精品视频一区二区观看,欧美一区二区视频三区,日韩一区二区三区不卡,欧美中文综合在线视频,欧美综合网亚洲综合网

0引言
在糧食加工產(chǎn)業(yè)中，套袋打包工作簡單繁瑣、勞動強(qiáng)度大、勞動環(huán)境差，逐步采用糧食包裝機(jī)器人進(jìn)行自動包裝是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和食品加工業(yè)的發(fā)展的必然要求。采用機(jī)器人代替人工對玉米、大豆、大米、面粉等糧食進(jìn)行灌裝、封袋，對于提高糧食類加工企業(yè)的生產(chǎn)效率、降低勞動力成本和減輕技術(shù)工人的勞動強(qiáng)度有著重要的意義。充分利用當(dāng)前國內(nèi)國際先進(jìn)的包裝機(jī)械技術(shù)與電子信息控制技術(shù)，以進(jìn)口西門子PLC控制技術(shù)為背景，在此基礎(chǔ)上對軟、硬件進(jìn)行技術(shù)改造和自主創(chuàng)新，實現(xiàn)了一種糧食包裝機(jī)器人系統(tǒng)的國產(chǎn)化設(shè)計。
1整體設(shè)計原理與方案
對大豆、大米、面粉等糧食的包裝需要較大的控制力矩，實現(xiàn)對某一物體的位移或搬運(yùn)可通過以下三種方式實現(xiàn)：一是電氣直接控制，通過電機(jī)控制產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，利用齒輪嚙合，帶動機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)或位移；二是執(zhí)行部件采用純氣動控制；三是電氣及氣動控制相結(jié)合。直接采用電氣控制力矩很難達(dá)到，且靈活性會較差，采用純氣動控制精度和穩(wěn)定性難以保證。綜合上述情況，本系統(tǒng)采用電氣控制和壓縮空氣控制方式相結(jié)合的控制方案。
氣動系統(tǒng)主要包括氣動執(zhí)行器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和對電磁閥的驅(qū)動單元，活塞式、薄膜式、撥叉式和齒輪齒條式都是各種氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的表現(xiàn)形式。薄膜式適合于直接帶動閥桿的區(qū)域，活塞式適用于要求有較大推力的控制區(qū)域，撥叉式更適合用于需要扭矩大、空間小的控制區(qū)域。要實現(xiàn)氣壓控制需要壓縮空氣儲氣缸，電磁閥的動作就是由壓縮空氣的通斷來控制。
糧食包裝機(jī)器人設(shè)計的運(yùn)行動作主要包括散體糧食倉門的開啟和關(guān)閉、包裝袋傳送、打開包裝袋口、套裝包裝袋、糧食包裝、袋口封緊、包裝好的成袋糧食移位等過程[1]。
2包裝控制過程設(shè)計
糧食包裝機(jī)器人的包裝工作流程設(shè)計如圖1所示[2]

