畢業(yè)設(shè)計(jì)-基于plc及變頻器的印刷機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)-wenkub
2022-12-14 19:19:54 本頁面
【正文】 力控制系統(tǒng)為研究對(duì)象，推導(dǎo)了擺輥檢測(cè)系統(tǒng)模型，迸一步完善了料卷轉(zhuǎn)徑和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和實(shí)時(shí)擾動(dòng)模型。體現(xiàn)在張力控制方面表現(xiàn)為經(jīng)歷了磁粉張力系統(tǒng) — 交流變頻調(diào)速控制系統(tǒng) — 伺服電機(jī)無軸控制系統(tǒng)幾個(gè)發(fā)展階段。而凹版印刷作為一種重要的印刷方法，在國外一直有著穩(wěn)定的發(fā)展。 tension control。 4．編寫出 PLC與變頻器自由 口通信協(xié)議，得出新型的控制方案?；?PLC及變頻器的印刷機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 基于 PLC及變頻器的印刷機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) [摘 要 ]印刷機(jī)在日常食品包裝中占有重要地位，它的產(chǎn)品質(zhì)量取決于張力控制。 [關(guān)鍵詞 ]印刷機(jī)；張力控制；變頻器； PLC；自由口通信 The Hardware Design of Printing Machine Control System Based on PLC and Inverter Electrical Engineering and Automation SI Yunkui Abstract： Printing machine is important for daily food packaging. The quality of its product depends on the tension control. The tension control system consist of PLC and inverter is adopted in the modem printing machine. This system has its advantages such as stabilization, small weal and tear and high control precisions so it is applied to multicolors rotogravure printing machines. Following are the main contents of this thesis: outline of working principle and performance of PLC and inverter。 inverter。近十多年來，隨著新技術(shù)、新材料的不斷出現(xiàn)，特別是包裝、裝潢和建材工業(yè)的發(fā)展，給凹版印刷技術(shù)帶來更為廣闊的發(fā)展前景。而在我國，變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)才起步不久，印刷水平相對(duì)比較落后，與世界先進(jìn)的印刷技術(shù)還有一定的差距。在上述模型的基礎(chǔ)上，針對(duì)目前已在使用的七電機(jī)控制系統(tǒng)，改進(jìn)現(xiàn)有 PLC程序，設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)的控制程序；同時(shí)，利用 PLC與變頻器的 RS485通信接口，開發(fā)出 PLC與變頻器自由口通信協(xié)議，克服由于使用擴(kuò)展通信模塊而帶來的系統(tǒng)響應(yīng)速度慢的缺點(diǎn)，以求達(dá)到更加快速、穩(wěn)定的張力控制效果。這樣大大節(jié)省了 PLC通信網(wǎng)絡(luò)的成本，但是 PLC的 I/O點(diǎn)數(shù)是有限制的，使用擴(kuò)展模塊控制變頻器影響了整機(jī)的功能擴(kuò)展并且由于模塊的 A/D轉(zhuǎn)換影響系統(tǒng)的運(yùn)行速度。 由 PLC和變頻器及其電機(jī)組成的印刷機(jī)控制系統(tǒng)，通過控制驅(qū)動(dòng)印刷版筒的主電機(jī)以及放卷、入料牽引、出料牽引、收卷各個(gè)電機(jī)的線速度同步來達(dá)到張力穩(wěn)定，具有響應(yīng)快速的特點(diǎn)，并且可以提供良好的設(shè)定功能，以滿足各種材料的工藝特性。 PLC是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分。當(dāng)連接至 PLC的開關(guān)量輸入端的“啟動(dòng)”、“加速”等按鈕依次動(dòng)作以后， PLC根據(jù)用戶編寫的程序，向變頻器發(fā)送指令。 放卷回轉(zhuǎn)架簡(jiǎn)化示意圖如圖 3所示，它由可以在垂直平面自由轉(zhuǎn)動(dòng)的兩個(gè)裝料軸組成。 