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)品的包裝機構(gòu)和產(chǎn)品紙箱的下沉形成機構(gòu)。（4）噴膠密封盒的塑料部分主要包括主輸送鏈機構(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 封口機主要由電源開關(guān)，急停開關(guān)，主機架，工作臺調(diào)節(jié)架，輸送驅(qū)動輪，導(dǎo)桿，導(dǎo)桿鎖緊手輪，上下移動芯，導(dǎo)輪和鎖緊手輪組成，導(dǎo)壓板，升降手柄，輔助工作臺，主輸送鏈機構(gòu)，密封帶，頂部密封膠輪機構(gòu)，左右側(cè)噴膠機構(gòu)和壓桿壓緊裝置

6、。門和輸出裝置的機械結(jié)構(gòu)如圖所示。 圖1自動封箱機結(jié)構(gòu)圖 產(chǎn)品包裝后運輸至自動封箱機，封箱機機械機構(gòu)開始工作。紙箱兩側(cè)采用箱體夾緊結(jié)構(gòu)夾緊，向前運輸。當(dāng)傳感器檢測到紙箱進(jìn)入封箱機時，檢測信號通知折疊機構(gòu)開始工作，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)桿按下左右長箱蓋，向中間彎曲。同時會有信號通知橡膠密封圈開始工作。此時，將紙箱的左右長箱蓋用壓箱機構(gòu)的長桿壓緊，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密封。 第二章 自動封箱機的工藝流程 本機的主要特點是根據(jù)包裝結(jié)構(gòu)的要求，將縮進(jìn)的紙板自動折疊

7、成紙箱，以便同時裝載貨物。機器的工作原理是將裝滿的容器通過傳送帶輸送到分組輸送機進(jìn)行包裝和分組，然后進(jìn)入包裝機構(gòu)。同時，一個紙板從紙板儲存區(qū)吸下來，用紙板抽吸機構(gòu)放入紙張中。在這個過程中，紙板首先根據(jù)折痕形成。通過主輸送鏈機構(gòu)間歇輸送過程，完成噴膠，壓合，成型輸出包裝機，完成整個包裝過程。真空吸盤裝置將折疊好的紙板從紙倉中拉出，根據(jù)紙板的折痕將紙板拉成紙箱形狀，通過紙板底部的密封機構(gòu)將紙板底部密封，然后將紙板運輸?shù)桨b處進(jìn)行包裝，然后將紙板運輸?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自動封箱機加工流程圖 第三章 自動封箱機的氣動系統(tǒng) 氣動控制系統(tǒng)由真空吸盤裝置和紙板推動裝置兩組組成，將帶有真空吸盤的機械框架推到折疊紙板上時，打開電磁閥，空氣壓縮機工作，氣體通過空氣處理器到達(dá)真空處理器，將吸盤除塵，然后用真空吸盤將折疊紙板吸出并從紙倉取出，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，然后用紙板推機把紙板箱推出來。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）。這些部件的機構(gòu)是

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

10、地址分布見表1。 4.3子模塊軟件設(shè)計 進(jìn)紙模塊進(jìn)入工作模式時，驅(qū)動輪滾筒伺服電機通電，拉動外環(huán)皮帶，將紙箱送入設(shè)備；當(dāng)紙箱到達(dá)升降平臺時，觸發(fā)接近開關(guān)，進(jìn)紙模塊進(jìn)入工作模式。由于上料機構(gòu)負(fù)責(zé)將物料輸送到不同工位，上料機構(gòu)的電動推桿在設(shè)定的時間節(jié)點依次通電，使升降平臺達(dá)到不同高度的工位，從而上料子程序貫穿整個過程工作周期。升降平臺升降，觸發(fā)箱體成型機構(gòu)上的行程開關(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。包裝模塊的過程如圖3所示。 圖3成箱模塊控制流程 葉片彎曲機構(gòu)進(jìn)入工作模式時，兩臺伺服電機依次上電帶動四個壓板依次下壓使紙箱的大，小葉片沿折痕彎曲，然后電機斷電，

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

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

13、裝的自動化和智能化，提出了一種基于PLC的紙箱自動包裝機控制系統(tǒng)。以FX2N-32MRPLC為控制系統(tǒng)核心，以維綸tk6050ip觸摸屏為上位機，完成控制系統(tǒng)硬件設(shè)計。在硬件載體的基礎(chǔ)上，用梯形圖語言設(shè)計PLC軟件程序。給出了紙箱自動包裝機的主控程序流程，子模塊流程和人機界面，使紙箱自動包裝機達(dá)到預(yù)期的功能。樣機投入試運行后，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠穩(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.自動全方位紙箱折頁封箱機的設(shè)計[J].輕工機械,2016(6). [2]鄧遠(yuǎn)文,丁頌,何珊珊,等.智能化商品包裝機控制系統(tǒng)設(shè)計[J].南方農(nóng)

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