1）首先由光電傳感單元檢測包裝袋箱里是否有空袋，檢測信息送給PLC控制器，如果無空袋，通過控制器的報警單元進(jìn)行提示報警，可人工放入空袋或自動傳送，如果有空袋，進(jìn)行第二步的工作流程。
2）取袋壓縮空氣氣缸對空袋抓取機(jī)構(gòu)進(jìn)行驅(qū)動控制，使其能自由地往返運(yùn)行，空袋品店抓取機(jī)構(gòu)抓取包裝袋后，將空包裝袋放到拖板上，通過帶傳動傳送到指定位置平臺，將包裝袋口輸送到上下兩個抓取機(jī)構(gòu)之間，安裝在旁邊的定位輪起定位檢測作用，如果沒有抓取到位，重新進(jìn)行第二步，如果定位檢測到位，進(jìn)行下一步。
3）取袋壓縮空氣氣缸驅(qū)動機(jī)構(gòu)抓緊袋口后，使袋口張開，通過氣缸驅(qū)動將包裝袋套入散體糧食儲料斗上。
4）糧食原料由第3步的工序的帶式輸送機(jī)存入儲料斗，在儲料斗套好包裝袋后，這時儲料斗倉門打開，在振動器（一般采用步進(jìn)電機(jī)或其它直流電機(jī)傳動機(jī)構(gòu)）的震動下，散體糧食通過出料口進(jìn)入到包裝袋，包裝袋放在裝有稱重傳感器的平臺上，稱重傳感器將壓力轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號送給PLC控制器，經(jīng)換算后將包裝質(zhì)量顯示在液晶屏上，機(jī)器開啟前，一般先設(shè)設(shè)定到達(dá)設(shè)定包裝質(zhì)量最大值，到達(dá)設(shè)定值后，控制系統(tǒng)將儲料斗的出料口迅速關(guān)閉。
5）當(dāng)一袋糧食包裝完成后，通過封袋氣缸驅(qū)動夾袋裝置將袋口封緊，然后拖到封口位置封口。
6）包裝并封好口的成袋糧食最后被拖到傳送帶上，一袋糧食自動包裝過程完成。下一袋糧食自動包裝過程將重復(fù)第1步到第6步。
3PLC控制器設(shè)計
3.1設(shè)計思路
控制器是機(jī)器人實現(xiàn)工作任務(wù)的控制核心。糧食包裝機(jī)器人控制系統(tǒng)的主要任務(wù)是根據(jù)糧食的包裝工藝流程對各部分進(jìn)行實時協(xié)調(diào)控制，這些控制動作主要有:包裝箱供送、成袋產(chǎn)輸送、包裝袋抓取、袋口打開、糧食包裝、關(guān)閉倉門、袋口封緊等。散體糧食包裝機(jī)器人運(yùn)行方式有自動連續(xù)運(yùn)行和人工手動點(diǎn)動操作，輸入端口輸出端口較多。
糧食包裝機(jī)器人工作時受電磁干擾信號較大，輸入的傳感信號和輸出的控制信號有開關(guān)量（數(shù)字信號）、模擬量（用于變頻調(diào)速）。PLC控制器具有抗干擾能力強(qiáng)、性能可靠、與工業(yè)現(xiàn)場信號易匹配、信號輸入輸出相對容易、編程相對簡單、維修調(diào)試方便等優(yōu)點(diǎn)，系統(tǒng)選用西門子S7-200系列PLC控制器完全能滿足對各種光電開關(guān)、接近開關(guān)、磁性開關(guān)、電磁閥、交流伺服電機(jī)的信號輸入檢測或輸出控制實現(xiàn)系統(tǒng)的整體控制。設(shè)計10.4寸彩色觸摸屏與PLC相結(jié)合，形成較為友好的人機(jī)對話界面，方便操作人員進(jìn)行設(shè)置和機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測。
3.2PLC控制器組成
PLC控制器系統(tǒng)組成框圖如圖2所示?？刂破鬟x用西門子S7-200系列，主機(jī)單元采用CPU226XM。S7-200系列的CPU22X型PLC系統(tǒng)集成方便，具有多種功能模塊和人機(jī)界面可供選擇，容易實現(xiàn)PLC網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，完全滿足糧食包裝機(jī)器人控制各項控制任務(wù)的需求。

S7-200CPU226XMPLC具有速度快、功能強(qiáng)大、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，具體技術(shù)特性和功能為：1）40個數(shù)字輸入輸出點(diǎn)；2）最大可擴(kuò)展248個數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O；3）具有26KB的程序和數(shù)據(jù)存儲區(qū)空間；4）內(nèi)置高性能的PID控制器；5）通信自由，具有多點(diǎn)接口（MPI）、點(diǎn)對點(diǎn)接口（PPI）和RS-485通信/編程口。
糧食包裝機(jī)器人控制系統(tǒng)共連接數(shù)字量輸入端口24個，其中有19個用于壓縮空氣氣缸運(yùn)動的運(yùn)行標(biāo)志位置開關(guān)，有2個用于壓力傳感器的信號輸入，各類用于探測功能的光電傳感器占用3個輸入端口。設(shè)計18個數(shù)字量輸出端口，其中控制各種包裝過程的動作用電磁閥線圈使用15個端口，控制包裝袋運(yùn)送和成袋糧食傳送的接觸器占用3個輸出端口。
采用PLC和變頻器配合組成控制系統(tǒng)，變頻器的主要作用是參數(shù)設(shè)定，從而實現(xiàn)主電機(jī)的多段速控制[3]。本系統(tǒng)選用西門子公司的MM440型變頻器，S7-200CPU226XMPLC的8路數(shù)字量輸出端口作為MM440變頻器的輸入信號，通過數(shù)字量信號的設(shè)定形成不同的狀態(tài)組合，從而實現(xiàn)對主電機(jī)的調(diào)速。
3.3TFT彩色液晶觸摸屏
液晶觸摸屏主要作用為機(jī)器人控制參數(shù)和控制方式的設(shè)定。系統(tǒng)工作前，通過觸摸屏設(shè)置工作基本參數(shù)，PLC控制器根據(jù)工作要求和狀態(tài)進(jìn)行分析計算，確定具體的測量精度和運(yùn)行工況，運(yùn)行過程中，控制器可隨時接收操作員根據(jù)生產(chǎn)要求的人工指令，及時修改相關(guān)控制參數(shù)。
PLC控制器與液晶的接口技術(shù)越來越成熟[4]，本系統(tǒng)采用自行研發(fā)的液晶觸摸屏模塊，型號為TFT104-8060-65K，彩色觸摸屏集中了液晶顯示部件和觸摸屏。液晶顯示采用彩色TFT液晶，色彩支持65536色，分辨率為800×600，顯示尺寸為10.4英寸，總線讀寫速度為30MHz，單點(diǎn)讀寫周期短（40ns），總線接口方式為
8/16位標(biāo)準(zhǔn)8080方式，支持與PLC控制器的高速系統(tǒng)接口。觸摸檢測部件用于檢測用戶觸摸位置，從觸摸點(diǎn)檢測裝置上接收到的觸摸信息轉(zhuǎn)換成觸點(diǎn)坐標(biāo)后，送給控制器（CPU），用以傳送觸摸控制信號。TFT104模塊的觸摸屏及觸摸屏控制器為高品質(zhì)工業(yè)級，分辨率高達(dá)4096點(diǎn)，只需5根線可與控制系統(tǒng)無縫鏈接，外圍接口電路簡單。采用長壽命LED背光，功耗低、顏色純正，工業(yè)級的技術(shù)特性完全適合于包裝機(jī)器人系統(tǒng)的工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用和工作環(huán)境。
4PLC軟件設(shè)計
PLC軟件設(shè)計采用西門子公司STEP7編程軟件，使用直觀梯形圖和語句相結(jié)合的編程方法，使用順序控制設(shè)計法和步進(jìn)梯形圖進(jìn)行編程，梯形圖程序編譯成功后，通過西門子PLC與上位機(jī)的通信線路，將程序代碼下載到PLC處理器中。
在本系統(tǒng)設(shè)備編程過程中考慮到調(diào)試、維護(hù)的需要，將工作模式設(shè)置了手動和自動兩種控制方式，糧食包裝機(jī)器人控制系統(tǒng)PLC軟件流程如圖3所示。

