羽绒自动填料设备的控制系统设计(附件)【字数：6596】
本课题研究的是羽绒自动填料设备，这是集合了机械、电子和自动化控制与一身。在本课题的研究设计中，设计构思了一套能够自动填料的生产设备。羽绒自动填充设备是由进料仓、转子、称料仓、电气控制柜、吹料仓、吹料开关和支架组成。PLC主要控制整个设备的输入和输出。对PLC控制系统进行程序编程并画出电气控制原理图。最终完成软件设计。利用控制器（PLC）的编程再加上控制系统的优点，完成控制界面。在本次设计中，自动羽绒填充设备不仅可以提升生产的产量，还可以提升工作速度。能最大限度的解放工作人员的双手，减轻工作人员的劳动强度。
目录
一、引言 1
（一）研究背景 1
（二）研究现状 1
二、羽绒自动填料设备机械部分设计 1
（一）总体结构设计及工作原理 1
（二）机械零件加工材料的选择 2
（三）羽绒填料机机械设计 3
三、控制系统总体方案的确定 4
(一) 控制系统总体结构 4
(二) PLC模块 5
（三）电气控制原理图 7
四、羽绒自动填料设备控制系统软件设计 8
（一）PLC控制程序 8
（二）控制面板设计 9
总结 12
参考文献 13
致谢 14
一、引言
（一）研究背景
在冬季，羽绒产品已成为必备。在展示时尚和动态的同时，羽绒产品兼具稳定性和自然特征，它的年龄适应性广。它不仅可以满足年轻人对时尚和前卫心理的追求，还可以满足中年人舒适的需要。羽绒衣物在全世界的普及率已经相当之高了，中国从古代开始就是绸缎生产大国，我国的衣服主要还是以棉花为主要部分。但羽绒的占比率上已经达到了12%左右。中国作为人口大国，在如此低的羽绒普及率下，后期会有很大的上升空间。根据市场的预测，中国目前羽绒的仍有十倍以上的上升空间。对我国主要羽绒加工区域进行统计，发现我国羽绒加工主要集中在长三角地区和内蒙地区。因为要么是原料基地，要么就是技术发达地区。
（二）研究现状
国际领先的服饰生产设备由精密的自动机械加工技术驱动，该技术使用电子信息技术、光学、机械、气动、液压和其他传感技术，结合变频 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
调速和其他根据新材料制成的传送技术。能够主动停止甚至对操作设备进行自动故障排除。在十几年的发展中，我国服饰生产行业的自动化水平已经提高了不少，电气自动化技术已大范围应用于更先进服饰生产设备中。当前，羽绒服的生产是手工完成的，所以羽绒自动填料设备的设计将会填补这方面的空白，实现羽绒服装加工的自动化。
羽绒产品的初始制造过程是将包括底部在内的衬里绑在几个长条形袋上，然后在下一个过程是往不同的长条形袋中心填充羽绒。尽管由于制造工艺的变化产品的质量有所提高，但是对制造和加工设施的要求却在增加。羽绒自动填充装置是为新产品的新加工技术而设计的。在生产过程中，设备会自动测量所需的羽绒数量，并增加到服装衬里上每个条带的形状。
二、羽绒自动填料设备机械部分设计
（一）总体结构设计及工作原理
整个机器的所有部分都是一个整体，应根据整体情况加以设计。因此，它们在特定位置彼此连接，并且根据机械设备的给定规律彼此移动。本课题的设计是依据机械设计标准来执行。设计是为了让羽绒填料能够顺利且高效的进行。羽绒填料包括机器主体和控制系统，机械的设计是为了保证在系统的控制下，作为部分的执行机构能够很好的完成系统交代的任务。当前，基于机电一体化的自动化技术已广泛用于新的服装处理和制造设备中。其产品往往是由下列主要的部分组成，包含了机械零件、电子硬件、电气硬件和控制系统。再对上述的部分进行细分，整个机电一体化主要是由以下三个部分组成。
机械部分：机械和机械零件是机电一体化的“根”，没有机械部件就没有机电一体化成型。机械是根本，是后期作为执行机构的主体。
信息处理部分：处理并计算从外部输入的程序命令或来自多个传感器的数字信号，输出各种控制命令，控制伺服机构等致动器，并执行必要的任务。这项工作是当前机电产品中最有活力的部分，主要由微型计算机（包括专用计算机系统）和相关软件来执行。
传感测量部分：传感器测量就是传感器时刻了解周围的状况。利用传感器的特点感受实际工作环境进而传送给主机。
图21所示为工作原理图。从图中可以了解到。整个填料的工作原理是：从进料仓加入羽绒，由电刷带动进入称料仓，称料仓上附带有传感器。由存在于称料口旁边的转子把称量完成的鸭绒吹进吹料口。同一时刻开始吹料，把羽绒装进内胆，这样整个过程就完成了。该设备能够提升羽绒填料的生产效率同时降低产品的成本，为该公司的产品竞争力提高了档次。
