基于PLC的托盘输送机设计和应用.pdf

务I 违 勺 似 基于P L C 的托盘输送机设计和应用 Desi gn and appl i ca t i on of t r ay t r ansp or t m achi ne bas ed on PL C 钱晓平 Ql AN Xi a o p i n g 无锡技师学院，无锡 2 1 4 1 5 3 摘 要针对当前汤圆食品生产流水线中， 需要人工搬运输送汤圆托盘的不足，创新地设计了一种由取 盘装置、下移盘装置、9 0 。 转位与上送装置、上移与放盘装置等组成 ，P L C 控制、气电结合 区 动的托盘输送搬运机。其能够替代人工操作，实现自动搬运汤圆托盘，并试图将该新型实 用结构应用于相似的生产流水线中。按本设计所制作的托盘搬运输送机与汤圆机、托盘摆盘 机、输送带等组成的我国首条汤圆自动生产线已在河南思念食品股份有限公司投入使用。 关键词托盘搬运；9 O 。 转位与上送；P L C ； 触摸屏 中圈分类号T P 2 9 文献标识码 B 文童编号 1 0 0 9 一O 1 3 4 2 0 1 4 o 8 下 一O 1 5 4 一O 3 D o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ J ． I s s n ． 1 0 0 9 - 0 1 3 4 ． 2 0 1 4 ． o 8 下 ． 4 O 0 引言 目前在 汤圆食 品生产企业 中，汤 圆的制作 由 汤圆机 完成。汤圆机运行时，其 移动小车作左 、 中、右三位横 向往复运动，同时小车上的输送带 作纵向步进运行 如图1 所示 ，汤圆从汤圆机 中 滚落到移动小车上的托盘里，托盘盛满汤圆后 ， 操作工把托盘搬运到输送带上 ，送入冷库进行冷 冻处 理 。 1 ． 汤 圆 托 盘 ；2 ． 移 动 小 车 图1 汤圆机小车 这样的制作方式有三点不尽 人意之处 一 是 每台汤圆机必需配这一操作工 ，以维持 汤圆机 的 正 常运 行；二是人工搬运盛满汤圆的托盘 ，存在 汤 圆可能被污染的隐患 ；三是这种机械式 、高频 率的重 复作业很容易使操作工厌烦、疲倦 ，不利 于身心健康 ，继而影响生产。 由此可见，机器制作汤圆时，需要一种能与汤 圆机协调配合运行、把装满汤圆的托盘 自动搬运输 送到冷库输送带上的装置托盘搬送输送机。 1 托盘搬运机的设计 存放汤圆的托盘是一长宽为7 0 0 mmX4 0 0 mm、 厚度l mm、质量约1 2 0 g 的薄塑料盘 。当其盛满汤圆 1 8 1 2 2 1 6 只 后，总质量约3 3 0 0 g 。 托盘搬运输 送机运 行设计 总体方案 放置在 汤圆机移动小车上 的托盘盛满汤圆后，先随小车 的同步输送带一起前移 ，当托盘移动到一特定 的 位置时，取盘装置瞬时将托盘举起 ，使托盘脱离 同步输 送带并举到位 ；下移盘装置带动取盘装置 左移 ，把盛满汤圆的托盘带到9 0 。 转位与上送装置 的上方到位 ；随后9 O 。 转位与上送装置接过托盘、 上升到位后转位9 O 。 ；在此同时取盘装置下降复位 后 ，下移盘装置右 移把取盘装置带到移动小车同 步输送带下方的取盘位置准备再次接盘 ；上移 与 放盘装置右移到位对 准已转位9 0 。 的汤圆托盘 ， 其取盘机械手伸入托盘下面到位 ；9 0 。 转位 与上 送装置随即下降，下降中同时反转9 0 。 复位，等待 下一次动作；上移 与放盘装置接到汤圆托盘 后左 移 ，把托盘带到冷 库输送带上方等待，当移动 的 输送带上有合适 的空位通过时 ，机械手把汤 圆托 盘放置到位 ，盛满汤 圆的托盘随输送带进入冷库 冷冻，而后上移与放盘装置右移复位 等待 ；由此 而循环。 搬 运输 送机 能检测运行状 态，并设有保护装 置，若遇 故障 即发 出报警信号并停机 ；控制搬运 输送机运行的方式有手动与 自动两种 。 设计的托盘搬运输送机如图2 所示。主要由机 架1 、取盘装置1 3 、下移盘装置 1 4 、9 O 。 转位 与上 收稽日期2 0 1 4 - 0 6 - 2 3 基金项目中国实用新型专利 C N2 0 1 6 2 6 7 1 4 U，2 0 1 6 0 2 1 1 9 U，2 0 1 5 9 8 0 3 5 U ；中国发明专利 C N1 0 1 7 8 0 8 8 3 A 作者简介钱晓平 1 9 6 1 一，男，江苏无锡人，高级工程师，高级讲师，本科，研究方向为机电自动化控制技术。 