篇一

　　颗粒灌装机料仓的设计原理及步骤

　　摘 要：近半个多世纪以来，随着生产与流通日益社会化、现代化，产品包装正以崭新的面貌崛起，受到人们的普遍重视。灌装机是包装机的一种特殊的结构。那么料仓的设计尤其关键，本文主要论述料仓原理及设计思路。

　　关键词：灌装机;料仓;设计;原理;计算;系统

　　1 灌装机的工作原理

　　1.1 系统结构

　　本系统主要有电子称重计量、控制、传输和封口部件等组成。传输部件是通过一个由电动机控制的链板传动系统实现对包装件的传送;封口机构按产品和板状的不同自动执行封包、垫封或加盖卷边等功能;计量部件由称重传感器及相应的测量和显示仪表构成，完成对物料的称重分包与质量显示;单片机及其相应的控制执行电路承担了定量称重包装系统各个工序的自动控制。

　　1.2 原理

　　本系统以传感器输出信号为依据实现物料的自动定量包装，其基本工作过程分喂料、称重、排料、夹袋等四个阶段。

　　称重开始时，控制器控制储料斗的粗进料阀和细进料阀同时打开，物料进入称量斗。当称量斗中物料质量达到粗加料阀值时，粗进料阀关闭，物料仅从细进料阀流出，进入细加料阶段。当称量斗物料量接近目标值达到细加料阀值时，细进料阀关闭，称量过程完成。接着套上包装容器并触动夹具动作，打开称量斗的卸料阀，物料卸入包装容器中，卸料完毕后关闭卸料阀，夹具装置自动松开，装有物料的包装容器落到传送带上，由传送机构送至封口装置，完成封口工序。

　　2 料仓的设计

　　2.1 料仓的概述

　　固体料仓是储存固体松散物料的容器，它区别于储存气体、液体的容器。气体和液体在常温的自然状态下是无形的物质，松散的固体物料在自然状态下有堆积形态。料仓的种类繁多，其结构和制造工艺也相差甚远，构成料仓壳体的受力元件由仓壳顶、仓壳圆筒、和仓壳锥体组成。仓壳顶和仓壳圆筒的结合部称肩部，仓壳锥体和仓壳圆筒的结合部称臀部，此两部分的结构根据料仓的不同大小和形状以及料仓使用的不同材质而有不同，我根据实际情况均采用焊接的结构形式，以保证料仓具有足够的刚度和强度。料仓支撑结构主要是裙座、耳式支座和环座式支座。

　　2.2 料仓设计及计算

　　料仓的设计时应优先考虑适宜的料仓形状和大小，装卸物料用的运输装置和在作业过程中的正确布置。散料在重力的作用下载料仓里不是均匀的流动，而要出现粒度和密度方面的不期望的不均匀组成，料仓的物料对仓底和侧壁产生压力等等因素。

　　料仓的基本要求

　　料仓容积应满足贮存物料量的要求;

　　外形尺寸：横截面最小长度不小于1.2m;

　　高度不宜过高：成品仓4.5m，其它仓与厂房匹配，不宜使物料过于压实。

　　料斗形状：选择合理的形状，结构强度高，内外侧应有可靠的加强筋，内表面光滑无毛刺。

　　综上所述考虑到所承容积大、经济合理所以选择料仓的形状为上部分为圆筒形下部分为锥形。

　　1)容重和容积

　　定义：散粒体自然堆积时，单位体积质量，称为容重。对其经济性和可靠性等多方面因素予以综合考虑。铝制料仓则由于材料性能的限制，目前只能制造容积不大于250 m3，高度不大于8m的料仓。

　　2)设计压力

　　固体料仓设计压力的适用范围，一般按常压考虑。因此规定设计压力的适用范围取-500Pa～0.1MPa，即真空度取500Pa，设计压力最大取0.1MPa。工程装置中在固体料仓的顶部根据工艺的要求有时有氮封，有时采用气流输送等情况，对于顶部有氮封(或其它作用的压力)的料仓，设计压力应取顶部可能出现的气体的最高操作压力作为设计压力。过高的设计压力会影响料仓的使用经济性，而且实际使用压力也被限制在一定范围内。

　　3)设计温度

　　固体料仓的使用温度大都为常温，我国南北纬度跨度大，北方部分地区冬季极端最低气温较低，而南部、西南部地区夏季日照下仓壳的温度可达几十度，设计者决定设计温度时应考虑到料仓所处的地理位置，由于固体料仓一般不用保温，仓壳的温度基本与环境温度一致，裙座的用材应考虑环境温度的影响。当对储存物料有加热的要求时还应考虑物料的温度效应及热膨胀的影响。因此本标准规定料仓的设计温度范围取料仓所使用的仓壳金属允许的使用温度，但由于通常料仓的使用温度不高，故仓壳材料的许用应力相应给到200℃。

