发布时间 : 星期五 文章包装机电气系统设计与制作更新完毕开始阅读0e9359fbdc3383c4bb4cf7ec4afe04a1b171b016
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图2-2 一次包装流程图
2.2 系统设计主要任务
设计就是根据题目的要求而对硬件和软件进行规划，并选择最合适的硬件电路和软件程序来达到目的。
硬件设计是通过对设计要求的分析，对各种元器件的了解，而得出分立元件与集成块的某些连接方法，以达到设计的功能要求。并且把这些元器件焊接在一块电路板上。它包括对各种元器件的功能和接法的了解，以及对各种元器件的选择和设计方案的选择。软件设计是分析设计的硬件用程序实现其功能，并且调试优化产品功能。
本文利用PLC控制立式食品包装机电气控制系统。设计过程中最关键的两个部分：系统硬件的设计和控制软件的编写。这也是在设计过程中需要解决的最关键的问题。
（1）硬件问题
包装机控制系统的硬件主要有3大部分，即主电路及主电路控制部分、温度检测及显示部分和成品数量统计及显示部分。主电路部分由电机及其相关的低压控制电器组成，由PLC对低压控制电器进行控制。温度检测部分主要由温度传感器及温度变送器组成，它对封合温度进行控制，并将当前温度显示出来。硬件的设计需要PLC、传感器及电机的相关知识。在解决这一问题的过程中，需要查阅大量资料，结合所学知识，向老师获取帮助。
（2）软件问题
软件设计主要包括温度自动控制和电压、电流监测。温度自动控制程序是将传感器输入的温度模拟量通过PLC的AD模块转换成数字量，送入PLC与预设值比较，然后控制加热电路的通断。电压监测程序要通过电压变送器输入当前的三相电压，与预设值比较，
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保证电路的正常工作；电流监测程序要通过电流变送器输入当前主电机的电流值，与预设值比较，保证主电机免于过热而损坏。要对程序进行多次调试，分块编程。对各个子程序块所解决的问题要相当明确。最后在制作完成硬件电路板后要调试出设计要求的功能。 2.3 设计要求
具体要实现的功能为：
(1) 系统运行在正常工作状态时，食品包装好后统计并显示成品的数量。
(2) 系统运行在正常工作状态时，封口温度能控制在预定范围，并显示当前温度值。 (3) 当系统电压低于0.75倍额定电压时，系统应迅速切断总电源开关。 (4) 当系统电压高于1.15倍额定电压时，系统应迅速切断总电源开关。 (5) 当主电机电路电流高于1.05倍额定电流时，系统应迅速切断主电机电路。 2.4 方案设计
本设计按下面思路展开：
根据设计要实现的基本功能，大致可分为信号输入，信号控制，信号处理这三个部分。
(1) 温度信号输入部分通过温度传感器来检测封口温度，并由温度变送器将温度信号转化成标准的电压或电流等模拟量；电压信号输入部分通过电压变送器来监测线路电压，并转化成标准的电压或电流等模拟量；电流信号输入部分通过电流变送器来监测主电机电流，并转化成标准的电压或电流等模拟量。
(2) 信号控制部分是通过PLC控制方式实现对设计要求的准确操作。 (3) 信号处理部分是通过数码管显示温度和成品数量来实现控制部分的要求。 为了能够实现上述功能，输入部分可选用-40℃～350℃的温度传感器、0～500V的电压变送器以及0～5A的穿孔穿芯一体化电流变送器；控制部分选用PLC来实现精确控制；用数码管输出显示。
因此，总的设计思路为：当系统正常运行时，通过光电开关检测有无卷膜包装材料，若连续检测不到，则PLC控制报警动作，并显示当前已包装完成成品数量；封口温度通过温度变送器将当前温度输入PLC的AD模块转换成数字量，然后送人PLC与预设值比较，当加热到预设上限值停止加热，低于温度下限值则加热，并显示当前温度；系统电压通过电压变送器输入PLC的AD模块转换成数字量与PLC内预设值比较，当系统电压大于1.15倍额定电压或小于0.75倍额定电压时断开总电源；主电机电流通过电流变送器输入PLC的AD模块转换成数字量与PLC内预设值比较，当电流大于1.05倍的额定电流时断开主电机电路。
