1、 本科 毕业 论文 (设计 ) （二零 届） 全自动喷涂流水线电气系统设计 所在学院 专业班级 电气工程及其自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 - 2 - 摘 要 随着全球经济的复苏，各国对墙纸和箱包鞋料布类产品的需求重新升温，同时，对此类织物表面涂层处理的需求量也日渐增大。随着自动化 工业的发展，设计自动化喷涂流水线进行织品表面的喷涂处理具有广阔的发展前景。 客户对这样的喷涂生产线的需求亦与日俱增。 本设计通过编写可编程控制器程序实现对喷涂生产线控制。实际控制流程包纸布的自动喷涂、烘干及其检测报警等几个环节。另外，系统实现了对喷涂过纸布米数的计数。 本喷涂生产线进行如下
2、设计。在织品送上传送带以后，红外传感器、温度模块就开始检测，当检测到布料到达时， PLC 控制胶泵变频器、电磁阀等开始运作，喷枪往复行驶机械构造系统亦开始运作，完成喷涂程序。随后，布料刚进入烘箱，远红外加热器已预热完毕，经过红 外烘干后从烘箱内出来的布料已达到包装入袋标准。 PLC 选用日本三菱公司的 FX2N 系列。 关键词： 三菱 FX2N PLC；喷涂；红外烘干；红外检测 - 3 - Abstract With the global economic recovery, countries wallpaper, shoes, bags and fabric products are ex
3、pected to a re-heating demand, while the surface coating of such fabrics are also in an increasing demand for the same time, with the automation of industrial development, surface coating through designing such a spray-painted line has a bright future in market. Our clients meet the demand of these
4、kind of spray-painted Line. The design process through the programming of the programmable controller to accomplish the automatic spraying, drying process of the fabrics and its detection and alarm process. The system will count the length of the fabrics at the same time. The system designed as foll
5、ows. When putting the fabric on the conveyer belt, infrared sensors begin to detect, When detected fabrics arrives, PLC give the order to the PVC pumps Frequency Converter, Solenoids Valve. At the same time, the spray gun reciprocating mechanical structure of the system has started running the opera
6、tion to complete the spraying process. Subsequently, the fabrics just entering the drying oven where the far-infrared heaters preheated completed. after the drying in the oven, the fabric has reached the standard of packing. PLC selected Japans Mitsubishi Corp. FX2N series. Key words： Mitsubishi FX2
