立體花式冰淇淋成型機(jī)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)題目 立體花式冰淇淋成型機(jī)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)題目：立體花式冰淇淋成型機(jī)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要隨著科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)冰淇淋的生產(chǎn)提出了更高的要求。作為生產(chǎn)高檔冰淇淋的自動(dòng)化設(shè)備立體花式冰淇淋成型機(jī)，主要由機(jī)架及傳動(dòng)部件、灌注造型頭、料泵組件、控制系統(tǒng)組成?？刂葡到y(tǒng)主要由可編程控制器（PLC）、人機(jī)界面(HMI)、氣缸和各種傳感器等組成。本文主要介紹了成型機(jī)的控制部分，包括氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、PLC和HMI的選擇、PLC程序、人機(jī)界面設(shè)計(jì)等?；赑LC控制系統(tǒng)的成型機(jī)具有友好的人機(jī)交互界面，操作簡單，控制集中，效率高,勞動(dòng)強(qiáng)度小，具有較高的性價(jià)比，特別適合中小型企業(yè)的要求。關(guān)鍵詞：PLC，人機(jī)界面，冰淇淋成型機(jī)IIABSTRACT With the development of scientific and technological and socio-economic, higher request for ice cream production has been put forward. As stereo pattern cream former which produces high-grade ice cream, it mainly includes the frame and transmission components, nozzles for dosage and shaping, subassembly for pumping material and control system. Control system is mainly made of programmable logic controller (PLC), human machine interface (HMI), air cylinder and many kinds of sensors, etc. This article mainly introduced the Control segment of the former, including the pneumatic control system design, the selection of PLC and HMI , PLC program, man-machine interface design, etc。Based on PLC control system has friendly man-machine interface, easy operation, high efficiency, centralized control , labor intensity is small, with high performance, especially suitable for small and medium enterprises.Key words： PLC; Human machine interface; Ice cream former; 目 錄摘要IABSTRACTII第一章 緒論11.1 冰淇淋成型機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)11.2 冰淇淋成型機(jī)的意義及價(jià)值2第二章冰淇淋成型機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)32.1 設(shè)計(jì)方案論證與比較32.2 傳動(dòng)部分42.3 棘輪機(jī)構(gòu)52.4 輸送帶5第三章 氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)73.1 工藝方案的分析73.2 氣動(dòng)系統(tǒng)的確定83.2.1 氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)83.2.2 輸送帶與其他執(zhí)行器的互鎖93.2.3 擋料氣缸、送料氣缸及切料氣缸103.2.4 氣動(dòng)系統(tǒng)原理圖103.2.5 氣動(dòng)元件的選擇11第四章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)124.1 控制方案確定124.2 可編程控制器134.3 觸摸屏144.4 PLC控制盒設(shè)計(jì)154.5 可編程控制器的接線16第五章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)175.1工藝流程分析175.2 電磁閥動(dòng)作時(shí)序圖175.3 觸摸屏195.4 PLC I/O分配215.5 步進(jìn)梯形圖225.6 指令程序如下：26第六章 總結(jié)29參考文獻(xiàn)30致謝3132南通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)第一章 緒論1.1 冰淇淋成型機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)冰淇淋以其時(shí)尚美味的感受，從19 世紀(jì)問世以來，受到了世界各地人們的喜愛。歐美消費(fèi)者對(duì)冰淇淋的消費(fèi)已做到普及，它不再是季節(jié)性的消費(fèi)品，而是日常和餐后的必備的消費(fèi)品。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，國內(nèi)冰淇淋市場冬季是夏季的1/30，而這個(gè)差距在美國是1/2 到1/3，季節(jié)性的差異反映了消費(fèi)結(jié)構(gòu)的單一以及產(chǎn)品發(fā)揮的功能單一1。數(shù)據(jù)顯示，2007 年我國冰淇淋市場的產(chǎn)銷量達(dá)256 萬噸，同比增長12%，實(shí)現(xiàn)銷售額308億元左右。預(yù)計(jì)2010年中國市場規(guī)模將達(dá)到280萬噸，人均消費(fèi)量可達(dá)2.1公斤/年；2015年產(chǎn)銷量將達(dá)到320 萬噸,人均消費(fèi)量可達(dá)2.4 公斤/ 年2。而且隨著人均收入增加、消費(fèi)水平的提高、消費(fèi)群體不斷擴(kuò)大以及城市化的發(fā)展,人們的冷飲消費(fèi)習(xí)慣和消費(fèi)能力有所改變和增加。這些都為中國冰淇淋市場結(jié)構(gòu)升級(jí)和市場壯大提供了前提條件。因此，加工冰淇淋機(jī)械的市場前景同樣非常廣闊。