1、 学号： 毕业设计说明书 某润滑油公司小包装生产线 （三层厂房单线）输送系统设计 A Small Oil Company Packaging Lines (Three Factory-line) Delivery System Design 学院 机电工程学院 专业 机械设计制造及其自动化 设计时间 2015 年 3 月 9 日至 2015 年 6 月 1 日 摘要 I 摘要 随着工业自动化水平日益提高，众多工业企业均面临着传统生产线输送系统的改造和重新设计问题。 可编程控制器（ PLC） 是以微处理器为核心的工业控制装置，它将传统的继电器控制系统与计算机技术结合在一起实现 自动化控制的 ，近
2、年来在工业自动控制、机电一体化、改造传统产业等方面得到普遍应用。作为通用工业控制计算机，其实现了工业控制领域接线逻辑到存储逻辑的飞跃，在世界工业控制中发挥着越来越重要的作用。 我们此次要做的任务就是设计一套自动化控制的生产线输送系统设备。而在项目当中，最重要的就是设计一套自 动化控制的垂直输送机，其中包括垂直输送机的 整体结构、执行结构、驱动系统和控制系统进行了分析和设计。通过以上的设计，达到高效节能、自动化程度高的输送系统。 关键词 : 输送机，可编程控制器（ PLC），自动化控制。 广东石油化工学院 本科毕业设计 ：某润滑油公司小包装生产线（三层厂房单线）输送系统设计 II Abstrac
3、t With the increasing level of industrial automation, many industrial enterprises are facing the transformation and redesign of the traditional production line transport system. Programmable controller (PLC) is a microprocessor as the core of industrial control devices, it will be the traditional re
4、lay control system and computer technology combined together to achieve automatic control, in recent years in the industrial automatic control, electromechanical integration, the transformation of traditional industries etc. to universal application. As general industrial control computer, it is now
5、 the leap of connection logic in the field of industrial control to storage logic, and it plays a more and more important role in world industrial control. The task we need to do is to design a set of automatic control production line transportation system equipment. And in the project, the most imp
6、ortant is to design a set of automatic control of vertical conveyor, including vertical conveyor is the overall structure, implementation structure, driving system and control system are analyzed and designed. Through the design, to achieve energy efficient, high degree of automation delivery system
