【正文】 0 0 基于 PLC 的高速全自動(dòng)包裝機(jī)畢業(yè)論文 姓 名 : XX 系 部 : XXXXXXXX 專 業(yè) : XXXXXXX 班 級(jí) : XXXXX 指導(dǎo)老師 : XXXX 日 期 : 201 /12/17— 201 /06/16 1 目錄 第一章 緒論 .......................................................................... 2 1． 1可編程控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) ................................... 3 1． 2卷紙包裝機(jī)產(chǎn)生的背景及意義 ................................ 6 1． 3 PLC在包裝機(jī)械上應(yīng)用的可能性和前景 .................. 6 1． 4項(xiàng)目研究的主要內(nèi)容 ............................................. 7 第二章 PLC構(gòu)成的包裝機(jī)控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) ...................... 7 2． 1卷紙包裝機(jī)生產(chǎn)工藝概述 ....................................... 8 2． 2可編程控制系統(tǒng)控制方案的設(shè)計(jì) .......................... 10 2． 3系統(tǒng)的運(yùn)行方式 .................................................. 10 2． 4總體結(jié)構(gòu)關(guān)系 ...................................................... 11 2． 5本章小結(jié) ............................................................. 16 第三章 電控系統(tǒng)電路及各功能模塊的設(shè)計(jì) ........................... 16 3． 1供電線路 ............................................................. 17 3． 2主要控制功能模塊的設(shè)計(jì) ..................................... 18 3． 3放卷、分切部分的張力控制 .................................. 21 3． 4送料過(guò)程中的同步控制 ........................................ 28 3． 5本章小結(jié) ............................................................. 33 第四章 PLC的軟件設(shè)計(jì) ...................................................... 34 ..................................................................... 34 ...................................................... 48 2 4． 3本章小結(jié) .............................................................. 56 第五章 PLC控制系統(tǒng)的通訊實(shí)現(xiàn) ......................................... 56 S7300及多點(diǎn)接口網(wǎng)絡(luò) (MPI) ............................... 56 5． 2 PROFIBUS概述 .................................................. 58 5． 3現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)與系統(tǒng)監(jiān)控軟件之間橋梁一 OPC ..... 60 5． 4 S7300與 WinCC之間的通信 ............................... 61 5． 5本章小結(jié) .............................................................. 64 全文總結(jié) .......................................................................... 65 致謝 ................................................................................. 67 參考文獻(xiàn) .......................................................................... 68 附錄包裝過(guò)程 STL程序 .................................................... 69 第一章 緒論 ABSTRACT 3 This thesis mainly discussed the design ofcontrol system ofroll packing． As the kennel device control system， PLC is widety used in modem industrial production and do well in this field． This thesis takes the control system of the highspeed full—automatic roll packing machine that was developed by Dongguan Jiaming Machine Manufacturing Limited Company along with US as a background． We apply the advanced control technique in the packing machine control system such as the technique of PLC， the inverter technique， light electricity technique and SO on． By using these techniques， we realized tension control， Synchronous control in transmitting process and packing process program contr01． To plete the data of collecting and control the output equipments to work safely， high speed and efficiently，we designed the PLC correspondence work by using the WinCC， a supervise control and configurmion software of the pany of Siemens， and its munication function， to realize the surveillance function ofthe packing process． The machine got the exaltation of the quality whether the function or theefficiency， basically came to the international advanced level in the late of 90’ S， realized well the control request that the pany put forward． This control system is well rtmning in the lab． Key words： Packing machine； PLC； tension control； selfadaptive Control Synchronous control； WinCC； Step7 1． 