7、N PLC； spraying； infrared drying； infrared detection - 4 - 目 录 1 前言 . 1 2 全自动喷涂流水线的工作原理 . 3 2.1 喷涂流水线的主要组成部分 . 3 2.1.1 流水线喷涂部分构造 . 4 2.1.2 流水线烘干部分构造 . 5 2.2 喷涂流水线的辅助部分介绍 . 7 2.3 喷涂流水线系统流程图 . 8 3.1 选择电器元件 . 10 3.1.1 PLC 的选择 . 10 3.1.2 变频器的选择 . 10 3.1.3 电动机的 选择 . 10 3.1.4 远红外加热器 .11 3.1.5 电磁阀的选择 .11 3
8、.1.6 红外发光二极管 . 12 3.1.7 电器元件及型号 . 12 3.2 喷涂流水线电气控制设计 . 13 3.2.1 自动操作模式 . 13 3.2.2 手动操作模式 . 13 3.3报警 . 13 4 PLC 外部接线及控制面板设计 . 14 4.1 PLC 外部接线总体框图 . 14 4.2 PLC 的 I/O 分配 . 14 4.3 PLC 外部接线图 . 15 4.4 喷涂流水线控制面板设 计 . 16 5 PLC 程序设计 . 17 5.1 喷涂流水线 PLC 开发过程 . 17 5.2 PLC 程序设计 . 17 5.3 PLC 仿真程序 . 20 6 总结 . 24 谢
9、 辞 .错误 !未定义书签。 参考文献 . 25 附录 1 工作原理图 . 26 附录 2 PLC 梯形图 . 27 - 1 - 1 前言 随着国际上对墙纸，草帽以及箱包鞋底料等进行表面处理的订单越来越多。再之，他们对材料的涂层工艺，处理技术和风格效 果的硬性指标要求也日益增高。因此，产量和技术就受到挑战。而随着自动化进程在中国的推进，自动化技术在喷涂流水线上的应用也变得广泛起来。 但是， 中国自动流水线产业发展出现的问题中， 许多情况 不 容 乐观 ：如 产业能源消耗大、产出率低、环境污染严重、对自然资源破坏力大；企业总体规模偏小、技术创新能力薄弱、管理水平落后等。 都是目前制约我国流水线相
10、关产业高速发展的首要问题。 随着科技的发展和产能的需求提高，自动化设计在工业中的应用也越来越广泛，此流水线的设计可以大幅度 降低车间对工人的人力要求，除了在产品输入和产出时的搬运，其 它一切流程均在流水线内完成。 在配备了多台变频器的情况下，可以既对流水线传送带的速度进行控制，又可以对喷涂染液的流量进行调节。而现 如今变频节能无疑已经成为减缓我国能源紧张形势非常重要的技术手段。随后，烘干线采用远红外烘干技术，相比其他烘干方式，最绿色节能。总的电路设计围绕 PLC展开， PLC在国内外已广泛应用于机器、生产流水线、机械制造、汽车、环保等各行各业。相比于其他控制系统线路复杂、系统的可靠性难以提高且
11、检查和修复相当困难的缺点， PLC有着编程简单、维护方便、可靠性高、体积小、通用性强等特点。整个 PLC的 产品系列概念对于用户来说，是一个非常节约成本的控制系统概念。 PLC的 I/O口可以根据流水线实际需求选择相应的型号，在控制系统中，每个被控对象与 PLC指定的 I/O相连。 此条喷涂流水线路在同类自动化的设计上可谓达到了一个新高度。在给公司带来管理上便利的同时，也实现了巨大的经济效益，同时更响应国家的节能减排的号召，所以，必然会在此行业得到广泛的推广和应用。 选择 PLC 的理由： 在此全自动喷涂流水线设计电路中，因为其线路复杂，自动化程度要求很高，且在流水线运作过程中变动的工作量很大
12、，所以 PLC（即可编程控制器） 是对总- 2 - 体线路进行自动控制的首选。 使用 PLC 时不需要大量的活动部件和接线，使线路大大简化，让此全自动喷涂系统的维修变得简单起来，而且维修时间缩短，可靠性也得到提高。同时，可编程控制器的编程简单、操作方便、编程的出错率大大降低，充分地显示了其易操作性，同时又极大地提高了其可靠性。 PLC 采用的标准编程语言有梯形图、指令表、功能图表等多种语言，当编程全自动流水线语句的时候，只要掌握其中一种编程语言就可进行编程，编程相当方便，在编程的时候，可以选择个人。在设计线路的时候，设计工作量、编程工作量大大减少，操作变得十 分方便和灵活，监视烘干箱体温度，控