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图21羽绒自动填料设备工作原理图
（二）机械零件加工材料的选择
有些材料性能较好但是难以加工，有些材料较容易加工且性能比较好，可能市场上价格偏高或难以寻找等。在每个设计的过程可能遇到的材料无外乎金属材料、聚合物材料、陶瓷材料和复合材料。在这些材料中金属材料的应用范围最广且较为容易加工。所以我们在机械零部件选择的过程中优先选用金属材料。后续在复合材料例如塑料能满足性能的同时因为 成本才加以选择。零件的容量不仅与其结构和尺寸密切相关，而且与材料的质量和材料选择的合理性有关。以下两个原则是设计师在设计零件选择材料时优先考虑的内容：
1、材料的经济性
在符合日常使用性能的要求下，选用零部件材料时，还应当控制成本。
2、对产品“轻量化、耐用性”的考虑
具体产品或特定零部件的优缺点，既满足工作条件的需求，又兼顾到商品销售与用户意愿。为此，选择一种材料必须打破原有的认知，并利用最新科学技术的成果来优化它在结构设计上的不足。考虑到我们设计的设备的目的是填充羽绒，设备的每一个部分在运行过程中不需要承受加工目标的过大负荷，并且装置的机械结构相对简单。为了满足工作要求，我们通常选择碳素结构钢Q235和工程塑料聚丙烯作为加工材料。
（三）羽绒填料机机械设计
图22是使用Pro / E设计的羽绒自动填充设备的机械效果图。从图中可以看出，整个设备是由进料仓、转子、称料仓、电气控制柜、吹料仓、吹料开关和支架组成。整个羽绒自动填充设备的对整个设计的效果图进行原理分析：首先是在整个设备未启动之前将羽绒加入到进料仓中，然后按下控制柜上的启动按钮，来启动整个设备。羽绒在转子带动电刷的旋转下逐渐进入到称料仓。其中在称料仓中安置称重传感器。它可以称量进入的羽绒的重量。然后将羽绒重量以电信号的形式传递给PLC主控制器。如果传感器称量的结果是所需要的羽绒重量。则PLC控制转系统子停止转动可以同时启动步进电机。将称量好的羽绒吹进吹料仓。接下来，工作人员把衣服的内衬口对着吹料开关口。再按下吹料开关按钮，则被称量好的羽绒就被吹进到衣服的内衬中去了。重复上述的整个动作，就可以对整个衣服内衬进行羽绒的填充，整个过程简单高效。整个进料出料仓被安放在支架上，支架的高度离地面是1000mm左右。这样的高度能保证工作人员在坐着的时候就能完成整个羽绒的填充工作。同时在设计的过程中考虑要整个控制系统包含PLC和步进电机等需要裸露在外面。设计中设计了一个电气控制柜，让上述的东西都放置在电器柜中。与此同时各种开关按钮也都被安置在电器柜中，实现了控制系统和开关系统在同一个柜体中。
目录
一、引言 1
（一）研究背景 1
（二）研究现状 1
二、羽绒自动填料设备机械部分设计 1
（一）总体结构设计及工作原理 1
（二）机械零件加工材料的选择 2
（三）羽绒填料机机械设计 3
三、控制系统总体方案的确定 4
(一) 控制系统总体结构 4
(二) PLC模块 5
（三）电气控制原理图 7
四、羽绒自动填料设备控制系统软件设计 8
（一）PLC控制程序 8
（二）控制面板设计 9
总结 12
参考文献 13
致谢 14
一、引言
（一）研究背景
在冬季，羽绒产品已成为必备。在展示时尚和动态的同时，羽绒产品兼具稳定性和自然特征，它的年龄适应性广。它不仅可以满足年轻人对时尚和前卫心理的追求，还可以满足中年人舒适的需要。羽绒衣物在全世界的普及率已经相当之高了，中国从古代开始就是绸缎生产大国，我国的衣服主要还是以棉花为主要部分。但羽绒的占比率上已经达到了12%左右。中国作为人口大国，在如此低的羽绒普及率下，后期会有很大的上升空间。根据市场的预测，中国目前羽绒的仍有十倍以上的上升空间。对我国主要羽绒加工区域进行统计，发现我国羽绒加工主要集中在长三角地区和内蒙地区。因为要么是原料基地，要么就是技术发达地区。
（二）研究现状
国际领先的服饰生产设备由精密的自动机械加工技术驱动，该技术使用电子信息技术、光学、机械、气动、液压和其他传感技术，结合变频 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
调速和其他根据新材料制成的传送技术。能够主动停止甚至对操作设备进行自动故障排除。在十几年的发展中，我国服饰生产行业的自动化水平已经提高了不少，电气自动化技术已大范围应用于更先进服饰生产设备中。当前，羽绒服的生产是手工完成的，所以羽绒自动填料设备的设计将会填补这方面的空白，实现羽绒服装加工的自动化。