近年來冰淇淋行業(yè)競爭激烈，國外知名企業(yè)看好中國市場，紛紛進(jìn)軍中國，給國內(nèi)企業(yè)以很大的競爭。并且成型設(shè)備存在的缺陷，成型機(jī)的性能不高，制約了我國高檔軟冰淇淋行業(yè)的發(fā)展。所以，盡快研制出高性能的國產(chǎn)冰淇淋成型機(jī)，以推動(dòng)冰淇淋行業(yè)的快速發(fā)展。目前國內(nèi)設(shè)備大多數(shù)是以80年代前期的進(jìn)口設(shè)備測繪開發(fā)的，由于長期良好的市場需求，冰淇淋生產(chǎn)企業(yè)又多為新建企業(yè),在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上要求不高。造成了國內(nèi)冰淇淋的成型機(jī)械整體的精度不高，給生產(chǎn)廠家的質(zhì)量控制和品質(zhì)提高帶來困難，反過來還影響了新產(chǎn)品的生命周期。例如,作為冰淇淋生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備連續(xù)式凝凍機(jī)，目前國家標(biāo)準(zhǔn)滿產(chǎn)時(shí)冰淇淋進(jìn)出料溫度分別為4和-4,而國外設(shè)備出料溫度標(biāo)準(zhǔn)為-63。據(jù)有關(guān)研究資料表明,由于出料溫度不夠,對(duì)冰淇淋的組織結(jié)構(gòu)和抗融性都有不利影響，也阻礙了國內(nèi)冰淇淋品質(zhì)的提高，拉大了與洋品牌產(chǎn)品的差距。生產(chǎn)冰淇淋的設(shè)備是冰淇淋機(jī)，它主要由制冷系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)等組成。冰淇淋機(jī)傳統(tǒng)的控制方式是接觸器繼電器式的。這種控制方式在開發(fā)周期、硬件的靈活性、適應(yīng)性和準(zhǔn)確性上很難滿足客戶的需求，尤其在高性能的軟冰淇淋成型機(jī)方面。隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、可編程工業(yè)控制器技術(shù)的發(fā)展，電子電控系統(tǒng)取代繼電器控制方式。而可編程控制器（PLC）比單片機(jī)具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡單、功能強(qiáng)大、更加人性化等等。國內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)了很多有關(guān)PLC控制的冰淇淋機(jī)?，F(xiàn)在國外電子計(jì)算機(jī)應(yīng)用于冰淇淋生產(chǎn)已很普遍，不僅用于配方設(shè)計(jì)，并用于整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的自動(dòng)化控制。高度機(jī)械化、自動(dòng)化的生產(chǎn)，不僅大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，并可為建立良好的產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)創(chuàng)造條件。國內(nèi)市場上有國產(chǎn)的和國外的軟冰淇淋成型機(jī)，但都存在一定的問題。國產(chǎn)軟冰淇淋成型機(jī)雖然便宜，但制冷量不夠，不能將高品質(zhì)的軟冰淇淋漿料很好地成型。國外制造的軟冰淇淋成型機(jī)雖然能夠很好地將軟冰淇淋漿料成型，但價(jià)格太高。錢獻(xiàn)慶先生認(rèn)為，要解決設(shè)備成型性能和價(jià)格之間的矛盾，一要在現(xiàn)有國產(chǎn)設(shè)備的基礎(chǔ)上，加大軟冰淇淋成型機(jī)的制冷量；二要采取其他配套措施，對(duì)國產(chǎn)軟冰淇淋成型機(jī)的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)；三要降低高性能軟冰淇淋成型機(jī)的制造成本，提高設(shè)備的市場競爭力4。1.2 冰淇淋成型機(jī)的意義及價(jià)值本課題目的是對(duì)現(xiàn)有的冰淇淋生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行改良設(shè)計(jì)，對(duì)其控制系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。國內(nèi)冰淇淋行業(yè)進(jìn)入爭取規(guī)模與效益的協(xié)調(diào)發(fā)展的新階段。消費(fèi)者對(duì)冰淇淋產(chǎn)品的要求不斷提高，對(duì)設(shè)備行業(yè)提出了全新的要求；企業(yè)規(guī)模擴(kuò)大，對(duì)設(shè)備的生產(chǎn)效率要求越高；銷售半徑增大，對(duì)產(chǎn)品的衛(wèi)生控制要求也更嚴(yán)格，設(shè)備的衛(wèi)生設(shè)計(jì)將更為重要；全國品牌與地區(qū)品牌逐漸形成，產(chǎn)品的統(tǒng)一性及質(zhì)量穩(wěn)定性要求對(duì)設(shè)備行業(yè)也提出了更高要求。而只有優(yōu)質(zhì)的設(shè)備以其穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)和低廉的維護(hù)費(fèi)用才能有效地控制生產(chǎn)成本，體現(xiàn)出良好的綜合效益。隨著更多的國際先進(jìn)的技術(shù)引入中國，競爭也向著多層次發(fā)展，國內(nèi)冰淇淋行業(yè)首先要避免走單純的測繪仿制的老路，開發(fā)出多品種多規(guī)格大型化，適合中國國情的設(shè)備；其次要改變“國產(chǎn)設(shè)備價(jià)廉質(zhì)次”的觀念5，在提高產(chǎn)品科技含量的同時(shí)，重視產(chǎn)品的加工質(zhì)量,精益求精。基于這樣的考慮，我們對(duì)現(xiàn)有的冰淇淋成型機(jī)進(jìn)行改造，加入現(xiàn)有的電子產(chǎn)品，使成型機(jī)既具有原有機(jī)械的優(yōu)點(diǎn)，又有現(xiàn)代機(jī)電產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)，真正成為符合我國實(shí)際的冰淇淋成型設(shè)備，從而促進(jìn)冰淇淋行業(yè)的健康發(fā)展。第二章 冰淇淋成型機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)方案論證與比較這次設(shè)計(jì)的課題是在原有成型機(jī)的基礎(chǔ)上改進(jìn)的。首先原有的成型機(jī)體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修困難，采用MCS-51控制系統(tǒng)6；其次，控制面板上需要安裝許多按鈕，操作復(fù)雜，功能增加的同時(shí)，工作參數(shù)的調(diào)整數(shù)量也相應(yīng)的增加；再者，功能的增加使設(shè)備的工位增多，這樣對(duì)故障的排除提出了新的要求。