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3 立式食品包装机电气控制系统主回路的设计
3.1 包装机主电路设计
根据要求：主电机有过载保护和短路保护功能；电源有欠压保护和过压保护功能；当电源电压（线电压）小于0.75UN时,要求控制系统产生欠压保护；当电源电压（线电压）大于1.15UN 时，要求电气控制系统产生过压保护。同时要求显示温度和成品计数。从而主电路设计如下：
图3-1 立式食品包装机电气控制系统主电路原理图
3 .2 主要电器设备计算及选型 3.2.1立式食品包装机的主要电器设备
(1)主电动机的选择
电动机（Motors）是把电能转换成机械能的设备，分布于各个用户处，电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机，电力系统中的电动机大部分是交流电机，可以是同步电机或者是异步电机（电机定子磁场转速与转子旋转转速不保持同步速）。
YCT系列电磁调速电动机是一种控制简单的交流调速电动机，由Y系列三相异步电动机，涡流离合器(又称电磁转差离合器或滑差离合器)和测速发电机组成，通常与JD系列、TKZ系列控制器(或其他控制装置)组成一套具有测速负反馈系统的交流无级调速驱动装置，能在比较宽广的转速范围内进行平滑的无级调速。它的结构和原理将在下面
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我国生产的Y系列三相异步电机具有高效、节能、性能好、振动小、噪声低、寿命长、可靠性高、维护方便、起动转矩大等优点。Y系列电动机应用于无特殊要求的机械设备、农业机械、食品机械、风机、水泵、机床、拌搅机、空气压缩机等。Y系列电机容量在4KW以上的都是三角形联结，额定电压为380V，起动时，先将定子绕组接成星形，这时加在每相绕组上的电压是电源电压除以3(约等于220V)。电机起动后，再改接到三角形联结，此时电机端电压为额定值。电机起动时接成星形，起动电流只有原来三角形联结的1/3。但起动转矩也相应降低，因为电机的转矩与所加的电压的平方成正比，所以起动时接成星形，起动转矩也只有原来三角形联结的1/3。但对Y系列电机而言，因为它的起动转矩大，其平均值为额定转矩的1.96倍，故采用星-三角起动不仅适用与轻载起动的场合，也可用于较重负载起动的场合。如果Y系列电机容量大于4KW时，应当采用星-三角减压起动方法。如果Y系列电机容量小于4KW时，则应该用直接启动。
表3-1 电机的型号参数：
功率（千瓦） （KW） 0.55 0.75 1.1 1.5 2.2 3 4 5.5 7.5 11 15 18.5 22 30 37 45
型号 电流 转速转/分 效率% 功率因素 （COS） 380V（A） （r/min） （n） 同步转速1500转/分(4极)50 Hz Y801-4 Y802-4 Y90S-4 Y90L-4 Y100L1-4 Y100L2-4 Y112M-4 Y132S-4 Y132M-4 Y160M-4 Y160L-4 Y180M-4 Y180L-4 Y200L-4 Y225S-4 Y225M-4 1.5 2.0 2.7 3.7 5.0 6.8 8.8 11.6 15.4 22.6 30.3 35.9 42.5 56.8 69.8 84.2 1390 1390 1400 1400 1420 1420 1440 1440 1440 1460 1460 1470 1470 1470 1480 1480 73 74.5 78 79 81 82.5 84.5 85.5 85.5 88 88.5 91 91.5 92.2 91.8 92.3 0.76 0.76 0.78 0.79 0.82 0.81 0.82 0.84 0.84 0.84 0.85 0.86 0.86 0.87 0.87 0.88 2.4 2.3 2.3 2.3 2.2 2.2 2.2 2.2 2.2 2.2 2.2 2.0 2.0 2.0 1.9 1.9 6 2.3 6 2.3 6.5 2.3 6.5 2.3 7.0 2.3 7.0 2.3 7.0 2.3 7.0 2.3 7.0 2.3 7.0 2.3 7.0 2.3 7.0 2.2 7.0 2.2 7.0 2.2 7.0 2.2 7.0 2.2