　　4)载荷的计算

　　料仓所承受的载荷分为静载荷和动载荷。静载荷为长期载荷，动载荷为短期载荷。料仓仓壳和支承部分的安全性和经济性很大程度决定于选择合理的设计载荷。料仓的设计压力、储存物料引起的压力、料仓自重等附件的重量、多雪地区的雪载荷等属于主要的静载荷;风载荷、地震载荷和料仓在加料、卸料时所产生的冲击载荷等属于主要的动载荷，此外连接管道和其它的部件对料仓的作用力、支座的反作用力等都是应当考虑的载荷。

　　2.3 仓壳的垂直压力与水平压力

　　在进行了大量的试验基础上，提出了利用料仓壳体壁面摩擦平衡载荷的函数关联来计算垂直压力和水平压力，并确认垂直压力和水平压力的比值是随着料仓的深度和料仓的形状而变化的，对料仓的计算提出了新的解析方法。

　　目前各国标准使用的计算方法不同，有采用经典理论的计算方法，也有的采用了改进的计算方法。我们认为，从理论分析和试验数据看，采用物料对仓壳的垂直压力与水平压力的比值随料仓高度变化而变化的理论来分析料仓壳体的受力比较符合试验数据，我们在编制本标准时采用这种解析方法，但是此方法对大型锥体料斗的解析过于简单，需要作一些调整。

　　3 结论

　　本次设计的题目是颗粒物料定量称重、灌装机设计(机械部分)，其中主要的难点是整体结构的设计及各部分零部件选取及校核，所以在此灌装机的设计中，必须认真查阅各种设计手册及相关资料并进行分析计算，才能很好的完成本次设计。本设计方案是为了更好的满足生产的需要，提高生产的效率，此次设计结构的特点：本产品的主体结构由供料装置、计量装置、夹带装置、机架、数控主板和气压传动系统组成。供料装置采用了多次喂料的供料方式以保证灌装过程的稳定、准确。设备由按钮启动后即可投入自动喂料、称重、卸料操作，操作人员只需做袋套、按夹袋开关、封袋口三种操作。具有应急功能，可通过停止按钮使机器紧急停机。具有料位检测功能。当料位低于规定高度时，机器自动停止灌装;待料位达到规定高度时，又自动恢复连续定量灌装。这次设计暴露出所掌握的基础知识不够全面，缺乏生产经验，但是经过这次设计之后，在老师的指导和自己的努力下，我对此将受益匪浅，将为自己在今后的工作中进行独立设计、自主创新打下一个良好的基础。

　　参考文献

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　　[10]沈荣根.sjz-65c型锥形双螺杆挤出机审计计算书.上海神威达机械有限公司

　　篇二

　　基于PLC控制的精密陶瓷灌装机控制系统软件设计

　　摘 要：本文主要叙述了基于PLC控制的精密陶瓷灌装机控制系统的软件设计，包括PLC控制程序的设计以及人机界面的设计。

　　关键词：精密陶瓷灌装机 PLC 人机界面

　　1. 人机界面设计

　　本精密灌装机控制系统选用步科触摸屏图形终端，利用步科公司MT4000系列软件来开发人机界面，该软件提供了丰富的部件库和对各种文件格式的强大支持，如BMP格式的位图，DXF格式的CAD资料均可直接导入到组态软件中。

　　根据用户要求，本系统的人机界面包括以下内容：欢迎画面、监控主界面、自动运行界面、手动运行界面、复位界面、参数设置界面以及系统参数设置界面。

　　图1-1人机界面结构图

　　1.1 欢迎界面

　　系统开机时，显示5s欢迎画面，然后进入监控主界面。

　　1.2 监控主界面

　　监控主界面是人机界面的重要部分，实时显示灌装机的重要指标，即各灌装泵的灌装称量情况。该界面还包括手动运行、自动运行、报警信息显示及系统参数设置等子界面的触摸键，系统报警信息及系统时间等。

　　图1-2 监控主界面图

　　1.3 自动运行界面

　　自动运行界面主要分为灌装机参数显示、操作触摸键及报警信息显示。显示灌装机灌装速度、实时产量信息。并能完成灌装机启动、停止及暂停等操作，灌装机能够进行自动灌装，并显示报警信息，当故障清除时具有报警清除功能。

　　图1-3自动运行界面图

　　1.4 复位界面

　　系统初始运行时，若各运动部件不在初始位置，系统不能正确检测位置信号，会导致灌装机无法正常运行。在复位界面中可以分别进行灌装组、在线称量、跟踪机构、传送带及换向盘等的工位复位，复位后返回监控主界面再进行系统控制。在复位界面，也能实时显示灌装机的报警信息，发现并对故障进行实时处理。