從而使成型機(jī)制造成本很高，成型機(jī)的市場售價(jià)也很高，生產(chǎn)出的立體花色冰淇淋價(jià)格相應(yīng)也高，這些都影響了成型機(jī)的經(jīng)濟(jì)效益7。在這種情況下，我們提出了對(duì)成型機(jī)進(jìn)行改造的課題。在保留原有成型機(jī)優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，我們對(duì)成型機(jī)作了改進(jìn)：把原有的控制系統(tǒng)改為PLC進(jìn)行控制，利用人機(jī)界面進(jìn)行操作。從而增加了設(shè)備的可靠性，易于排除故障，提高生產(chǎn)率8。采用人機(jī)界面之后，用戶可以根據(jù)操作要求，通過屏幕來加以解決。對(duì)于運(yùn)行參數(shù)的修改和設(shè)定，也可以將其設(shè)計(jì)在屏幕上運(yùn)行顯示和調(diào)整。進(jìn)入正常運(yùn)行后，還可以根據(jù)實(shí)際的工況環(huán)境，對(duì)一些參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。其次，可以為故障的查找提供相應(yīng)的提示。在屏幕界面設(shè)計(jì)時(shí)，可先將每一功能部件均簡化成示意圖，圖中將各信號(hào)點(diǎn)在相應(yīng)的部位列出，當(dāng)設(shè)備有故障時(shí)，通過程序判斷將相應(yīng)的部位畫面在屏中自動(dòng)的顯示出來，幫助用戶到相應(yīng)的工位上去找故障點(diǎn)，這樣就能迅速、準(zhǔn)確排除故障，減少查找故障的時(shí)間而造成平均產(chǎn)量的下降。另外，在設(shè)備調(diào)試期間，調(diào)試人員可根據(jù)部件示意圖的動(dòng)態(tài)效果，在屏上觀察各個(gè)部件的運(yùn)行情況，由此來判斷輸入輸出點(diǎn)的接線及狀態(tài)是否正確，給調(diào)試帶來方便。在正常的生產(chǎn)期間，操作人員也可直接通過查看屏幕了解設(shè)備的運(yùn)行情況。成型機(jī)設(shè)計(jì)適應(yīng)了中、小企業(yè)的要求，提高了產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性。立體花式冰淇淋成型機(jī)是一種高檔次的冷飲食品加工機(jī)械，其產(chǎn)品要求在造型上、口味上有其獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，但衛(wèi)生要求尤為重要。機(jī)架及傳動(dòng)部件是立體花式冰淇淋成型機(jī)的主要部件之一，而冰淇淋就是在傳動(dòng)部件帶動(dòng)下經(jīng)過不同工位的操作在機(jī)架上成型的，這就要求機(jī)架的操作部分必須保持清潔衛(wèi)生。在設(shè)計(jì)中是通過將驅(qū)動(dòng)部分與工作部分分開來實(shí)現(xiàn)此要求的，有效的防止了驅(qū)動(dòng)潤滑脂對(duì)冰淇淋的影響，在導(dǎo)軌護(hù)養(yǎng)中使用食用油也是這個(gè)原因。在材料選用方面，傳動(dòng)部件的導(dǎo)軌選用方鋁，杯座選用1Cr18Ni9Ti不銹鋼，不僅滿足了衛(wèi)生要求，而且滿足了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的外觀要求。我們所設(shè)計(jì)的機(jī)架封閉式結(jié)構(gòu)，在高度方向上尺寸的設(shè)計(jì)中考慮到用戶操作方便、舒適。前后面板、側(cè)面板及蓋板均采用1Cr18Ni9Ti不銹鋼材料；橫梁、立柱、支承板等結(jié)構(gòu)件多采用Q235；較多的采用鋁板所卷制的角鋼、橫鋼形式。既美觀漂亮，給人清潔感，又能降低成本及機(jī)床重量，同時(shí)保證了機(jī)床所需的剛度及強(qiáng)度。機(jī)架內(nèi)部留有空間用于安裝電磁閥板，這樣使得整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊。機(jī)架整體結(jié)構(gòu)緊湊，外形整潔光亮，給人一種清新的感受。2.2 傳動(dòng)部分立體花式冰淇淋成型機(jī)的傳動(dòng)部件是在PLC控制下的氣動(dòng)執(zhí)行元件驅(qū)動(dòng)氣缸作用下，帶動(dòng)齒輪實(shí)現(xiàn)履帶的傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)。齒輪向履帶傳遞運(yùn)動(dòng)是通過雙排鏈傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，該機(jī)構(gòu)有機(jī)地結(jié)合了PLC、氣動(dòng)及機(jī)械結(jié)構(gòu)配合控制的方法。圖2.1 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖 傳送帶的驅(qū)動(dòng)單元由驅(qū)動(dòng)氣缸、齒條軸、齒輪、棘輪機(jī)構(gòu)等幾個(gè)主要部分組成。如圖2.1。上氣后，驅(qū)動(dòng)氣缸無桿腔通氣，活塞桿上升，齒條軸在導(dǎo)向座導(dǎo)向作用下也上升，帶動(dòng)齒輪正向旋轉(zhuǎn)，因離合器是正向結(jié)合的，所以鏈輪也正向旋轉(zhuǎn)，鏈條在水平方向上移動(dòng)一段距離，杯座有一個(gè)工作位置移到下一個(gè)工作位置。到位后，其他各部件執(zhí)行相應(yīng)操作（如送料、灌注等），同時(shí)氣缸有桿腔通氣，活塞桿下降，齒條軸下降，帶動(dòng)齒輪反向旋轉(zhuǎn)，但因離合器是反向脫開的，鏈輪并不隨齒輪反轉(zhuǎn)，不會(huì)使杯位發(fā)生變化；各工位操作完畢后氣缸無桿腔再次通氣，進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)過程，這樣就可以使傳送帶實(shí)現(xiàn)所需的步進(jìn)動(dòng)作。成型機(jī)根據(jù)工藝要求，當(dāng)傳送帶停止時(shí)，其他執(zhí)行器才開始操作，操作完畢后，傳送帶開始下一次步進(jìn)，在設(shè)計(jì)中采用了“氣電”互鎖的方案，保證在驅(qū)動(dòng)氣缸活塞桿前伸時(shí)其他執(zhí)行器因無氣而不會(huì)動(dòng)作9。2.3 棘輪機(jī)構(gòu) 棘輪機(jī)構(gòu)由棘輪、棘爪及機(jī)架組成，用于輸送帶每次步進(jìn)時(shí)的定位，如圖2.2 。主動(dòng)桿空套在與棘輪固連的從動(dòng)軸上，驅(qū)動(dòng)棘爪與主動(dòng)桿用轉(zhuǎn)動(dòng)副相連，當(dāng)主動(dòng)桿逆時(shí)針方向擺動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)棘爪便插入棘輪的齒槽，使棘輪跟著轉(zhuǎn)過某一角度，這時(shí)止回棘爪在棘輪的齒背上滑過。