7、. Keywords: conveyor programmable controller (PLC) automatic control. 目录 III 目录 摘要 . I Abstract . II 目录 .III 第一章 绪言 .1 1.1 自动化生产线发展状况 .1 1.2 PLC 的应用及目前的研究现状 .2 第二章 带式输送机概述 .3 2.1 带式输送机的应用 .3 2.2 带式输送机的分类 .3 2.3 各种带式输送机的特点 .3 2.4 带式输送机的发展与现状 .5 第三章 带式输送机设计 .6 3.1 输送机的布置形式 .6 3.2 控制系统的硬件组成 .6 3.3 控制系统
8、主要组成部分的选型 .7 3.4 控制系统的软件设计 .7 第四章 垂直输送机概述 .9 4.1 运输升降机系统概 述 .9 4.11 运输升降机机械系统的组成 .9 4.12 运输升降机的自动控制系统的组成 .9 4.13 运输升降机的工作原理和控制要求 . 10 4.14 运输升降机的电机驱动系统的组成 . 10 4.15 运输升降机自动化控制系统的组成 . 11 第五章 垂直输送机设计 . 13 5.1 垂直输送机实现所需动作的控制原理 . 17 5.2 运输升降机自动运行步骤设计 . 25 5.3 垂直输送机的主要技术参数和强度校核 . 25 5.31 电动机的选择 . 25 5.32
9、 主轴直径的初步 估算 . 26 5.33 传动链的选择 . 27 结论 . 28 致谢 . 30 参考文献 . 31 外文翻译 . 32 第一章 绪言 1 第一章 绪言 1.1 自动化生产线发展状况 自动线是能实现产品生产过程自动化的一种机器体系，通过采用一套能自动进行加工、检测、装卸、运输的机器设备 ,组成高度连续的、完全自动化的生产线，来实现产品的生产，从而提高工作效率。降低生产成本、提高加工质量、快速更换产品，是机械制造业竞争和发展的基础，也是机械制造业技术水平的标志，它的发展趋势是提高可调性，扩大工艺范围，提高加工精度和自动化程度，同计算机结合实现 整体自动化车间与自动化工厂。 自动
10、生产线是在流水线的基础上逐渐发展起来的，它不仅要求线体上各种机械加工装置能自动地完成预定的各道工序，达到相应的工艺要求，生产出合格的产品，为了能够实现这个目标，可以采用自动输送和其他一些辅助装置，根据工艺顺序把不同的机械加工装置组成一个整体，各个部件之间的动作是通过气压系统和电气制动系统组合起来的，使它能够实现规定的程序而进行自动工作，这种自动工作的机械装置系统被我们称为自动生产线。 现在科学技术日新月异，在工业生产中自动化生产技术也使用得非常的普遍了，并且在电子和机械制造 等领域已经研究并生产出许多各种类型的自动生产线，正是因为这些自动生产线的飞速发展和广泛使用，提高了我们的生产效率及产品的
11、质量、改善了工作的条件、降低了能源的损耗、节约了材料等等，在各方各面都获得了显著的效果。 在各个不同的应用领域 ,不同种类的自动线的结构不同，大小也不同，功能也不同，它们基本都包含检测、机械本体、信息处理、输入、输出接口部分以及执行机构等五部分。 但是不论哪种自动生产线，在功能上都必须能实现控制、运转、驱动和检测等 ,并且控制功能是电子装置来完成的。自动生产线在生产中，所有传感器用来检测信号， 控制装置再运算、变换、存储其检测信号，再通过其接口电路向执行机构给出指令来实现相应的工作。传感器检测生产线上位置、温度、压力、流量等信号，来让信息处理部件分析处理，驱动功能是液压缸电动机、电磁阀、气压阀
12、、机械手等执行部件实现的。其机械部分是自动生产线的主体部分。 自动化生产线是产品生产过程所经过的路线，即从原料进入生产现场开始，经过加工、运送、装配、检验等一系列生产生产线活动所构成的路线。狭义的生产线是按对象原则组织起来的，完成产品工艺过程的一种生产组织形式，即按产品专业化原则，配备广东石油化工学院 本科毕业设计 ：某润滑油公司小包装生产线（三层厂房单线）输送系统设计 2 生产某种产品（零、部件） 所需要的各种设备和各工种的工人，负责完成某种产品（零、部件）的全部制造工作，对相同的劳动对象进行不同工艺的加工。 该自动化模拟生产线，较好地解决了在学校期间，只接触到以单元实验或校外参观实习为主，