具體的自動(dòng)放卷和自動(dòng)接料的過程如下： (1)正常供料，新料卷貼上雙面膠帶，舊料卷快要放完時(shí)，讓回轉(zhuǎn)架反向轉(zhuǎn)動(dòng)。 牽引部分 牽引部分分為放卷牽引和收卷牽引，料膜以一定的速度平穩(wěn)的導(dǎo)入 印刷機(jī)組；也叫做引入和引出。 除此之外，浮動(dòng)輥、導(dǎo)向輥等也有牽引料膜的作用。因此對(duì)壓印滾筒的直徑?jīng)]有具體的要求，但對(duì)滾筒的正圓度和圓柱度有較高的要求。 附屬裝置 本課題所研究的多色機(jī)組式凹 版印刷機(jī)的附屬裝置主要包括導(dǎo)向輥，浮輥和一些檢測(cè)機(jī)構(gòu)。一旦氣缸的張力被設(shè)定，就不會(huì)被改變。 從表觀上看，浮輥系統(tǒng)的擺幅的大小反映了張力控制的有效程度，張力的控制效果就是要使浮輥擺幅最小，理想情況是使浮輥處于垂直位置。 OAEBC DL1L2L0L??擺輥擺動(dòng)后的位置擺輥的垂直位置 圖 8 浮輥處于某一位置時(shí)的幾何簡(jiǎn)圖 )s inc os( c os2 202 1 ?? ?LLL LTLF ?? 浮輥擺幅通過電位 計(jì)的電壓來表征，浮輥擺動(dòng)引起與之通過齒輪相連的電位計(jì)轉(zhuǎn)動(dòng)，由浮輥擺角 ? 可以得到電位計(jì)擺角 s? ，可以得到一個(gè)電位計(jì)檢測(cè)電壓 u，電位計(jì)擺角 s? ，與電壓豁之間也有一個(gè)對(duì)應(yīng)關(guān)系，這個(gè)關(guān)系很簡(jiǎn)單，是一個(gè)線性關(guān)系。 1v2vL T壓印膠輥 壓印膠輥版筒 版筒 圖 9 張力產(chǎn)生示意圖 收放卷裝置動(dòng)力學(xué)模型 典 型的印刷機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)包括以下組成部分：電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、齒輪傳動(dòng)單元 (齒輪箱 )、滾筒。當(dāng)預(yù)設(shè)印刷張力較小，或者給定加減速斜率比較大 (加速度大 )的時(shí)候，電機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)，料卷的受力如圖 10所示；當(dāng)預(yù)設(shè)印刷張力較大，或者給定加減速斜率比較小 (加速度小 )的時(shí)候，電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，料卷 的受力如圖 11所示。而料卷軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 mJ 又由料卷轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 rJ 和空軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 0rJ 組成， rJ 是時(shí)變的，是卷徑的函數(shù)， 1r是時(shí)間 t 的函數(shù)， 0rJ 是固定值。 P I D調(diào)節(jié)器 執(zhí)行機(jī)構(gòu) （ 變頻器及電機(jī) ） 被控對(duì)象 （ 印刷材料 ）測(cè)量元件 （ 浮輥電位器 ）D / AA / D*uuu? fn圖 14 閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖 基于 PLC及變頻器的印刷機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 11 4 PLC硬件部分設(shè)計(jì) PLC的硬件結(jié)構(gòu) S7200系列 PLC提供多種具有不同 I/O點(diǎn)數(shù)的 CPU模塊和數(shù)字量、模擬量 I/O擴(kuò)展模塊供用戶選用。 印刷機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) PLCI/O分配 表 1 PLC的 I/O分配表 輸入 輸出 光電發(fā)射器 空轉(zhuǎn) 預(yù)備 運(yùn)行 運(yùn)轉(zhuǎn) 放卷 A 加速 放卷 B 減速 收卷 A 壓輥離 /合 收卷 B 停止 放卷正翻轉(zhuǎn) 放翻轉(zhuǎn)啟停 放卷反翻轉(zhuǎn) 光電接收器 放擺臂 放翻轉(zhuǎn)限位 放膠輥 放換軸 /接料 放切刀 收翻轉(zhuǎn)啟停 收卷正翻轉(zhuǎn) 收翻轉(zhuǎn)限位 收卷反翻轉(zhuǎn) 收換軸 /接料 收擺臂 變頻器故障 收膠輥 /切刀 電鈴 PLC硬件接線 PLC的硬件接線如 圖 15所示 ，圖中左側(cè)為輸入信號(hào)元件，包括按鈕 、限位開關(guān)等；右側(cè)為輸出執(zhí)行元件，包括中間繼電器、指示燈、電磁閥、交流接觸器等。如果加速過程中沒有人工干預(yù)，機(jī)器的線速度最終將達(dá)到設(shè)定的“速度設(shè) 定”值；在加速過程
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