當(dāng)主動(dòng)桿順時(shí)針方向擺動(dòng)時(shí)，止回棘爪阻止棘輪發(fā)生順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)棘爪在棘輪的齒背上滑過，此時(shí)棘輪靜止不動(dòng)。棘輪每次步進(jìn)的角度轉(zhuǎn)化為排鏈的步進(jìn)距離，即為相鄰兩杯座之間的距離。 棘輪上取八個(gè)齒槽，均勻分布。齒輪的尺寸，棘輪的位置及杯座間距的關(guān)系公式： L= (1/4) R 其中：L相鄰杯座間距 R齒輪半徑 1. 棘輪2. 機(jī)架3. 片簧4. 止回棘爪5. 棘爪 圖2.2 棘輪機(jī)構(gòu)2.4 輸送帶輸送帶是帶動(dòng)杯座實(shí)現(xiàn)步進(jìn)運(yùn)動(dòng)，移動(dòng)杯座到不同工位進(jìn)行操作的傳送裝置。從圖2.3中可以看出，輸送帶是通過雙排鏈傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)其傳動(dòng)的。其中，杯座與鏈條通過中裝片聯(lián)接，從而實(shí)現(xiàn)了杯座隨鏈條的步進(jìn)運(yùn)動(dòng)。輸送帶采用了雙排鏈傳動(dòng)。打開機(jī)架的左側(cè)蓋，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪可以調(diào)整鏈輪的位置，達(dá)到鏈條張緊的目的，以防止鏈條垂度過大引起的嚙合不良和振動(dòng)等現(xiàn)象。鏈條及輸送導(dǎo)軌的潤滑均采用食用油脂。綜合以上各方面，機(jī)架及傳動(dòng)部件滿足了立體花式冰淇淋成型機(jī)的工藝要求，同時(shí)也達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。圖2.3 杯座與鏈條聯(lián)接關(guān)系簡圖第三章 氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 工藝方案的分析圖3.1冰淇淋成型機(jī)加工過程示意圖 冰淇淋成型機(jī)的加工過程如圖3.1。傳動(dòng)氣缸動(dòng)作之后帶動(dòng)棘輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)一定的角度，從而傳動(dòng)帶移動(dòng)一個(gè)杯子的距離。棘輪機(jī)構(gòu)中有一離合器保證了在傳動(dòng)氣缸收縮時(shí)傳動(dòng)帶不會(huì)反向運(yùn)動(dòng)。料斗組件中存放的是冰淇淋料，電磁鐵控制料斗組件的開關(guān)。電磁鐵得電漏斗組件則停止放料；電磁鐵失電，漏斗組件則開始放料。當(dāng)傳送帶停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，料斗打開冰淇淋料流入杯子中。同時(shí)根據(jù)不同的需要，可以打開料泵組件，注入不同的原料。還可以在造型部分加入不同的造型模具，利用這些模具制出不同的花型。再利用切料汽缸將花型切開，將加工好的花型放入到杯子中，接著進(jìn)行人工加蓋、貼標(biāo)簽、速凍等操作。成型機(jī)每6秒一個(gè)工作節(jié)拍，這樣可以保證日產(chǎn)量很大，放杯盒取杯均是由人工完成，又可以大大減少設(shè)備的成本，進(jìn)而生產(chǎn)的冰淇淋的成本不高，非常適合中小企業(yè)。如果對(duì)此設(shè)備進(jìn)一步縮小，可以為家庭使用。 所設(shè)計(jì)的立體花式冰淇淋成型機(jī)由機(jī)架及傳動(dòng)部件、灌注造型頭、料泵組件、控制系統(tǒng)組成。控制系統(tǒng)主要有可編程控制器（PLC）、人機(jī)界面(HMI)、氣缸和各種傳感器等組成。PLC具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡單、功能強(qiáng)大、更加人性化的特點(diǎn)。人機(jī)界面是在操作人員和機(jī)器設(shè)備之間作雙向溝通的橋梁，用戶可以自由的組合文字、按鈕、圖形、數(shù)字等來處理或監(jiān)控管理及應(yīng)付隨時(shí)可能變化信息的多功能顯示屏幕。使用人機(jī)界面能夠明確指示并告知操作員機(jī)器設(shè)備目前的狀況，使操作變的簡單生動(dòng)，并且可以減少操作上的失誤。在冰淇淋成型機(jī)中引入PLC和HMI，既可以增加設(shè)備的穩(wěn)定性，又可以提高生產(chǎn)效率，進(jìn)一步提高設(shè)備的附加值。3.2 氣動(dòng)系統(tǒng)的確定3.2.1 氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn) 氣壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)是指以壓縮空氣為工作介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳遞和工程控制的系統(tǒng)。一個(gè)典型的氣動(dòng)系統(tǒng)是由方向控制閥、氣動(dòng)執(zhí)行元件、各種氣動(dòng)輔助元件以及氣源清凈化元件所組成。氣壓傳動(dòng)以空氣為傳動(dòng)介質(zhì)，取之不盡，用之不竭；用過的空氣直接排到大氣中，處理方便，不污染環(huán)境，符合綠色制造中清潔能源的要求。空氣的粘度很小，因而流動(dòng)時(shí)阻力損失小，便于集中供氣，遠(yuǎn)距離傳輸和控制。通過對(duì)氣壓傳動(dòng)方式與其它傳動(dòng)方式的相互比較，可知?dú)鈩?dòng)易于集中控制、程序控制和實(shí)現(xiàn)工序自動(dòng)化，氣壓傳動(dòng)具有以下特點(diǎn)：1）氣動(dòng)元件結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、易于制造、元件便于標(biāo)準(zhǔn)化、使用維修簡單、壽命長。工作介質(zhì)是空氣，來源方便，使用后可直接排至大氣，不污染環(huán)境?？諝庠诠艿纼?nèi)的流動(dòng)損失小，可遠(yuǎn)距離輸送，壓縮空氣便于貯存，故氣動(dòng)常被做為低成本自動(dòng)化氣動(dòng)的最佳手段。2）在易燃、易爆、粉塵大、強(qiáng)磁、潮濕、溫度變化大、存在腐蝕性氣體等惡劣場合，工作安全可靠，易于實(shí)現(xiàn)快速的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)、擺動(dòng)和高速轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出力和運(yùn)動(dòng)速度的調(diào)節(jié)都很方便，安裝和控制的自由度都很大，能實(shí)現(xiàn)過載自動(dòng)保護(hù)，故氣動(dòng)具有非常廣泛應(yīng)用領(lǐng)域。因其含有水蒸汽，排氣噪聲較大，故需供油潤滑， 排除冷凝水和消聲。3）工作適應(yīng)性。