目前,国内纺纱企业的筒纱包装生产大都由人工完成;在工业4.0和智能制造的大形势下,实现符合实际生产需求的全自动化筒纱包装生产是大势所趋;因此,本文研究设计实现了全自动筒纱编织袋包装生产系统。本包装生产系统由两大部分组成:全自动筒纱编织袋包装生产线和包装生产上位监控管理系统,实现了从后络纱机物流输送至称重贴标整个工艺流程的完全自动化,同时也实现了包装生产人员和设备档案管理、过程监控管理、生产数据管理等功能。本课题以研制出符合实际生产要求的全自动筒纱编织袋包装生产系统为目标,对包装生产的机械结构、控制系统、包装生产监控管理系统等方面进行了分析和研究,运用了机械设计技术、传感器检测技术、气动技术、电机驱动技术、工业通讯技术、上位监控技术等完成了后络物流输送、大小头检测及翻转、单纱包装、缓存式整列、全自动编织袋包装、同步夹持缝纫、自动调向捆扎、在线称重贴标等包装过程的自动化,不仅实现了整个包装过程的完全自动化,而且包装质量包装效率处于业内领先水平。针对系统设计实现的过程中的几个环节和技术作了重点研究,内容如下:(1)根据筒纱包装生产工艺流程,设计了筒纱包装生产线的整体方案规划,其中包含系统整体架构、主要功能模块组成、主要设备组成以及具体尺寸安装规划等。(2)运用模块化的设计思想对全自动筒纱编织袋包装生产线进行设计,按功能划分将整个包装生产线分解为后络物流输送、大小头检测及翻转、单纱包装、缓存式整列、编织袋包装、同步夹持缝纫、自动调向捆扎及在线称重贴标等若干子系统模块,并运用Solidworks三维软件对机械结构进行设计。其中全自动编织袋包装模块实现了编织袋自动吸运、撑口套袋功能,解决了业内公认的难题,也为整个包装全流程自动化、彻底无人化奠定了技术基础。(3)气动系统的研究与设计,根据气动系统原理设计本系统气动部分的整体结构,根据所介绍的气动元器件的选型与配置方法完成了气缸回路、真空吸盘回路的设计及元器件选型。(4)设计并实现了包装生产线的控制系统硬件设计,包括控制系统总体结构以及PLC、触摸屏和工控机等硬件选型配置及组态;根据系统各模块控制要求,设计实现了各功能模块的控制流程并编写程序实现。(5)包装生产上位监控管理系统的设计与开发,实现对筒纱包装生产线动态过程监控管理。主要包含触摸屏HMI的监控系统设计以及运行在工控机层面上的包装生产监控管理软件系统,触摸屏HMI的监控系统主要用于各功能模块的手动调节控制及各功能模块动作执行过程监控等;包装生产监控管理系统主要包含系统重要参数设置、人员以及设备档案管理、故障报警等。(6)系统网络通讯建立,实现包装主系统控制单元与编织袋包装从控制系统PLC之间通信,PLC与变频器基于MODBUS协议通信,PLC与称重传感器基于PROFIBUS-DP通信,在线打印贴标机留有RS232接口,通过RS232转RS485模块与西门子S7-1200 PLC通信,主从PLC之间及PLC与触摸屏间通过PROFINET通信等。(7)对包装生产系统整体以及生产线各主要功能模块的效率进行了测试与分析,同时从可靠实用性和创新先进性方面进行了分析。