自動控制功能有運(yùn)行、暫停、結(jié)束、復(fù)位等4個步驟，手動功能有退、進(jìn)、起、停等工作過程中的運(yùn)動方式。在按鈕抬起或按下時，對系統(tǒng)的相關(guān)繼電器、接觸器置位或復(fù)位，實現(xiàn)PLC對具體機(jī)構(gòu)和運(yùn)行部件的前后左右位移控制?？梢栽谟|摸屏中進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，可根據(jù)操作者的要求，隨意設(shè)定計數(shù)值、包裝數(shù)量、轉(zhuǎn)速控制等參數(shù)，并能根據(jù)所設(shè)定的參數(shù)最高什對實時監(jiān)控，當(dāng)實際值超過設(shè)定最高值時，系統(tǒng)將輸出報警顯示或聲響。對彩色液晶觸摸屏的編程主要利用GT-Designer2觸摸屏編程軟件中的交替性按鈕功能。系統(tǒng)軟件程序還設(shè)計有狀態(tài)監(jiān)測功能，可實進(jìn)監(jiān)視包裝執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行部件的工作狀態(tài)，如對電機(jī)堵轉(zhuǎn)、變頻器異常、包裝箱中包裝袋等情況，都能進(jìn)行及時保護(hù)或發(fā)出報警提示信息。
5結(jié)束語
系統(tǒng)設(shè)計完成后，進(jìn)行了玉米、面粉包裝試驗，機(jī)器人操作方便，運(yùn)行穩(wěn)定。工程實踐和測試表明，系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計達(dá)到了各項要求，有較好的推廣應(yīng)用價值。糧食包裝機(jī)器人采用PLC自動控制系統(tǒng)，集氣壓傳動、變頻調(diào)速、傳感檢測、通信技術(shù)、人工智能等技術(shù)于一體，與傳統(tǒng)包裝設(shè)備相比，性能有了顯著提升和改進(jìn)。在國家大力倡導(dǎo)技術(shù)創(chuàng)新的形勢下，機(jī)器人技術(shù)在糧食包裝行業(yè)的推廣應(yīng)用，對于糧食加工企業(yè)降低人工成本和提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益有著重要的意義。

作者：梁明亮，蘇東民，常蘭州，張明環(huán)

深圳市卓禾儀器有限公司是一家專門從事稱重儀表和全自動包裝碼垛生產(chǎn)線的研發(fā)及生產(chǎn)的高新技術(shù)企業(yè)，所生產(chǎn)的JY500系列稱重顯示控制器（包括配料秤儀表、皮帶秤儀表、包裝秤儀表、重量變送器等）高速高精度，使用壽命長。卓禾儀器有十?dāng)?shù)年的現(xiàn)場校驗經(jīng)驗，在業(yè)內(nèi)有良好的口碑，且有專門的售后工程師幫忙解決產(chǎn)品使用過程中遇到的技術(shù)問題，客戶可以放心省心順心的使用我司的產(chǎn)品。如果對我司的產(chǎn)品感興趣，歡迎咨詢。