壓縮空氣工作壓力一般在0.40.8MPa，故輸出力和力矩不太大，傳動(dòng)效率較低；空氣有壓縮性，運(yùn)動(dòng)速度的穩(wěn)定性較差，實(shí)現(xiàn)精密控制較難；信號(hào)傳遞速度比液壓、電氣小，因空氣傳動(dòng)方式有自己的優(yōu)缺點(diǎn)，在選擇傳動(dòng)和控制方式時(shí)應(yīng)揚(yáng)長避短，對(duì)某個(gè)工程對(duì)象，最理想的傳動(dòng)和控制方式，可以是單一式，也可以是混合式10。立體花式冰淇淋成型機(jī)輸送帶的步進(jìn)、灌注造型動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)、料泵組件的開/關(guān)以及造型的切料的動(dòng)作均是在可編程控制器的控制下由氣動(dòng)執(zhí)行件完成的。上氣后，可由機(jī)身上觸摸屏的點(diǎn)動(dòng)觸點(diǎn)檢查輸送帶的步進(jìn)及氣缸的動(dòng)作是否正?？煽浚筮M(jìn)入系統(tǒng)。3.2.2 輸送帶與其他執(zhí)行器的互鎖根據(jù)工藝要求，當(dāng)輸送帶停止時(shí)，其他執(zhí)行器才開始操作，操作完成后輸送帶開始下一次步進(jìn)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，我們采用了“氣電”互鎖的方案，因?yàn)楫?dāng)輸送帶停止時(shí)，電磁閥YA0的另一側(cè)得電，氣缸P0反方向運(yùn)動(dòng)，到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，氣缸的另一側(cè)氣壓升高，從而推動(dòng)氣控閥向另一側(cè)運(yùn)動(dòng)，最終使其它氣動(dòng)元件上氣。保證在活塞桿前伸時(shí)其他執(zhí)行器不動(dòng)作，而在活塞桿后縮時(shí)由于采用了離合器也不造成誤動(dòng)作。圖3.2所示為“氣電”互鎖回路。圖3.2 “氣電”互鎖回路 由氣動(dòng)原理圖可以看出，只有在P0缸（輸送帶驅(qū)動(dòng)氣缸）有桿腔為高壓，即輸送帶停止時(shí)，氣動(dòng)閥左腔接通后其他氣動(dòng)執(zhí)行器才能上氣執(zhí)行操作。3.2.3 擋料氣缸、送料氣缸及切料氣缸根據(jù)不同種類的冰淇淋，需要加入不同的原料進(jìn)行造型。在造型之前需要關(guān)閉進(jìn)料的管路，此時(shí)擋料氣缸動(dòng)作關(guān)閉管路。接著送料氣缸動(dòng)作對(duì)原料造型，同時(shí)把之前已做好的花型送出，然后切料汽缸把連續(xù)的花型分開。這三個(gè)氣缸的動(dòng)作順序是由氣缸的上的位置傳感器與PLC配合完成的。3.2.4 氣動(dòng)系統(tǒng)原理圖 根據(jù)立體花式冰淇淋的成型機(jī)工藝過程，綜合輸送帶、傳動(dòng)氣缸、送料氣缸、切料汽缸、擋料氣缸，設(shè)計(jì)出了如圖3.3所示的原理圖圖3.3 氣動(dòng)原理圖3.2.5 氣動(dòng)元件的選擇成型機(jī)上所用的氣動(dòng)元件均為SMC公司的產(chǎn)品，SMC CORPORATION 成立于1959年，總部設(shè)在日本東京都。時(shí)至今日，SMC已成為世界級(jí)的氣動(dòng)元件研發(fā)、制造、銷售商。SMC作為世界最著名的氣動(dòng)元件制造和銷售的跨國公司，其銷售網(wǎng)及生產(chǎn)基地遍布世界。SMC產(chǎn)品以其品種齊全、可靠性高、經(jīng)濟(jì)耐用、結(jié)構(gòu)精巧細(xì)致，質(zhì)量優(yōu)良。由于其體積小，可使電磁閥板布局緊湊，占用空間小，電磁閥板裝于機(jī)架內(nèi)部，上面有一擋板可起到水洗機(jī)床時(shí)對(duì)閥的保護(hù)作用。1. 氣缸氣缸是氣壓傳動(dòng)的執(zhí)行元件，它和主機(jī)工作機(jī)構(gòu)直接相關(guān)，根據(jù)機(jī)械設(shè)備及其工作機(jī)構(gòu)的不同，氣缸具有不同的用途和工作要求，因此在進(jìn)行氣缸選用之前，必須對(duì)整個(gè)氣動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行工況分析，選定系統(tǒng)的工作壓力。氣缸選用的主要內(nèi)容和步驟如下：（1） 預(yù)選氣缸的缸徑根據(jù)氣缸的負(fù)載狀態(tài)，確定氣缸的軸向負(fù)載F；根據(jù)負(fù)載的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，預(yù)選氣缸的負(fù)載率；根據(jù)氣源供氣條件，確定氣缸的使用壓力P，P小于減壓閥的進(jìn)口壓力的85%11。（2） 預(yù)選氣缸行程根據(jù)氣缸的操作距離及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的行程來預(yù)選氣缸的行程。 （3） 選擇氣缸的品種根據(jù)氣缸的承擔(dān)的任務(wù)的要求來選擇氣缸的品種。如要求氣缸到達(dá)行程終端無沖擊現(xiàn)象和撞擊噪聲，應(yīng)選緩沖氣缸；如要求重量輕，應(yīng)選輕型缸要求安裝空間窄且行程短，可選薄型缸；有橫向負(fù)載，可選帶導(dǎo)桿氣缸；要求制動(dòng)精度高，應(yīng)選鎖緊氣缸；不允許活塞桿旋轉(zhuǎn)，可選擇具有桿不回轉(zhuǎn)功能的氣缸；出活塞桿作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)外，還需缸體擺動(dòng)，可選耳軸式或耳環(huán)式安裝方式氣缸等。根據(jù)成型機(jī)的運(yùn)動(dòng)要求，選的傳動(dòng)氣缸、切料氣缸和送料氣缸為CDA1B50-125，擋料氣缸為CDAB40-125。2. 電磁閥電磁閥能改變氣體流動(dòng)方向或通斷的控制閥。根據(jù)所選用的氣缸，確定的電磁閥型號(hào)為：VJ3220-5B。工作電壓為DC24V,接電方式為直接出線式。第四章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 4.1 控制方案確定所設(shè)計(jì)的立體花色冰淇淋成型機(jī)采用PLC與觸摸屏的組合控制，體現(xiàn)出機(jī)電一體化產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)。在設(shè)計(jì)中，注重發(fā)揮以PLC為核心的電子技術(shù)優(yōu)勢(shì)。將傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和氣壓傳動(dòng)控制融為一體，使控制靈活、細(xì)致，進(jìn)而使產(chǎn)品造型豐富多彩，更好實(shí)現(xiàn)花型設(shè)計(jì)，而且花型的變更可通過軟件調(diào)整有關(guān)參數(shù)及更換相應(yīng)的模具方便的實(shí)現(xiàn)。產(chǎn)品具有更大的改型靈活性，利于用戶進(jìn)行再次開發(fā)12。