【 1 5 4 】 第3 6 卷第8 期2 0 1 4 - 0 8 下 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 、 l 造 匐 ,t b ． ＼ I } l } 一＼ 、 一 。 ／ ～ 0 ＼ 7 『 1 fY r Y rY r rV r 1f _ Y rV 1rn _ 一 、 ‘ ／ ／ { 一 ／ 一 _ _ _一 r d 1 ．机 架2 ． 输送带；3 ． 汤圆托盘 ；4 ． 上移与放盘装置 ；5 ． 机械 手6 ． 步进电机；7 ． 上水平圆导轨8 ． 垂直圆导轨 9 ． 9 0 。转位 与上送装置 ；J n下水平圃导轨 l 1 ． 移动小车；1 2 ． 取盘 托框；I 3 ． 取盘装置 ；1 4 ． 下移盘装置 图2托盘搬运输送机 送装置9 、上移 与放 盘装置4 、气动 系统 、电气控 制系统等组成。机架采用不锈钢型材焊接而成。 1 托盘搬运输送机的主要机械结构 1 取盘装置 取盘装置 固定 于下移盘 装置 上 ，其取盘托框 1 2 的上 下运动距 离较短 ，约7 5 mm，但 要求运动 速度较快 。因而采 用气缸驱动 ，气缸选用S MC的 C DQMA3 2 7 5 一 M9 B 2 。 2 下移盘装置 下移盘装置的运动距离较长，达1 2 0 0 m m以上， 要求运动平稳 。其依靠两根水平圆导轨l 0 的支承与 导向，用S MC的C Y1 S 系列磁偶式无杆气缸驱动。 3 9 0 。转位与上送装置 9 0。转 位 与 上 送 装 置 的 上 下 运 动 距 离 约 2 0 0 mm，由两根垂直 圆导轨8 导向，用C DM2 E 3 2 2 0 0一 M9 B2气 缸 带 动 ，9 0。的 转 位 运 动 依 靠 MS Q B A2 0 R M9 N 2 旋转气缸完成。 4 上移与放盘装置 上移 与放盘装置 左右运动 距离约 1 4 0 0 mm， 同下移盘 装置 一样 ，用两 根水 平圆导轨7 支承与 导 向，其 需要在左、 中、右三个位置点的准确定 位 ，因 而采 用步进 电机6 驱动 也可选择 S MC的 E MY2 系列无杆电动 缸 ，但价格较高 。上移与 放盘装置的取盘机械手5 同样采用气缸带动 。 5 运动部件的位置检测 取盘装置、下移盘装置 、9 O 。转位 与上送装 置、上移与放盘装置及机械手在运行 中的位置采 用光电式接近开关检测。 2 气动 系统 托盘搬运输送机 的气动系统 主要 由一 只水平 图3 P L C 控制流程 无杆气缸 、两 只上下气缸 、一只9 O 。 旋转气缸、两 只机械手 气缸 、五 只换 向阀及其他气动附件等组 成 ，控制回路原理较为简单 。 3 托盘搬运输送机的电气控制 托盘搬运输送机 的电气控制系统主要 由触摸 屏 、P L C、步进驱动 器、步进 电机 、光电式接近 第3 6 卷第8 期2 0 1 4 - 0 8 下 【 1 5 5 J 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m C P S B1 1 0． 0 Q 0． 0 洲 DI R 1 0．1 Q 0．1 1 0 ．2 Q 0 ． 2 一 [ 旦 I o ．3 PLG Q O ． 3 一 [ 坚 1 0 ．4 Q O ． 4 一 [ I O ．5 QO ． 5 1 0 ．6 QO ． 6 一 1 0． 7 8 q 0 ． 7 一 [ N 塑 、 n ． o Q 1 ． o 一 [ I 1 ． 1 O 1 1 一 [ I1 ． 2 Q1 2 I 1 ．3 0 1 ． 3 一 口 S Qll I1 ． 4 Q1． 4 - I 1 ．5 01． 5 S O13 Z C I 1 ． 6 Q2． 0 TY J／ E N I 1 ． 7 Q 2．1 I 2 ．0 一 ， 二 I 2 ．1 T PS I ／1d A7 T7 AI C I 2． 2 I 2 ．3 一 ， 二 I 2 ．