　　1.5 手动运行界面

　　对灌装机系统进行调试、维护与修理时使用手动运行，且用户需要输入口令才能进入系统。

　　1.6 参数设置界面及系统参数设置界面

　　参数设置功能主要分为用户日常运行时所需输入的参数及系统维护升级后需变更的系统参数。〔参数设置包括有灌装速度设定、灌装瓶型选择、灌装液浓度等。〕

　　2 灌装机PLC控制程序设计

　　2.1灌装机PLC控制程序设计思想

　　本程序设计运用了汇川公司H2U系列型号为3232MTQ的可编程控制器。(H：汇川控制器;系列号2U：第二代控制器;输入点数32：32点输入;输出点数32：32点输出。模块分类M：通用控制器主模块;p：定位型控制器;N：网络型控制器;E：扩展模块。输出类型R：继电器输出类型;T：晶体管输出类型。供电电源类型A：AC220V输入，省略为默认AC220V;B：AC110V输入;C：AC24V输入;D：DC24V输入。)

　　H2U-3232MTQ可编程控制器的特点：

　　(1)存储空间大，无需外部扩展内存卡即可达24K步;

　　(2)模块内部集成了大容量电源，可直接给传感器、HMI、外部中间继电器等提供电源;

　　(3)提供多通道高频率高速输入输出端口，丰富的运动和定位控制功能;

　　(4)集成两个独立通讯口，提供通讯协议，提供MODBUS指令，方便系统集成;

　　(5)提供完善的加密功能，保护知识产权;

　　2.2通讯接口

　　整机硬件标准配置两通讯口，COMO硬件为标准RS485和RS422，通过跳线JPO选择。若跳线插入，为纯RS422模式;若跳线断开，为RS485/422兼容模式，接口端子为8孔鼠标头母座。

　　COMO与计算机的连接有两种方式，可通过两种选配电缆实现：

　　方式1(JPO需要接通)：PLC侧为RS422，计算机侧为USB，可选配USB下载电缆，型号：H2U-USB-CAB。

　　方式2(JPO需要接通)：PLC侧为RS422，计算机侧为RS232，可选配串口下载电缆，型号：H2U-232-CAB

　　COMO与其他设备通信连接：

　　方式1(JPO需要接通)：用户自制RS422电缆，需要用到TXD+，TXD-和RXD+，RXD-。

　　方式2：(JPO需要断开)：用户RS485电缆，仅需要用到TXD+\RXD+和TXD-\RXD-两个信号。

　　COM1硬件为RS485，接口位接线端子。

　　2.3扩展设备组成

　　扩展设备包括：特殊功能扩展模块、I\O扩展模块、特殊功能适配器、特殊功能扩展卡。

　　特殊功能扩展模块包括：模拟量输入模块、模拟量输出模块、温度检测模块、位置控制模块、网络模块等。

　　I/O扩展模块包括：有源IO扩展模块、无源IO扩展模块

　　2.4上电前的检查

　　(1)检查电源输入线的电压等级是否与PLC型号的额定输入相一致;检查电源线是否连接在正确的接线端子，请注意：AC220交流电源端子分别为L、N;而24V直流电源端子分别为+DC24V-，请勿与+24V、COM端子混淆，确保无误。

　　图2扩展设备组成示意图

　　(2)检查并确认用户信号输入线路连接在PLC输入接线端子上，信号特性符合输入端口的电气技术规范。

　　(3)检查并确认输出端口，若输出回路有不同的电压等级，应注意不同等级应分布在不同的输出组，避免造成短路，损坏设备。

　　(4)认真检查地线的接法和线的规格，与规格要求相符。

　　(5)确保无异物掉入PLC内部，壳体散热通道畅通。

　　(6)检查确认电池已经插好

　　(7)若需使用上位机或人机界面(HMI)，需要将通讯信号电缆连接准确。

　　2.6上电运行操作

　　(1)接通PLC电源，PLC的PWR(电源)灯应点亮;

　　(2)启动PC上的Auto-Shop软件，将用户程序下载到PLC中;

　　(3)下载程序校检完毕，把运行小开关拨到RUN位，RUN灯应闪烁，若ERR灯点亮，表明用户程序出现错误，请按《编程参考手册》的说明排除错误，直到正确为止;

　　(4)把PLC外部系统的电源合上，进行系统调试。

　　参考文献

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　　[3] 陈士祥，王祥群，高精度灌装生产线中的自动化技术应用[J]. 包装与食品机械. 2004

　　[4] 廖常初主编， PLC基础及应用. 北京;机械工业出版社.2002

　　[5] 宫淑珍主编，可编程控制器原理与运用. 人民邮电出板社.2004