PLC可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，它是專門為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，對(duì)環(huán)境的要求不高；PLC使用方便，不需要用戶自己設(shè)計(jì)和制作硬件裝置，只需要根據(jù)控制要求進(jìn)行模塊的配置；PLC的編程語言簡單、易學(xué)，便于掌握，用戶可以容易的對(duì)程序進(jìn)行更改；PLC控制系統(tǒng)的安裝接線工作量比繼電器接觸器控制系統(tǒng)少的多，只需要將現(xiàn)場的各種設(shè)備與PLC相應(yīng)的I/O端相連13。PLC的主機(jī)由微處理器（CPU）、存儲(chǔ)器（EPROM、RAM）、輸入/輸出模塊、外設(shè)I/O接口、通信接口及電源組成。主機(jī)的各個(gè)部分均通過電源總線、控制總線和數(shù)據(jù)總線連接14。人機(jī)界面是在操作人員和機(jī)器設(shè)備之間作雙向溝通的橋梁,用戶可以自由的組合文字、按鈕、圖形、數(shù)字等來處理或監(jiān)控管理及應(yīng)付隨時(shí)可能變化信息的多功能顯示屏幕.隨著機(jī)械設(shè)備的飛速發(fā)展,以往的操作界面需由熟練的操作員才能操作,而且操作困難,無法提高工作效率。但是使用人機(jī)界面能夠明確指示并告知操作員機(jī)器設(shè)備目前的狀況,使操作變的簡單生動(dòng),并且可以減少操作上的失誤，即使是新手也可以很輕松的操作整個(gè)機(jī)器設(shè)備。使用人機(jī)界面還可以使機(jī)器的配線標(biāo)準(zhǔn)化、簡單化，同時(shí)也能減少PLC 控制器所需的I/O 點(diǎn)數(shù)，降低生產(chǎn)的成本同時(shí)由于面板控制的小型化及高性能，相對(duì)的提高了整套設(shè)備的附加價(jià)值.立體花式冰淇淋成型機(jī)的控制方案采用PLC氣動(dòng)控制系統(tǒng)，控制盒是聯(lián)系PLC的輸入輸出以及氣動(dòng)控制系統(tǒng)的中心樞紐。電磁閥斷電/通電、氣動(dòng)執(zhí)行元件的位置如何以及其它機(jī)構(gòu)的動(dòng)作都要經(jīng)控制盒得以協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)。在設(shè)計(jì)中，控制盒有兩部分組成：觸摸屏和PLC盒。觸摸屏安裝于機(jī)身表面，便于操作；PLC盒安裝于床身端部的側(cè)蓋位置，打開側(cè)蓋可進(jìn)行編程、更換ROM盒等操作，同時(shí)裝于內(nèi)部可以起到一定的保護(hù)PLC的作用。采用分接盒分開可以減少控制部分的體積，增加外形美觀，而且便于操作。4.2 可編程控制器PLC是綜合繼電器接觸器控制的優(yōu)點(diǎn)及計(jì)算機(jī)靈活、方便的優(yōu)點(diǎn)而設(shè)計(jì)制造和發(fā)展的一種通用的工業(yè)自動(dòng)控制裝置，它具有可靠性高、體積小、功能強(qiáng)、程序設(shè)計(jì)簡單、靈活通用、維護(hù)方便等一系列的優(yōu)點(diǎn)。PLC硬件系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)框圖如圖 4.1所示。圖4.1 PLC硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖在圖4.1中，PLC的主機(jī)由微處理器(CPU)、存儲(chǔ)器(EPROM、RAM)、輸入/輸出模塊、外設(shè)I/O設(shè)備、通信接口及電源組成。主機(jī)的各個(gè)部分均通過電源總線、控制總線、地址總線和數(shù)據(jù)總線連接15。CPU是PLC的控制中樞。PLC的CPU按照系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)用戶鍵入的應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并診斷用戶程序的語法錯(cuò)誤。當(dāng)PLC運(yùn)行時(shí)，CPU首先以掃描的方式接受現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映像區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算術(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O映像區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)，等所有的用戶的程序執(zhí)行完畢后，最后將I/O映像區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直至停止?？删幊炭刂破髋溆袃煞N寄存器，即系統(tǒng)寄存器（EPROM）和用戶寄存器（RAM）。系統(tǒng)寄存器用來存放系統(tǒng)管理程序，用戶不能訪問和修改這部分存儲(chǔ)器的內(nèi)容。用戶存儲(chǔ)器用來存放系統(tǒng)的應(yīng)用程序和工作數(shù)據(jù)狀態(tài)。存放工作數(shù)據(jù)狀態(tài)的用戶存儲(chǔ)器部分也稱為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。它包括輸入輸出數(shù)據(jù)映像區(qū)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器預(yù)置數(shù)和當(dāng)前值的數(shù)據(jù)區(qū)，存放中間結(jié)果的緩沖區(qū)。PLC的控制對(duì)象是工業(yè)生產(chǎn)過程，實(shí)際生產(chǎn)過程中的信號(hào)電平是多種多樣的，外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需的電平也是各不相同的，而可編程控制器的CPU所處理的信號(hào)只能是標(biāo)準(zhǔn)電平，這就需要有相應(yīng)的I/O模塊作為CPU與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的橋梁，進(jìn)行信號(hào)的轉(zhuǎn)換16。我們?cè)谠O(shè)計(jì)中根據(jù)成型機(jī)的輸入輸出選用16點(diǎn)輸入16點(diǎn)輸出的三菱PLC，型號(hào)為：FX2N-32MR。4.3 觸摸屏觸摸屏是用于用戶操作的部分，客觀要求便于工人操作的位置。立體花式冰淇淋成型機(jī)工作過程中，用戶是站在冰淇淋灌注頭后的一端位置，進(jìn)行放蓋、裝箱等操作的，所以控制盒安裝于成型機(jī)右端床身表面上，便于用戶及時(shí)操作處理問題。觸摸屏作為一種新型的人機(jī)界面,從一出現(xiàn)就受到關(guān)注,它的簡單易用,強(qiáng)大的功能及優(yōu)異的穩(wěn)定性使它非常適合用于工業(yè)環(huán)境,甚至可以用于日常生活之中,應(yīng)用非常廣泛,比如：自動(dòng)化停車設(shè)備、自動(dòng)洗車機(jī)、天車升降控制、生產(chǎn)線監(jiān)控等,甚至可用于智能大廈管理、會(huì)議室聲光控制、溫度調(diào)整觸摸屏具有操作簡便、界面友好、信息豐富、響應(yīng)迅速、安全可靠、擴(kuò)充性好等優(yōu)點(diǎn)。