13、一些大型的自动化控制站只能看不能操作，达不到理想的教学效果的这个实际接触问题。 1.2 PLC 的应用及目前的研究现状 1969 世界第一台 PLC 在美国数据设备公司诞生。 1975-1976 年 ,德国、日本、美国等将微处理器作为控制器的中央处理单元应用到 PLC 中，并且去掉磁心存储器改用了集成电路的存储器，结合了微 型计算机的技术与电控制器技术，从而实现了可编程控制器的规模集成化，使得处理器更能适用工业环境，更加的可靠，功能也更加强大，更加的灵活，成本却大大下降，从而使得 PLC 进入了实用阶段。 随着科技的不断进步， PLC 的性能也飞速增强，其应用和研究现状主要在以下方面体现 :
14、1.控制规模的扩大，控制大型机的规模越变越大，开关量高的达到了几万。 2.组成模块的增多，现在 PLC 己经新增了很多模块，如 PDI 控制、温度以及运动模块等等。 3.开放性和互操作性大大发展，在 PLC 的发展过程中，制造商为了垄断和扩大各自市场，都各自发 展自己的标准，开放是发展的一个趋势，各厂商都意识到这一点，并形成了长时期的妥协与竞争，这一过程还将继续。 4.工作速度的提高可以对系统实现实时控制。 5.联网的能力增强，由于通信、信息及控制技术的大力发展，联网也得到了的发展，己经可以实现的远程控制。 正是由于这些性能、使得工业系统可以实现远程化、自动化、控制信息化及智能化。现在应用在不
15、断前进 ,尤其在运动控制、模拟量控制及驱动控制上广泛使用，已经成为现在系统工作自动化中最有效的工具之一了。 第三章 带式输送机设计 3 第二章 带式输送机概述 2.1 带式输送机的应用 带式输送机是连续 运输机的一种，连续运输机是固定式或运移式起重运输机中主要类型之一，其运输特点是形成装载点到装载点之间的连续物料流，靠连续物料流的整体运动来完成物流从装载点到卸载点的输送。在工业、农业、交通等各企业中，连续运输机是生产过程中组成有节奏的流水作业运输线不可缺少的组成部分。 连续运输机可分为： （ 1）具有挠性牵引物件的输送机，如带式输送机，板式输送机，刮板输送机，斗式输送机、自动扶梯及架空索道等。
16、 （ 2）不具有挠性牵引物件的输送机，如螺旋输送机、振动输送机等。 （ 3）管道输送机。 其中带输送机是连续运输机中是使用 最广泛的，带式输送机运行可靠，输送量大，输送距离长，维护简便，适应于冶金煤炭，机械电力，轻工，建材，粮食等各个部门。 2.2 带式输送机的分类 带式输送机分类方法有多种，按运输物料的输送带结构可分成两类，一类是普通型带式输送机，这类带式输送机在输送带运输物料的过程中，上带呈槽形，下带呈平形，输送带有托辊托起，输送带外表几何形状均为平面；另外一类是特种结构的带式输送机，各有各的输送特点。 2.3 各种带式输送机的特点 （ 1） QD80 轻型固定式带输送机 QD80 轻型固
17、定式带输送机与 TD型相比，其带较薄、载荷也 较轻，运距一般不超过 100m，电机容量不超过 22kw。 （ 2） DX型钢绳芯带式输送机 它属于高强度带式输送机，其输送带的带芯中有平行的细钢绳，一台运输机运距可达几公里到几十公里。 （ 3） U 形带式输送机 它又称为槽形带式输送机，其明显特点是将普通带式输送机的槽形托辊角由 300450提高到 900使输送带成 U形。这样一来输送带与物料间产生挤压，导致物料对胶带的摩擦力增大，从而输送机的运输倾角可达 25。 广东石油化工学院 本科毕业设计 ：某润滑油公司小包装生产线（三层厂房单线）输送系统设计 4 （ 4）管形带式输送机 U形带式输送带进
18、一步的成槽，最后形成一个圆管状，即为管形带式输送机，因为输送带被卷成一 个圆管，故可以实现闭密输送物料，可明显减轻粉状物料对环境的污染，并且可以实现弯曲运行。 （ 5）气垫式带输送机 其输送带不是运行在托辊上的，而是在空气膜 (气垫 )上运行，省去了托辊，用不动的带有气孔的气室盘形槽和气室取代了运行的托辊，运动部件的减少，总的等效质量减少，阻力减小，效率提高，并且运行平稳，可提高带速。但一般其运送物料的块度不超过 300mm。增大物流断面的方法除了用托辊把输送带强压成槽形外，也可以改变输送带本身，把输送带的运载面做成垂直边的，并且带有横隔板。一般把垂直侧挡边作成波状，故称为波状带式输送 机，这