13、制液体喷涂流量都变得格外容易。 同时， PLC 应用了微电子技术和计算机技术，各种控制功能是通过软件来实现的，只要改变程序，就可适应生产工艺改变的要求，因为适应性强。 PLC 不仅能完成逻辑运算、定时和技术等功能，而且能进行算术运算，因而它既可进行开关量控制，又可进行模拟量控制。这一点就非常关键。在喷涂流水线光电开关检测到布料进入传送带的时候，原先输入的编程程序会让 PLC 自动进行计数，当计数完成之后就会下达命令开启烘箱内的远红外加热器。在控制喷枪液体流量的时候，控制气阀进行胶水的模 拟量控制。 目前， PLC 构成的单机系统的被控对象是单一的机器生产或生产流水线，其控制器是由单台 PLC
14、构成，当我需要增加流水线上其他量的控制，比如说温度，湿度，我可以在总的 PLC 上接入新的 PLC 温度控制模块或者湿度控制模块，所以说，用 PLC 来设计自动流水线是其他各类控制系统所无法比拟的。 - 3 - 2 全自动喷涂流水线的工作原理 2.1 喷涂流水线的主要组成部分 本课题设计的全自动喷涂流水线的基本结构如图 2-1 所示。 图 2-1 喷涂流水线基本构造 设计中，整个流水线由主传送带、光电检测装置、喷涂装置、烘干装置等 组成。箱体由喷涂箱房，烘干箱房前后两个箱体组成。布料上传送带，经由光电开关检测到后，水泵，气泵依次打开，最后喷枪往复运动系统来回运作做均匀喷涂动作。 喷涂动作的运作
15、是通过气体电磁阀，链式往复机构（装有喷枪），胶泵变频器联动控制的，使液流压力和流量连续地、按比例跟踪控制信号而变化，从而使从喷枪喷出的液体胶水流量控制在相对稳定的状态。 布料经喷涂后，由传送带送入下一环节，在之前 PLC 的温度模块会自动检测温度，当烘箱内温度小于设定值时，远红外加热器自动开启加热。当布料到达烘箱的时候，烘干头已经完成预热，当布料出烘 箱的时候，布料已经完全干燥，再经由传送带传送到布料仓库，此时已达到包装入袋的标准。 选用进口远红外加热器作为热源，改变了过去涂料由表及里的加热方式，具有热效率高、烘干速度快、涂层面质感好的优点；为控制织品的表面温度，采用了温控仪装置来监控烘烤温度
16、，确保了织品物料的喷涂工艺温度。 - 4 - 2.1.1 流水线喷涂部分构造 流水线喷涂部分包括 喷枪往复运动系统和气动回路两部分。 （ 1）喷枪往复运动系统 图 2-2 喷枪往复运动系统原理图 喷涂动作的运作是通过链式往复机构（装有喷枪），气泵，胶泵联动控制的。上图为喷枪往复运 动机构的构造图，此结构由一块中间带有凹槽（凹槽中间有一根焊接到链条上的铁条）的三角铁，两个固定滑轮，两个一端固定、另一端由弹簧连接的滑轮组成。四个滑轮的轮槽分别嵌进槽钢。 当电动机运作的时候，带动链条滚动，链条上的铁条卡住三角铁滑动到钢槽的两侧，当滑动到最右侧的时候，铁条的位置从凹槽的上端移动到下端，在链条完成半圆后
17、，凹槽的铁条已从最上端移至最下端；此时铁条又卡住三角铁从右端行驶向左端，如此循环，完成往复喷涂动作。 （ 2） 气动回路 喷枪往复运动控制气动回路如图 2-3 所示。 - 5 - 图 2-3 喷枪往复运动控制 气动回路 当蠕动泵电机的变频器在得到 PLC(Y2 端口 )接通时，雾化电磁阀与喷针电磁阀打开，气泵制造的压缩空气通过塑料管道灌入喷枪。这时，蠕动泵按给定的转速向喷枪压入恒量胶水，二流体喷枪以均匀的雾化状态开始工作。气压的大小可以通过调压阀来调节，同时，蠕动泵的转速由胶泵变频器来控制。 2.1.2 流水线烘干部分构造 流水线 烘干 部分包括 烘干箱体和 烘箱温控电路 两部分。 （ 1）烘干箱体 烘道烘干的原理图如图 2-3 所示 。 - 6 - 图 2-3 烘道烘干原理图 烘干设备采用远红外干燥设备，烘箱中间填充了玻璃棉，以更好地保持烘箱内部的温度及其不受外界影响。 远红外干燥设备即是指以远红外线为主导媒介，将电能转变为热能，使物体内部分子在经过远红外线的辐射作用后，吸收了远红外线辐射能量从而将其直接转变为热量的干燥设备。 （ 2）烘箱温控电路图 烘干的温控电路如图 2-4 所示。 图 2-4 烘干温控电路 Fx2n 系列 PLC 为控制核心。 Fx2n-3A 模块是温度模块，当热电偶（温度传感器）检测到的温度系数通过温度变送器传送到 PLC 的 3A温度模块，温度设定值