4 图4 P L C外 部接 线 开关 、控制按钮 、压力继电器及其 它电器件 等组 成 。触摸屏提供 了操作方式选择 、调整、设定 、 产量统计等操作与信息的显示 。 1 托盘搬运输送机的控制流程 托盘搬运输送机P L C 控制流程如图3 所示。 2 P L C b 部接线 P L C b 部接线如图4 所示。 3 P L C的I ／ 0分配 I ／ O点分配表如表1 所示 。 ‘ 2 托盘搬运输送机的应用 由按本设计所制作的托盘搬运输 送机 与汤圆 机 、自动上盘机、输送带 等组成的我国第一 条汤 圆自动生产线 ，已在河南 思念食 品股份有限公司 投入 使用 ，如 图5 所示 。本结构类 型的搬运输 送 机适用于食品生产企业 中采用机器制作汤圆、馄 饨 、饺子、馒头、包子 、糕点等食品的生产流水 线 ，也可配套应用在其它行业生产中需要 自动输 送类似于汤圆托盘 的零件 与产品或零件存放盘 的 自动 化生 产 线 。 图5 汤圆 自动生产线 3 结论 托盘搬运输送机替代 人工搬运 汤圆托盘 ，让 操作者摆脱机 械重 复的简单作业 ，从根本上消除 了人工搬运存在食品可能被污染 的隐患 ，提高 了 机器制作汤圆的 自动化程度 。 参考文献 【 1 】机械设计师手册编写组．机械设计师手册【 M】 ． 北京 机械 工业 出版社， 2 0 0 9 ． 【 2 】S I E ME NS AG． S 7 2 0 0 可编程控制器系统手册【 z 】 ． 北京 西 门子公 司， 2 0 0 8 ． 【 3 】S MC ． 气动元件 中文第五版圈． 北京 S MC 公司2 0 1 o ． 【 4 】S I E ME NS AG． O P 7 3 mi c r o ， T P 1 7 7 mi c r o Wi n C C fl e x i b l e 操作说明【 z 】 ． 北京 西门子公司， 2 0 0 7 ． 【 5 】王晓晨， 朱钊． 基于S 7 3 0 0 P L C 镀膜控制系统的设计与应 用【 z 】 ． 制造 自动化， 2 0 1 4 ， 3 1 4 6 1 4 9 ． 【 6 】南新元， 陈志军， 高丙朋， 等． S 7 3 0 0 P L C 在番茄酱杀菌自动 控制系统中的应用【 Z 1 洎 动化仪表， 2 0 1 0 ， 3 1 5 3 4 3 6 ， 3 9 ． 表1 I ／ O点分配表 信号名称 代号 地址 信号名称 代 号地址 信号名称 代号 地 址 信号名称 代号 地址 停 止 S B1 1 0 ． 0 9 0 。 逆位 S Q8 I 1 ． 1 取盘 QP 1 2 ．2 举盘上升 W 5 Q O ．6 取盘下位 S Q1 1 0 ． 1 上移盘左位S Q9 I 1 ． 2 放盘 F P 1 2 ．3 举盘下降 YV 6 Q o ．7 取盘上位 S Q 2 1 0 ． 2 上移盘 中位S QI O I 1 ． 3 驱动器 QD I 2 ．4 9 0 。 顺转 YV 7 Q1 ．0 下移盘左位 S Q3 1 0 ． 3 上移盘右位S Q1 1 I 1 ． 4 驱动 脉冲 C P Q o ． 0 9 0 。 逆转 YV 8 Q1 ． 1 下移盘右位 S Q 4 1 0 ． 4 机械手接盘S Q 1 2 I 1 ． 5 电机方向D I R Q 0 ． 1 机械手接盘 Y V9 Q1 ． 2 气压正常 S P1 1 0 ． 5 机械手放盘S Q1 3 I 1 ． 6 取盘上升 Y V1 Q O ． 2 机械手放盘 YV1 0 Q1 ． 3 上升移盘底位 S Q 5 1 0 ． 6 汤圆机 T Y J I 1 ． 7 取盘下降 Y V 2 Q O ． 3 故障报警HL Q1 ． 4 上升移盘高位 S Q 6 1 0 ． 7 摆盘机 BP J 1 2 ． 0 下移盘左移 Y V 3 Q O ． 4 正常工作 Z C Q 2 ． 0 9 O 。 顺位 S Q7 I 1 ． 0 输送带 S S D 1 2 ． 1 下移盘右移 Y V 4 Q O ． 5 驱动使能 E N Q 2 ． 1 【 1 5 6 l 第3 6 卷第8 期2 0 1 4 - 0 8 下 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m