觸摸屏的本質(zhì)是傳感器，它由觸摸檢測部件和觸摸屏控制器組成。觸摸檢測部件安裝在顯示器屏幕前面，用于檢測用戶觸摸位置，接受后送觸摸屏控制器；觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點(diǎn)檢測裝置接收觸摸信息，并將它轉(zhuǎn)換成觸點(diǎn)坐標(biāo)送給CPU，同時(shí)能接收CPU發(fā)來的命令并加以執(zhí)行。目前，根據(jù)傳感器的類型，觸摸屏大致被分為紅外線式、電阻式、表面聲波式和電容式觸摸屏四種17。我們?cè)谠O(shè)計(jì)中選用的觸摸屏為MT5420T。該觸摸屏全面支持以太網(wǎng)，USB 等高速接口, 支持USB 高速接口；更多的資源，相對(duì)低的價(jià)格；簡單易用，穩(wěn)定可靠； 全面支持以太網(wǎng)通訊功能，多個(gè)觸摸屏可以任意組網(wǎng)； 使用標(biāo)準(zhǔn)C 語言宏代碼可以以多種方式被觸發(fā)，功能強(qiáng)大，靈活易用； USB 下載大大加快了用戶組態(tài)的下載速度； 增加USB 口通訊能力，可以通過USB 口下載程序。我們通過軟件對(duì)觸摸屏進(jìn)行設(shè)計(jì)、模擬，設(shè)置觸摸屏與PLC的通訊參數(shù)，然后到現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)際操作。MT5420T與FX2N-32MR通訊參數(shù)設(shè)置如圖4.2所示。圖 4.2 通訊參數(shù)設(shè)置4.4 PLC控制盒設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的PLC盒主要用于安裝可編程控制器的結(jié)構(gòu)部分。PLC盒面板選用Q235材料，厚度=2mm，其上加工有可編程控制器接線時(shí)用的穿孔線?？删幊炭刂破骷岸俗优啪褪前惭b于PLC面板上的，分別置于面板的兩側(cè)。設(shè)計(jì)的PLC盒中，可編程控制器采用硬接線，接線彎成直角，理順擺正。PLC盒安裝于立體花式冰淇淋成型機(jī)右端側(cè)蓋內(nèi)，固定在床身上。打開側(cè)蓋就可以方便的進(jìn)行編程和更換ROM盒操作。同時(shí)，這樣安裝對(duì)于可編程控制器有一定的保護(hù)作用。其上的擋板也是為了保護(hù)PLC盒而設(shè)計(jì)的。4.5 可編程控制器的接線可編程控制器簡單、靈活性強(qiáng)、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。其對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制，只有通過接線將執(zhí)行器與自身聯(lián)系起來才能真正體現(xiàn)出魅力。但是接線工作是雜亂而又繁瑣的，要是有接線配置圖就可以清楚地看出接線情況，下面將詳細(xì)地給出可編程控制器的接線的配置圖，同時(shí)將分接盒中的配置關(guān)系一一對(duì)應(yīng)起來，就可以作為用戶操作、維修時(shí)的指導(dǎo)性資料。如圖4.5所示。觸摸屏和電磁閥所使用的標(biāo)準(zhǔn)電壓為DC24V，則通過變壓器先將AC220V變?yōu)锳C24V，然后經(jīng)過單相橋式整流電路把AC24V變成DC24V，為二者提供電源。由于果醬泵和奶酪泵只是用來提供果醬和奶酪，所以需要的功率不大，選用兩個(gè)單相交流異步電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為Y2-802-2。圖4.5 外部接線圖圖4.6 PLC控制原理圖編程控制第五章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 立體花式冰淇淋成型機(jī)是生產(chǎn)高檔花式冰淇淋的自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備，進(jìn)口設(shè)備多采用凸輪氣動(dòng)控制系統(tǒng)，本機(jī)在設(shè)計(jì)中采用了PLC控制系統(tǒng)，一方面簡化了機(jī)構(gòu)，同時(shí)使控制更準(zhǔn)確，更可靠。成型機(jī)主要機(jī)架及傳動(dòng)部件、灌注造型頭、料泵組件、分接盒等幾部分組成。能實(shí)現(xiàn)輸送帶的步進(jìn)傳動(dòng)，冰淇淋的造型，料泵的開關(guān)。 PLC控制的立體花式冰淇淋成型機(jī)是按機(jī)電一體化設(shè)計(jì)的整機(jī)。在設(shè)計(jì)中，注意注重發(fā)揮以PLC為核心的微電子技術(shù)優(yōu)勢(shì)，與氣動(dòng)技術(shù)有機(jī)的結(jié)合起來，使得控制靈活，細(xì)致，精確可靠。只要變更軟件程序，調(diào)整有關(guān)參數(shù)及變更模具頭就可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品花型種類的變化，利于用戶的二次開發(fā)18。5.1工藝流程分析根據(jù)工藝要求，當(dāng)輸送帶停止時(shí)，其他執(zhí)行器才開始操作。整機(jī)的工藝流程圖如圖5.1：圖5.1 工藝流程圖 杯子中先注入冰淇淋料，然后根據(jù)不同的冰淇淋加入相應(yīng)的花型。5.2 電磁閥動(dòng)作時(shí)序圖根據(jù)工藝要求，各氣動(dòng)執(zhí)行器可點(diǎn)動(dòng)控制，且有總開關(guān)控制.PLC進(jìn)行編程時(shí)采用狀態(tài)圖5.2 電磁閥動(dòng)作時(shí)序圖初始化命令I(lǐng)ST，操作人員可以根據(jù)不同的模式選擇命令，同時(shí)也便于編程，利于排除故障。電磁閥動(dòng)作時(shí)序圖如圖5.2。 5.3 觸摸屏根據(jù)工藝和控制要求，我們可按如圖5.4所示的流程圖設(shè)計(jì)觸摸屏19。圖5.3 觸摸屏控制流程圖圖5.4 觸摸屏視圖圖5.5 觸摸屏視圖觸摸屏的主界面如圖5.4。運(yùn)行設(shè)備后，點(diǎn)擊“菜單”，選擇運(yùn)行模式：點(diǎn)動(dòng)操作、連續(xù)運(yùn)行、運(yùn)行一次。剛運(yùn)行機(jī)器時(shí)，需要檢查成型機(jī)的各執(zhí)行件是否到位、杯子的位置是否合適等，則選擇“點(diǎn)動(dòng)操作”模式。如圖5.5 。彈出一小的窗口，窗口中會(huì)出現(xiàn)對(duì)成型機(jī)各執(zhí)行器的操作按鈕：傳動(dòng)氣缸、擋料氣缸、送料氣缸、切料汽缸、電磁鐵、果醬泵、奶酪泵。按下不同的按鈕相應(yīng)的執(zhí)行器動(dòng)作，對(duì)應(yīng)的指示燈也會(huì)閃動(dòng)。點(diǎn)擊彈出的小窗口右下角，關(guān)閉該窗口，進(jìn)入模式選擇對(duì)話框。