19、种机型适用于大倾角，倾角在 30以上，最大可达 90。 （ 6）压带式带输送机 它是用一条辅助带对物料施加压力。这种输送机的主要优点是：输送物料的最大倾角可达 90，运行速度可达 6m/s，输送能力不随倾角的变化而变化，可实现松散物料和有毒物料的密闭输送。其主要缺点是结构复杂、输送带的磨损增大和能耗较大。 （ 7）钢绳牵引带式输送机 它是无际绳运输与带式运输相结合的产物，既具有钢绳的高强度、牵引灵活的特点，又具有带式运输的连续、柔性的优点。 目前带式输送机已广泛应用于国民经经济各个部门，近年来在露天矿和地下 矿的联合运输系统中带式输送机又成为重要的组成部分。主要有：钢绳芯带式输送机、钢绳牵引胶
20、带输送机和排弃场的连续输送设施等。 这些输送机的特点是输送能力大 (可达 30000t/h)，适用范围广 (可运送矿石，煤炭，岩石和各种粉状物料，特定条件下也可以运人 )，安全可靠，自动化程度高，设备维护检修容易，爬坡能力大 (可达 16 )，经营费用低，由于缩短运输距离可节省基建投资。 目前，带式输送机的发展趋势是：大运输能力、大带宽、大倾角、增加单机长度和水平转弯，合理使用胶带张力，降低物料输送能耗，清理胶带的最佳方法等。我国已于1978 年完成了钢绳芯带式输送机的定型设计。钢绳芯带式输送机的适用范围： （ 1 40 40 C；在寒冷地区驱动站应有采暖设施； （ 2）可做水平运输，倾斜向上
21、 (16 )和向下 (100120)运输， 也可以转弯运输；运输距离长，单机输送可达 15km； （ 3）可露天铺设，运输线可设防护罩或设通廊； （ 4）输送带伸长率为普通带的 1/5 左右；其使用寿命比普 通胶带长；其成槽性好；运输距离大。 第三章 带式输送机设计 5 2.4 带式输送机的发展与现状 长距离、大运量、高速是带式输送机的最新发展方向。与其他运输设备 (如机车类 )相比，带式输送机不仅具有长距离 (单机长度可达 5000 米，而且可以实现多机进行串联搭接，运距可达 206km )、大运量、连续运输的特点，而且运行可靠，易于实现自动化和集中控制，经济效益十分明显。带式输送机运行维护
22、费用远远低于公路汽运方式，而且只要生产时间超过 5年，带式输送机输送方式比公路汽运的总投资要小得多，所以在企业的生产过程中，凡能实现带式输送机输送的场合，一般都采用连续的带式输送机输送。与其他设备相比，带式输送机有以下优点： (1) 输送物料种类广泛； (2) 输送能力范围宽； (3) 输送线 路的适应性强； (4) 灵活的装卸料，可以灵活实现一点或多点受料或卸料； (5) 可靠性和安全性高； (6) 费用低。 广东石油化工学院 本科毕业设计 ：某润滑油公司小包装生产线（三层厂房单线）输送系统设计 6 第三章 带式输送机设计 3.1 输送机的布置形式 电动机通过联轴器、减速器带动传动滚筒转动或
23、其他驱动机构，借助于滚筒或其他驱动机构与输送带之间的摩擦力，使输送带运动。带式输送机的驱动方式按驱动装置可分为单点驱动方式和多点驱动方式两种。 通用固定式输送带输送机多采用单点驱动方式，即驱动装置集中的安装在输送机长度的某一个位置处，一般放在机头处。单点驱动方式按传动滚筒的数目分，可分为 单滚筒和双滚筒驱动。对每个滚筒的驱动又可分为单电动机驱动和多电动机驱动。因单点驱动方式最常用，凡是没有指明是多点驱动方式的，即为单驱动方式，故一般对单点驱动方式，“单点”两字省略。 单筒、单电动机驱动方式最简单，在考虑驱动方式时应是首选方式。在大运量、长距离的钢绳芯胶带输送机中往往采用多电动机驱动。 3.2
24、控制系统的硬件组成 (1) 为达到工艺上提出的要求，在与机械设计配合的基础上，我们对电气及自控方面提出了如下的方案 : 为了满足灌装精度和速度的要求，在灌装部分，我们采用了以司服电机作为主电机的 定容式灌装设计，因为司服电机控制系统具有控制精度高、速度快、稳定和调整设定方便等特点。而在容器灌装前后的输送部分采用了直线式设计 ;传送带部分采用了变频调速控制 ;并且设计了一套自动的滑动分桶器，与传动带配合来达到将灌装后的半成品与空容器快速分开并将其带离灌装机的目的。 采用直线定容式灌装的设计，最大限度的节省了产品换型时间，提高了生产机动性和工作效率。 根据不同产品的温度特性通过 PLC 程序模块的设计和选择，可以完成自动调容的要求。 对于环保的要求，我们是通过软件和硬件的设计共同完成的，硬件上我们采用了司服 电机控制系统和变频调速控制，与硬件相配合在软件上我们设计了各种速度及灌装过程中每个阶段的加速度和减速度的分别调整，这样我们就可以根据实际情况将设备调整到合适的状态，杜绝溅油、冒油的现象。
