论文题目：柔性灌装生产线教学设备研究与开发
摘要：人们的生活质量因科技发展而大幅提高,对产品的要求不但多而且追求个性化的现象也越来越普遍。然而传统的大规模自动化批量产生模式却不能对市场新的需求变化作出快速的响应,它逐步被一种具有旺盛需求和强大生命力的新生产模式——柔性化生产替代。柔性化生产可以在保持品质、交期、成本相同的条件下,使自动化生产线在大批量和小批量生产之间任意切换,灵活性好,应变能力强。因此,柔性生产线在企业也逐渐得到广泛的应用,它将成为制造业的核心竞争力。柔性灌装生产线教学设备的研究与开发,可以为学生提供一个接近工程实际的训练平台,让学生熟练掌握柔性灌装生产线的安装、编程、调试和维护,提升学生的动手操作能力,为企业提供掌握现代高新技术的高技能人才。本文依据我院（惠州市技师学院）在2011年引入广东三向教学仪器制造有限公司的SX-815P工业自动化实训设备在学生实训中遇到的问题与不足,结合企业实际生产的工艺要求,设计了采用由汇川H2U系列PLC和MCGS组态软件等构建一个由PLC控制、上位机监控系统组成的典型柔性灌装生产线教学设备。本文主要的研究工作和取得的成绩有以下几个方面:1、在分析国内外柔性灌装生产线现状及发展的基础上,针对现有的教学设备使用情况和实际教学的需求,重新设计了柔性灌装生产线教学设备总体方案,在原有的圆形转盘单元、加热与检测单元、灌装加盖单元和输送带单元这四个单元功能模块的基础上,增加了一个二维码分拣单元模块。每个单元模块可以独立运行,也可组合联机运行。2、文中将二维码分拣单元模块加入到柔性灌装生产线教学设备的设计中,实现贴有二维码标签空瓶的分类检测。用户可通过扫描瓶子上二维码标签了解产品的相关信息。除此以外,二维码扫描器使用可以节约因灌装容器材质、容量不同而使用相应不同的传感器数量。改变灌装容器类型或扩展系统功能时,与传统教学实训装置当功能改变需作出相应大幅度调整时相比更具有优势,此教学设备只需对软件部分修改系统内部程序,硬件部分作出相应的小幅调整即可,体现了生产的柔性。3、通过对液体加热罐的多种恒温控制方法分析,最后本文采用模拟PI闭环加热控制系统实现灌装液体加热至指定温度的恒温控制。灌装液体的供给采用PID算法控制,利用PLC和变频器来控制水泵,对循环恒液位罐液位和网管水压压力实现闭环PID调节,使供液系统自动稳恒于设定的压力值,液位恒定。4、本文详细介绍了灌装加盖单元的设计。（1）经过研究分析,对液体的灌装提出多种方法,结合实际,最终采用计时式灌装。（2）加盖单元利用PLC控制槽轮推动气缸使棘轮转盘旋转到指定工位,实现加盖、旋盖操作。（3）对该单元进行软硬件设计。5、本教学设备完成设计后,进行了整体的系统调试和性能测试。通过对系统的整体测试,实现了扫码出瓶、加热检测与灌装加盖的全过程,灌装量准确。
关键词：柔性灌装生产线;可编程控制器;MCGS组态
学科专业：工程硕士学位（专业学位）
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究背景与意义
1.1.1 课题研究的背景
1.1.2 课题研究的意义
1.2 灌装生产线国内外发展现状
1.3 本课题主要工作与研究内容
第二章 柔性灌装生产线教学设备总体设计
2.1 柔性灌装生产线教学设备设计目标
2.2 柔性灌装生产线工作过程
2.3 柔性灌装生产线各模块教学功能分析
2.4 柔性灌装生产线系统结构
2.4.1 系统构成
2.4.2 系统技术要求
2.5 柔性灌装生产线技术方案
2.6 本章小结
第三章 柔性灌装生产线教学设备控制部件设计
3.1 电源电路设计
3.2 气动回路设计
3.2.1 气动传动技术概述
3.2.2 各单元模块气动控制设计
3.3 PLC选型及通讯
3.3.1 PLC选型
3.3.2 PLC通讯
3.4 本章小结
第四章 柔性灌装生产线教学设备功能模块设计
4.1 二维码分拣单元和圆形转盘单元
4.1.1 圆形转盘单元结构介绍
4.1.2 物料到位检测方法的选择
4.1.3 二维码扫描器分拣
4.1.4 电气控制回路设计
4.1.5 二维码分拣及圆形转盘单元人机界面的设计
4.2 加热与检测单元
4.2.1 加热与检测单元结构设计
4.2.2 温度控制系统
4.2.3 电气控制回路设计
4.2.4 加热与检测单元人机界面的设计
4.3 灌装加盖单元
4.3.1 灌装加盖单元结构设计
4.3.2 灌装方式选择
4.3.3 电气控制回路设计
4.3.4 灌装加盖单元人机界面的设计
4.4 本章小结
第五章 系统调试及性能测试
5.1 系统调试
5.2 功能及性能测试
5.2.1 功能性测试
5.2.2 性能测试
5.2.3 教学可行性验证
5.3 本章小结
总结与展望
总结
展望
参考文献
致谢
附件