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)(文件)
【正文】 中，按“減速”按鈕，機(jī)器將停止加速，并維持在當(dāng)前線速度上運(yùn)行。當(dāng)新料卷的外周把切刀擺臂上的光電開(kāi)關(guān)擋住以后，翻轉(zhuǎn)停止，同時(shí)新放卷軸開(kāi)始旋轉(zhuǎn)。S7— 200支持多種通信協(xié)議，如 PPI、 MPI、自由端口模式。在自由端口模式下，使用發(fā)送指令 XMT和接受指令 RCV，可以發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。 三菱變頻器專(zhuān)用協(xié)議 在自 由口模式下， PLC與變頻器通信遵循三菱變頻器專(zhuān)用協(xié)議。 PLC與變頻器的連接 基于 PLC及變頻器的印刷機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 14 PLC S7200與三菱變頻器通信采用 RS485接口的串行方式。中斷程序的作用是為了正確接收變頻器發(fā)回的每組數(shù)據(jù)，以監(jiān)示變頻器的轉(zhuǎn)速。本文主要完成了一下幾個(gè)方面的工作： (1) 在對(duì)張力控制系統(tǒng)進(jìn)行理論分析的基礎(chǔ)上，建立了系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型； (2)進(jìn)行了 PLC和變頻器硬件部分的設(shè)計(jì)； (3)實(shí)現(xiàn)了 PLC和變頻器的自由口通信。 Control System． 1988： 3132 [10] 王鵬．矢量變頻器在印刷張力控制上的應(yīng)用．制造業(yè)自動(dòng)化． 2021． 25(7)： 6364． [11] 周希章，周全．電動(dòng)機(jī) 的起動(dòng)、制動(dòng)和調(diào)速． 2021年 7月第 2版．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021：128130． [12] 陳伯時(shí)．電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社． 2021： 305310． [13] 左云．凹版印刷機(jī)張力控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模與仿真．沈陽(yáng)：東北大學(xué)． 2021 基于 PLC及變頻器的印刷機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 17 致謝 我要衷心的感謝我的指導(dǎo)老師 xx老師， x老師在繁忙的教學(xué)工作之余，精心輔導(dǎo)我的課題，讓我在基礎(chǔ)理論和實(shí)際應(yīng)用等方面都得到了很大的進(jìn)步。 。他在教學(xué)工作中親歷親為、嚴(yán)謹(jǐn) 認(rèn)真的治學(xué)態(tài)度也時(shí)刻鼓勵(lì)著我。 基于 PLC及變頻器的印刷機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 16 參考文獻(xiàn) [1] 西門(mén)子公司． SIMATIC S7200可編程序控制器系統(tǒng)手 冊(cè)． 2021年 2月 02版： 415． [2] 張燕賓．變頻調(diào)速應(yīng)用實(shí)踐．北京：機(jī)械工業(yè)出版社． 2021： 6265． [3] 何煒德．塑料印刷入門(mén)．浙江科學(xué)技術(shù)出版社． 1999年 5月： 9192 [4] 郁漢琪主編，電氣控制與可編程序控制器應(yīng)用技術(shù) [M]．南京：東南大學(xué)出版社， 2021： 141154。 基于 PLC及變頻器的印刷機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 15 結(jié)束語(yǔ) 張力控制是印刷工藝中的重要環(huán)節(jié)，直接影 響著印刷制品的質(zhì)量。 T X D +T X D R X D +R X D SG3 D +8 D 5 GND 圖 16 PLC與變頻器的連接 程序設(shè)計(jì) PLC通信程序框圖如圖 17所示，分為三大部分，由主程序、子程序和中斷程序組成。其次通信采用以下步驟： 1． 向變頻器發(fā)送要求數(shù)據(jù)；2． 經(jīng)變頻器等待時(shí)間后； 3． 從變頻器向 PLC發(fā)送返回?cái)?shù)據(jù)； 4． 等待變頻器處理事件后； 5． 進(jìn)行再處理。通過(guò)指定的通信端口 (PORT)發(fā)送存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)。 由于 三菱變頻器規(guī)定了通信協(xié)議， S7200必須遵守該協(xié)議才能與之通信。 5 PLC自由口通信的實(shí)現(xiàn) S7200的自由口模式 S7— 200系列 PLC是西門(mén)子公司主要產(chǎn)品之一。正常自動(dòng)接料裁切動(dòng)作，只有在主機(jī)啟動(dòng)狀態(tài)下有效。按“壓輥離／合”按鈕，各個(gè)印刷單元的壓印膠輥壓下。具有功能強(qiáng)、尋址方法靈活方便、通信功能強(qiáng)大等優(yōu)點(diǎn)。