羽绒产品的初始制造过程是将包括底部在内的衬里绑在几个长条形袋上，然后在下一个过程是往不同的长条形袋中心填充羽绒。尽管由于制造工艺的变化产品的质量有所提高，但是对制造和加工设施的要求却在增加。羽绒自动填充装置是为新产品的新加工技术而设计的。在生产过程中，设备会自动测量所需的羽绒数量，并增加到服装衬里上每个条带的形状。
二、羽绒自动填料设备机械部分设计
（一）总体结构设计及工作原理
整个机器的所有部分都是一个整体，应根据整体情况加以设计。因此，它们在特定位置彼此连接，并且根据机械设备的给定规律彼此移动。本课题的设计是依据机械设计标准来执行。设计是为了让羽绒填料能够顺利且高效的进行。羽绒填料包括机器主体和控制系统，机械的设计是为了保证在系统的控制下，作为部分的执行机构能够很好的完成系统交代的任务。当前，基于机电一体化的自动化技术已广泛用于新的服装处理和制造设备中。其产品往往是由下列主要的部分组成，包含了机械零件、电子硬件、电气硬件和控制系统。再对上述的部分进行细分，整个机电一体化主要是由以下三个部分组成。
机械部分：机械和机械零件是机电一体化的“根”，没有机械部件就没有机电一体化成型。机械是根本，是后期作为执行机构的主体。
信息处理部分：处理并计算从外部输入的程序命令或来自多个传感器的数字信号，输出各种控制命令，控制伺服机构等致动器，并执行必要的任务。这项工作是当前机电产品中最有活力的部分，主要由微型计算机（包括专用计算机系统）和相关软件来执行。
传感测量部分：传感器测量就是传感器时刻了解周围的状况。利用传感器的特点感受实际工作环境进而传送给主机。
图21所示为工作原理图。从图中可以了解到。整个填料的工作原理是：从进料仓加入羽绒，由电刷带动进入称料仓，称料仓上附带有传感器。由存在于称料口旁边的转子把称量完成的鸭绒吹进吹料口。同一时刻开始吹料，把羽绒装进内胆，这样整个过程就完成了。该设备能够提升羽绒填料的生产效率同时降低产品的成本，为该公司的产品竞争力提高了档次。
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图21羽绒自动填料设备工作原理图
（二）机械零件加工材料的选择
有些材料性能较好但是难以加工，有些材料较容易加工且性能比较好，可能市场上价格偏高或难以寻找等。在每个设计的过程可能遇到的材料无外乎金属材料、聚合物材料、陶瓷材料和复合材料。在这些材料中金属材料的应用范围最广且较为容易加工。所以我们在机械零部件选择的过程中优先选用金属材料。后续在复合材料例如塑料能满足性能的同时因为 成本才加以选择。零件的容量不仅与其结构和尺寸密切相关，而且与材料的质量和材料选择的合理性有关。以下两个原则是设计师在设计零件选择材料时优先考虑的内容：
1、材料的经济性
在符合日常使用性能的要求下，选用零部件材料时，还应当控制成本。
2、对产品“轻量化、耐用性”的考虑
具体产品或特定零部件的优缺点，既满足工作条件的需求，又兼顾到商品销售与用户意愿。为此，选择一种材料必须打破原有的认知，并利用最新科学技术的成果来优化它在结构设计上的不足。考虑到我们设计的设备的目的是填充羽绒，设备的每一个部分在运行过程中不需要承受加工目标的过大负荷，并且装置的机械结构相对简单。为了满足工作要求，我们通常选择碳素结构钢Q235和工程塑料聚丙烯作为加工材料。
（三）羽绒填料机机械设计
图22是使用Pro / E设计的羽绒自动填充设备的机械效果图。从图中可以看出，整个设备是由进料仓、转子、称料仓、电气控制柜、吹料仓、吹料开关和支架组成。整个羽绒自动填充设备的对整个设计的效果图进行原理分析：首先是在整个设备未启动之前将羽绒加入到进料仓中，然后按下控制柜上的启动按钮，来启动整个设备。羽绒在转子带动电刷的旋转下逐渐进入到称料仓。其中在称料仓中安置称重传感器。它可以称量进入的羽绒的重量。然后将羽绒重量以电信号的形式传递给PLC主控制器。如果传感器称量的结果是所需要的羽绒重量。则PLC控制转系统子停止转动可以同时启动步进电机。将称量好的羽绒吹进吹料仓。接下来，工作人员把衣服的内衬口对着吹料开关口。再按下吹料开关按钮，则被称量好的羽绒就被吹进到衣服的内衬中去了。重复上述的整个动作，就可以对整个衣服内衬进行羽绒的填充，整个过程简单高效。整个进料出料仓被安放在支架上，支架的高度离地面是1000mm左右。这样的高度能保证工作人员在坐着的时候就能完成整个羽绒的填充工作。同时在设计的过程中考虑要整个控制系统包含PLC和步进电机等需要裸露在外面。设计中设计了一个电气控制柜，让上述的东西都放置在电器柜中。与此同时各种开关按钮也都被安置在电器柜中，实现了控制系统和开关系统在同一个柜体中。
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