圖5.6 觸摸屏視圖點(diǎn)擊“運(yùn)行一次”，如圖5.6，成型機(jī)自動(dòng)運(yùn)行一個(gè)周期，然后停止。以此來檢驗(yàn)各個(gè)執(zhí)行器是否工作正常、冰淇淋的造型是否符合要求。如果不符合要求則繼續(xù)調(diào)整各執(zhí)行器，直至滿足。按要求點(diǎn)擊“連續(xù)運(yùn)行”，進(jìn)入正常的生產(chǎn)過程。主界面中有一“故障停車”按鈕，此按鈕對(duì)應(yīng)PLC的特殊輔助繼電器M8037強(qiáng)制輸出禁止。點(diǎn)擊它可使PLC所有輸出禁止，成型機(jī)停止運(yùn)行。選擇操作模式后點(diǎn)擊“啟動(dòng)”或“停止”按鈕，是成型機(jī)運(yùn)行或停止。主界面中各指示燈對(duì)應(yīng)各執(zhí)行器動(dòng)作情況：執(zhí)行器動(dòng)作指示燈亮。“無杯1”與“無杯2”分別對(duì)應(yīng)傳動(dòng)氣缸處的杯子檢測傳感器1與切料氣缸處的杯子檢測傳感器。當(dāng)各執(zhí)行器處于原位是，原位指示燈亮。5.4 PLC I/O分配PLC I/O分配表見表5.1。表5.1 PLC I/O分配表序號(hào)輸入地址說明序號(hào)輸入地址說明1X0傳動(dòng)氣缸原位8X7切料氣缸終點(diǎn)2X1擋料氣缸原位9X10啟動(dòng)3X2送料氣缸原位10X11有杯檢測傳感器14X3切料氣缸原位11X12有杯檢測傳感器25X4傳動(dòng)氣缸終點(diǎn)12X13故障停止6X5擋料氣缸終點(diǎn)13X14停止7X6送料氣缸終點(diǎn)14X15序號(hào)輸出地址說明序號(hào)輸出地址說明1Y0傳動(dòng)氣缸伸出8Y7切料氣缸收縮2Y1擋料氣缸伸出9Y10電磁鐵3Y2送料氣缸伸出10Y11果醬泵4Y3切料氣缸伸出11Y12奶酪泵5Y4傳動(dòng)氣缸收縮12Y13原位指示燈6Y5擋料氣缸收縮13Y147Y6送料氣缸收縮14Y155.5 步進(jìn)梯形圖（1） 如圖5.7所示為初始化步進(jìn)梯形圖。為使用IST指令，模式輸入要配以下的號(hào)碼輸入：X20、X21X27。但是為減少PLC的輸入點(diǎn)數(shù)，而使用輔助繼電器進(jìn)行模式指定的初始輸入。此成型機(jī)只選用五種模式：各個(gè)操作、循環(huán)運(yùn)行一次、連續(xù)運(yùn)行一次、自動(dòng)運(yùn)行、停止。Y13為原位指示燈，當(dāng)各氣缸都在原位，杯子到位時(shí)，指示燈就會(huì)顯示。（2）選擇“各個(gè)操作”模式。操作人員可以對(duì)各執(zhí)行器進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)控制，其中氣缸在動(dòng)作之后可以自動(dòng)返回原位。電磁鐵、果醬泵與奶酪泵電機(jī)都是觸點(diǎn)接觸控制，松開觸點(diǎn)之后自動(dòng)斷開。步進(jìn)梯形圖如圖5.8.（3）連續(xù)運(yùn)行模式步進(jìn)梯形圖如圖5.9。當(dāng)各氣缸在原位、有杯時(shí)，選擇連續(xù)運(yùn)行，成型機(jī)進(jìn)行連續(xù)加工冰淇淋。圖5.7 初始化步進(jìn)梯形圖 圖5.8 分步運(yùn)行步進(jìn)梯形圖 圖5.9 連續(xù)運(yùn)行步進(jìn)梯形圖5.6 指令程序如下：初始化程序：LDM27OUTM0LDIM8000OUT M1OUTM2OUTM3LDM24OUTM4LDM25OUT M5LDM26OUTM6LDM30OUTM7ANDX01ANDX02ANDX03ANDX11OUTM8044OUTY13LDX12OUTM8037LDM8000IST60SPM0SPS20SPS31分布操作：STLS0LDM10LDM20ANI X00ANBOUTM20ANIX04OUTY00ANDX04OUTY04LDM11LDM20LD X00ANIX01ANBOUTM20ANDX05OUTY01ANDX05OUTY05LDM12LDM20ANIX02ANBOUTM20LDIX06OUTY02ANDX06OUTY06LDM13LDM20ANIX03OUTM20ANIX07OUTY03自動(dòng)運(yùn)行：STLS2LDM8014ANDM8044LDX10SETS20LD M22SETS21LDM23SETS22STLS20OUTY00STLS21SETY11STLS22SETY12STLS20STLS21ANDX07OUTY07LDM14OUTY10LDM15OUTY11LDM16OUTY12(RET)STLS22LDX11ANDX04SETS23STLS23RSTY10LDIM22ORM23SETS24LDM22ORM23SETS26STLS24OUTY04ANIY00OUTY03LDX06SETS24STLS24OUTY06ANIY02OUTY03LDX07SETS26STLS26OUTY07STLS27OUTY04OUTY03LDX05SETS28STLS28ANIY00OUTY02LDX06SETS29STLS29OUTY06ANIY00ANIY02OUTY03LDX02LDX07SETS30STLS30OUTY05OUTY07STLS26LDX03SETX31STLS30LDX03SETS31STLS31SETY10OUTT0K10LDT0OUTS2RETEND第六章 總結(jié)至此，立體花式冰淇淋成型機(jī)設(shè)計(jì)完成了。它達(dá)到了設(shè)計(jì)任務(wù)書上的要求，采用SMC的氣動(dòng)元件、三菱PLC、MT5420T觸摸屏。 作為一種產(chǎn)品，立體花式冰淇淋成型機(jī)采用的“PLC氣動(dòng)控制系統(tǒng)”柔性強(qiáng)，控制精度高，可靠。能滿足各種不同花式的產(chǎn)品要求，體現(xiàn)出機(jī)電一體化產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)，PLC控制系統(tǒng)的抗干擾能力強(qiáng)，工作穩(wěn)定；系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)能適應(yīng)冰淇淋生產(chǎn)車間溫度變化較大的工況，增加觸摸屏使成型機(jī)的操作和排除故障更加容易20；成型機(jī)設(shè)計(jì)外形也給人一種清新之感。該成型機(jī)具有以下特點(diǎn)：（1）具有友好的人機(jī)交互界面，操作簡單；（2）整體安全可靠，功能齊全；（3）操作控制集中，既可以自動(dòng)操作也可以手動(dòng)操作；（4）控制系統(tǒng)成本低； 但成型機(jī)還存在不足之處，比如機(jī)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的還不夠完美。該成型機(jī)沒有實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化，不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)取杯、放蓋。因此，可以對(duì)該成型機(jī)繼續(xù)改進(jìn)，在此機(jī)器上加入一些裝置，實(shí)現(xiàn)取杯、放蓋和貼