论文总字数：23874字

摘 要

论文首先对定量包装机的研究背景意义和国内外定量包装机的发展趋势进行介绍，阐述了定量包装机工作原理及构成，并对料仓的及传送机构进行了详细介绍。其次，对定量包装机的软硬件设计进行了全面的探究，其中着重介绍了三相交流异步电机的选型并给出了PLC控制系统的硬件设计电路图、I/O的选择等。最后，实现了PLC控制程序的编写以及MCGS监控界面的设计，在PLC的控制程序中，通过把传感器读取的重量与系统给定重量进行比较从而确定是否达到称重要求。通过MCGS可以对定量包装机的各个动作进行监控，并且在报警数据界面中可以对定量包装机的报警数据进行打印和修改。

关键词：可编程序控制器 定量称重 包装质量 MCGS

ABSTRACT

Firstly, the background and significance of the quantitative packaging machine and the development trend of the domestic and foreign quantitative packaging machine are introduced ,this paper expounds the working principle and constitution of the quantitative packaging machine and the silo and transfer mechanism are introduced in detail.Secondly, the design of the software and hardware of the quantitative packaging machine is carried on a comprehensive exploration ,the paper mainly introduces the selection of three-phase AC induction motor and the hardware design circuit diagram of PLC control system, I/O selection, etc.At last, the writing of PLC control program and the design of MCGS monitor interface are introduced,in the PLC control program,by comparing the weight of the sensor to the given weight of the system to determine whether or not to reach the weighing requirements.Through the MCGS, the individual actions of the quantitative packaging machine can be monitored,And in the interface of the alarm data, the alarm data of the quantitative packaging machine can be printed and modified.

Key Words: PLC, quantitative weighing, packaging quality,MCGS

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 课题设计背景 1

1.1.1 我国定量包装机目前所面临的问题 1

1.2 定量包装机的国内外发展趋势 2

1.2.1 国产包装机的发展情况 2

1.2.2 国外包装机的发展状况 2

1.3课题研究的目的及内容 3

第二章 定量包装机原理及结构设计 5

2.1 定量包装系统的组成及分类 5

2.1.1 定量包装机的概念 5

2.1.2 定量包装系统的组成 5

2.1.3 定量包装系统的分类 6

2.2 定量包装机的特点及作用 6

2.2.1 定量包装机的特点 6

2.2.2 定量包装机的作用 6

2.3 定量包装机的工作原理及性能要求 7

2.3.1 定量包装机的工作原理 7

2.3.2 定量包装机的性能要求 8

2.4 料仓与给料机构的选型 8

2.4.1 料仓的选型 8

2.4.2 给料机构的选型 9

第三章 定量包装机总体设计与硬件设计 12

3.1 工艺方面要求和系统需求分析 12

3.2 控制系统的选择及优点 12

3.2.1 PLC的基本概念 12

3.2.2 PLC的物理结构 13

3.1.3 PLC的工作原理 13

3.2.4 CPU226CN的特点 14

3.3 控制系统的总体设计 16

3.3.1 PLC的外部接线图及说明 16

3.3.2 I/O分配 16

3.3.3 PLC与称重仪表的连线及说明 17

3.4 系统硬件设备的选型 19

3.4.1 称重传感器的选型 19

3.4.2 电动机的选型 20

3.5 电气控制设计与实现 23

第四章 定量包装机控制系统软件设计 26

4.1 定量包装控制系统流程设计 26

4.1.1 定量包装控制系统流程 26

4.1.2 各判断环节的判断标准 27

4.2 PLC程序设计 28

4.2.1 给料控制程序 28

4.2.2 BCD码转换为十进制程序 29

4.2.3 重量的判断与控制程序 30

4.3 MCGS监控系统设计 31

4.3.1 MCGS简介 31

4.3.2 MCGS监控界面总体设计 32

4.3.3 主界面 33

4.3.4 定量包装机模拟界面 34

4.3.5 控制面板界面 35

4.3.6 报警数据显示界面 36

4.3.7 实时重量显示界面 37

结论 39

参考文献 40

致谢 42

第一章 绪论

1.1 课题设计背景

随着人们生活水平不断提高，人们对各工农产品的消费需求也随之增长，同时这也带动了我国包装机械行业的迅速发展。未来定量包装业配合着产业自动化的趋势，在技术上将向着控制数字化方向发展。定量包装机产业落后是我国包装产业的现状，并且手工的称重、封装依然是许多薄弱企业所采用的包装手段。该方法的劳动强度大、工作效率低。对于企业的大规模生产、提高劳动生产率来说已成为一种制约。在这样的背景下，自动定量包装机应势而生。现代包装工业的基本设备就是定量包装机。定量包装机是产品生产流程中最重要的基础性设备。自动控制化和机械化是定量包装机发展的两个主要方向，其中最重要的是定量包装系统的自动定量包装技术要具有高度灵活性，这不仅可以获得丰厚的经济效益，同时也是现代生产业发展方向的体现。

在20世纪末，定量包装机的设计和生产在我国均取得了空前的大发展，国产定量包装机从无到有，从种类单一到种类全覆盖，同时众多定量包装机生产企业业纷纷涌现，从事定量包装机研究的研究机构也越来越多，从而定量包装机逐步变成了一个独立的行业。步入21世纪，新型定量包装机不断增加的同时定量包装机的质量、科技含量和性能等方面都有了飞跃的进展。

1.1.1 我国定量包装机目前所面临的问题

定量包装中应用最多的是立式定量包装机。定量包装机主要由以下几个部分构成：动力传送部分、物料传送部分、涨袋夹袋部分、封装部分以及实时检测显示部分等。有数据显示，目前我国的定量包装机存在的问题主要有以下几个：

1. 包装精度低

欧美等发达国家定量包装机的包装精度普遍小于±1％，并且稳定性相当高。然而我国同类型定量包装机的包装精度仅维持在±2％～±3％之间，甚至有的还达不到这个精度范围。

1. 包装速度低

西方发达国家的定量包装机的小袋包装速度为1300袋/分为国产定量包装机小袋包装速度的13倍左右，中袋包装速度为180袋/分约为国产定量包装机的5倍左右^[1]。由此可见我国的定量包装机产业还有很长的路要走。

1.2 定量包装机的国内外发展趋势

智能化、高效率化、资源高利用化、高新技术实用化、产品节能化、科研成果商业化为一体的机械化是西方发达国家定量包装机发展的主要趋势。由于我国的定量包装机产业起步较晚，所以与西方国家相比我们的定量包装技术还相对落后，无法更好的满足国内厂家的的需求，所以对于国内的定量包装机行业技术创新是追赶国际大型包装企业的必走之路。

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