1可編程控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展和工業(yè)自動(dòng)化愈來(lái)愈高的需求，可編程控制技術(shù)得到了飛速的 發(fā)展，其技術(shù)和產(chǎn)品日趨完善。僅僅將 PLC 理解為開(kāi)關(guān)量控制的時(shí)代已經(jīng)過(guò)去， PLC 不僅以其良好的性能滿足了工業(yè)生產(chǎn)的廣泛需要，而且4 將通信技術(shù)和信息處理技術(shù)融為一體，其功能也日趨完善。今后， PLC 將主要朝著以下兩個(gè)方向發(fā)展：一個(gè)是向超小型專用化和低價(jià)格方向發(fā)展；另一個(gè)是向高速多功能和分布式自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展?？偟内厔?shì)如下 1．可編程控制技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化 在工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品繁花似錦的今天，各生產(chǎn)廠商既互相競(jìng)爭(zhēng)又互相臺(tái)作。一種自動(dòng)化產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力除表現(xiàn)在其技術(shù)上的個(gè)性外，更重要的還在于其滿足國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的程度和水平。標(biāo) 準(zhǔn)化一方面保證了產(chǎn)品的出廠質(zhì)量，另一方面也保證了各個(gè)廠家產(chǎn)品的互相兼容。出廠檢驗(yàn)時(shí)各可編程控制產(chǎn)品的廠家都有相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)作依據(jù)。按照這些標(biāo)準(zhǔn)，各種型號(hào)的 PLC 產(chǎn)品對(duì)工業(yè)應(yīng)用環(huán)境、抗干擾性等條目都給出了明確的規(guī)定。但是，這些標(biāo)準(zhǔn)目前只能是統(tǒng)一區(qū)域性的產(chǎn)品，而不能實(shí)現(xiàn)全球的統(tǒng)一性。為了使各廠家的產(chǎn)品有一個(gè)共同的參考平面，制定了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。 2． CPU處理速度進(jìn)一步加快 目前 PLC 的 CPU與微型計(jì)算機(jī)的 CPU相比，還處在比較落后的地步，最高的也僅僅處在 80486 一級(jí)。將來(lái)會(huì)全部使用 64 位 RISC 芯片，實(shí)現(xiàn) 多CPU并行處理或分時(shí)處理或分任務(wù)處理，實(shí)現(xiàn)各種模塊智能化，且部分系統(tǒng)程序用門陣列電路固化。這樣 PLC 執(zhí)行指令的速度將達(dá)到納秒級(jí)。 3．可編程控制技術(shù)的智能化 提高一個(gè)系統(tǒng)的智能程度不僅提高系統(tǒng)的品質(zhì)，在某種意義上也提高了系統(tǒng)的可靠性。 4．系統(tǒng)的開(kāi)放性和兼容性 開(kāi)放性和兼容性是不可分割的而且是相輔相成的概念。一方面是某一產(chǎn)品和第三家同類產(chǎn)品在通信上的兼容程度，另一方面是指某系統(tǒng)尤其是軟件上的開(kāi)發(fā)平臺(tái)對(duì)使用者有多大的開(kāi)放程度。當(dāng)今可編程控制產(chǎn)品種類繁多，加上自動(dòng)化項(xiàng)目越來(lái)越大，致使常常在一個(gè) 工程項(xiàng)目中出現(xiàn)不同廠家的產(chǎn)品做主從站的現(xiàn)象，這就要求每一廠家的產(chǎn)品族中，都要考慮到和其他廠家產(chǎn)品的兼容性問(wèn)題；另一方面，可編程控制器與工業(yè)控制機(jī)等其他裝置的通信難易也體現(xiàn)了開(kāi)放性的特點(diǎn)。除此之外，同一廠家產(chǎn)品族中的各系列產(chǎn)品兼5 容性也代表了可編程控制產(chǎn)品的水平。 5．通用性和專業(yè)化的結(jié)合 可編程控制產(chǎn)品是通用的。但是工業(yè)的每一領(lǐng)域都有其自己的特點(diǎn)。怎樣才能使一個(gè)系統(tǒng)既具有通用性又具備專業(yè)化呢 ?硬件系統(tǒng)的模塊化便是解決這一矛盾的鑰匙。這樣，適合于某個(gè)行業(yè)或某些特殊問(wèn)題的專用模塊就可以很容易地集成到通用系 統(tǒng)中去。常用的專用模塊包括：定位模塊、溫度測(cè)量模塊、高速采樣模塊、網(wǎng)絡(luò)接口模塊等。 6．可靠性進(jìn)一步提高 隨著 PLC 進(jìn)入過(guò)程控制的領(lǐng)域，對(duì) PLC 可靠性的要求進(jìn)一步提高。硬件冗余的容錯(cuò)技術(shù)將進(jìn)一步得到應(yīng)用，不僅會(huì)有 CPU單元冗余、通信單元冗余、電源單元冗余、 I/O 單元冗余、而且整個(gè)系統(tǒng)都會(huì)實(shí)現(xiàn)冗余。但從根本上來(lái)講，系統(tǒng)的可靠性取決于系統(tǒng)各單元的可靠程度。要保證整個(gè)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，首先要求系統(tǒng)各單元的質(zhì)量要得到保證。 MTBF(平均無(wú)故障時(shí)間 )是衡量產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)。縱觀各著名廠商，其 PLC 產(chǎn)品都有不同 程度的冗余功能，而且發(fā)展越來(lái)越完善。 7．控制系統(tǒng)分散化 根據(jù)分散控制、集中管理的原則， PLC 控制系統(tǒng)的 i／ o模塊將直接安裝在控制現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)通信電纜或光纖與主 CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。這樣使控制更有效，系統(tǒng)更可靠。 8．控制與管理功能一體化 為了滿足現(xiàn)代化大生產(chǎn)的控制與管理的需要， PLC 將廣泛采用計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和圖形顯示技術(shù)，使 PLC 系統(tǒng)的生產(chǎn)控制功能和 信息管理功能融為一體。 綜上所述，我們不難得出下面幾個(gè)結(jié)論： 1．工控機(jī)、計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)及 PLC 正在走著～條相互融合的道路 。 2．智能分布式控制是可編程控制系統(tǒng)基于現(xiàn)場(chǎng)總線的新型控制思想。 3．系統(tǒng)的智能性將越來(lái)越重要，因此系統(tǒng)的分析運(yùn)算能力將越來(lái)越強(qiáng) 4．基于標(biāo)準(zhǔn)化的開(kāi)放性和兼容性是衡量系統(tǒng)質(zhì)量的重要判據(jù)。 6 5．通用性、高度專業(yè)化的融合是可編程控制系統(tǒng)的新特征。 1． 2卷紙包裝機(jī)產(chǎn)生的背景及意義 衛(wèi)生卷紙是人們生活中的必須品，隨著人們對(duì)紙質(zhì)品用量的增加，對(duì)衛(wèi)生紙的需求也越來(lái)越大，且對(duì)衛(wèi)生紙的安全性，方便性要求也越來(lái)越高。為使包裝出的物品整齊、美觀并具有良好的包裝質(zhì)量，研制高速、高效、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的新型包裝機(jī)是市場(chǎng)的迫切 需求。目前，該類包裝機(jī)多半為進(jìn)口產(chǎn)品，價(jià)格昂貴。為此，我們開(kāi)發(fā)了“卷紙包裝機(jī)控制系統(tǒng)”，我在其中負(fù)責(zé)控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)工作。