其動(dòng)力學(xué)模型的推導(dǎo)也類(lèi)似，其受力分析如圖 12所示。有一個(gè)情況例外，當(dāng)系統(tǒng)上電建立初始化張力時(shí)，料膜的初始張力為零，電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)，料膜張力與電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩 相等。最后一級(jí)傳動(dòng)軸是小齒輪與滾筒同軸，且小齒輪與輸出軸相連，而齒輪箱的輸出軸是用來(lái)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)滾筒的。 通常 360maxuk? （ maxu 為電位計(jì)的供電電壓）為線性系數(shù)，由電位計(jì)自身參數(shù)決定。 ODA擺輥BH0L0L2L1F0T1 圖 6 浮輥系統(tǒng)的平衡狀態(tài) O擺輥BHLFTC?? 圖 7 浮輥處于某一位置時(shí)的狀態(tài) 上述圖中： L 氣缸端點(diǎn) B到浮輥的氣缸軸線方向距離； 基于 PLC及變頻器的印刷機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 7 1L O點(diǎn)到浮輥中心的位置； 2L O點(diǎn)到連桿的 A點(diǎn)的位置： F 氣體對(duì)浮輥的推力； T 張力； H 氣缸內(nèi)氣體的高度； ? 氣缸的仰角； ? 輥的擺角。 各環(huán)節(jié)建模 浮輥模型 浮輥在凹版印刷系統(tǒng)中的作用非常重要，如圖 5所示，它主要由浮輥和氣缸組成，浮輥和氣缸之間有一個(gè)連桿連接，浮輥的一端 O點(diǎn)固定，浮輥繞 O點(diǎn)擺動(dòng)，通過(guò)連桿帶動(dòng)氣缸的活塞運(yùn)動(dòng)，而氣缸的一端固定在 B點(diǎn)，氣缸繞 B點(diǎn)擺動(dòng)。 擺棍 氣缸 圖 5 浮輥系統(tǒng)示意圖 由于本印刷系統(tǒng)沒(méi)有配備直接的張力檢測(cè)機(jī)構(gòu)和線速度實(shí)時(shí)檢測(cè)機(jī)構(gòu)，使得浮輥在張力控制系統(tǒng)中承擔(dān)著相當(dāng)重要的作用。 收卷部分 收卷部分與放卷部分大致相同，它們的不同點(diǎn)在于： (1)收卷部分沒(méi)有也不需要轉(zhuǎn)徑自動(dòng)測(cè)量的功能，因?yàn)樗男戮碇睆骄褪强蛰S的直徑，預(yù)先可知，不用測(cè)量。 基于 PLC及變頻器的印刷機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 5 刮刀壓印輥筒墨盆 圖 4 印刷部分示意圖 壓印滾筒通常不需要驅(qū)動(dòng)裝置，而是由印版滾筒與之接觸產(chǎn)生的摩擦力帶動(dòng)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn) 。牽引部分有自己的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，能在一定的程度上協(xié)調(diào)系統(tǒng)的張力，使各個(gè)環(huán)節(jié)的張力保持相對(duì)恒定。 (3)新料卷加速到同步， PLC程序根據(jù)人機(jī)界面上設(shè)定的新料卷直徑，以及當(dāng)前機(jī)組的線速度給定，對(duì)新料卷進(jìn)行加速，加速到與舊料卷同步。 整流電路 直流中間電路 逆變電路 控制電路 交流電 頻率或電壓可調(diào)的交流電 基于 PLC及變頻器的印刷機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 4 旋轉(zhuǎn)方向新卷 舊卷初始位置 圖 3 回轉(zhuǎn)架示意圖 放卷部分的一大特點(diǎn)是可以自動(dòng)測(cè)量新料卷的直徑，并在高速印刷過(guò)程中進(jìn)行料卷的不停機(jī)自動(dòng)切換，大大地促進(jìn)了生產(chǎn)的連續(xù)性，提高了生產(chǎn)效率。 當(dāng)工作環(huán)境發(fā)生變化 (如材料松緊程度、機(jī)器運(yùn)行速度、收放卷的直徑大小等 )，張力隨即改變，浮動(dòng)輥的位置也發(fā)生變化，浮輥電位器反饋給 PLC的電壓隨之改變， PLC的 PID控制器將調(diào)整輸出指令，變頻器也就控制電機(jī)做出相應(yīng)的加減速動(dòng)作，以恢復(fù)張力的平穩(wěn)。 變頻器的工作原理如圖 2所示，將動(dòng)力電源經(jīng)過(guò)三相全波整流、直流平滑以后，通過(guò) PWM(脈寬調(diào)制 )方式對(duì)逆變電路得 半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行開(kāi)閉，并通過(guò)調(diào)整輸出脈沖的寬度，將平滑電路輸出的直流電源轉(zhuǎn)換為頻率和電壓都任意可調(diào)的交流電源，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制。浮動(dòng)輥上的電位器檢測(cè)當(dāng)前浮動(dòng)輥位置，亦即張力狀況，以模擬電壓
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