【正文】 執(zhí)行方式， 主程序的循環(huán)周期從下閘復位開始到成型、沖剪及堆疊子過程完成后 結束 。在本控制系統(tǒng)中，有許多機構的動作是并行進行的，即 在某個動作結束后需要同時 起動 幾個機構，經(jīng)過不同的延時動作后在匯合到同一狀態(tài)，進行下一個循環(huán)。 為了提高 PLC 的響應速度，在編寫程時可以采取以下措施： [3]1)選用執(zhí)行時間短的基本 指令，從而縮短掃描的程序長度，減少掃描時間； 2)合理 地調(diào)整指令順序，使某些不會在每個掃描周期都執(zhí)行的動作指令 不與對時間要求較高的指令在同一掃描周期中執(zhí)行 ； 3)選用反應快速的中間繼電器，盡量減少中間環(huán)節(jié)，縮短延時時間。 系統(tǒng)軟件總體設計 設計任務分析 在進行軟件設計時 ，要達到上述設計目標， 大致需要從兩個方面著手 ，具體分析如下： (1)準確地控制吸塑機動作的順序與同步執(zhí)行的 邏輯 關系 ，規(guī)劃好軟件結構 。 EM253 位置控制模塊實際上可視為 CPU226 的高速脈沖口擴展，但其屬于開環(huán)控制，不能很好地反映電機的實際運行情況，因此需要利用伺服驅(qū)動器本身的差分輸出信號，通過伺服驅(qū)動器軟件設置，反饋給 PLC，從而實現(xiàn)閉環(huán)位置控制。 圖 43 伺服電機主電路接線圖 EM253 位置控制模塊 模塊位置控制原理 EM253 位置控制模塊 是西門子 S7200 的特殊功能位置控制模塊，它能夠產(chǎn)生脈沖串用于伺服電機的位置和速度的開環(huán)控制。 在位置控制模式下，安川伺服驅(qū)動器 可以通過自帶的 CN1 端口與 CPU 中的 I/O 口相連接，相互傳送信號。 [9] 高速脈沖輸出模式 高速脈沖輸出模式位置控制原理 西門子 CPU226 集成了兩個高速脈沖口，它有脈沖串輸出 (PTO)和脈沖寬度20 調(diào)制輸出兩種脈沖發(fā)生模式可供選擇。反饋脈沖是由 光電編碼器檢測到電機實際產(chǎn)生的脈沖數(shù)，經(jīng)過四倍頻后產(chǎn)生的。因此，本系統(tǒng)的伺服控制方案最終確定為 CPU226+EM253+EM253+EM253+EM253。 因此，每個伺服系統(tǒng)須工作在位置控制模式下，以實現(xiàn)對伺服電機運動位置較為精準的控制 。 [8]在實際運行過程中， 伺服系統(tǒng)可在 位置控制模式 、 轉矩控制模式 及 速度控制模式 下控制伺服電機的運動 ， 且模式間可以實時轉19 換 。 伺服系統(tǒng)主要由控制對象、伺服電機、檢測器、伺服驅(qū)動器、上位裝置構成。 根據(jù)表 32 及表 33 可計算本系統(tǒng)的電源需求如下： 表 35 ZXSJ 型全自動真空吸塑機控制系統(tǒng)電源需求 CPU 電源預算 5VDC 24VDC CPU226DC/DC/DC 1000mA 400mA 減 系統(tǒng)要求 5VDC 24VDC 輸入 － 24*4mA=96mA 4EM253,5V 電源需求 4*190mA=760mA － 4EM253，每個 5 輸入 － 4*(4*5+15)=140mA 4EM253，每個 8 輸出 － 4*130mA=520mA 總需求 760mA 756mA 等于 電流平衡 5VDC 24VDC 總電流平衡 剩 240mA 缺 356mA 18 由上表可知， CPU226 通過 I/O 總線 為 4 個 EM253 位控模塊提供 5V 電 源，所有擴展模塊的 5V 電源消耗之和不超過該 CPU 提供的電源額定 值，在 5V電源供電設計方面，外接 4 個 EM253 模塊是合理的。電源模塊的選擇主要考慮電源輸出額定電流和電源輸入電壓。 圖 33 ZXSJ 型全自動真空吸塑機 PLC 控制部分硬件接線圖 CPU 及擴展模塊供電設計 供電設計原則 在 PLC 控制系統(tǒng)中， PLC 的輸入點、小容量的數(shù)字擴展模塊、輸入輸出功能模塊、外圍的接近開關、光電開關、人機界面等都需要 +24V 電源。 8) PLC 主機輸出口 控制夾腳電磁閥 。 4) PLC 主機輸出口 控制報警指示燈。 (2) 輸出 口。 2) 拉伸系統(tǒng)的 3 個接近開關分別連至 PLC 主機 輸入口 ～ 。 主機 I/O 地址表 根據(jù) 節(jié)給出的 ZXSJ 型全自動真空吸塑機控制系統(tǒng)框架圖 及所選定的PLC 及擴展模塊分配本系統(tǒng)的 I/O 口地址如下表所示： 表 31 ZXSJ型全自動 真空吸塑機 PLC主機的 I/O資源分配 ZXSJ 型全自動真空吸塑機 PLC 主機的 I/O 資源分配（ CPU226 CN） 名稱 地址編號 說明 輸入信號 手動 /自動按鈕 選擇工作模式 停止按鈕 停止系統(tǒng) 拉伸停止接近開關 停止拉伸系統(tǒng) 拉伸上限接近開關 控制拉伸行程 拉伸下限接近開關 控制拉伸行程 光電開關 產(chǎn)品計數(shù) 送料報警 伺服警報輸 入 拉片報警 伺服警報 輸入 成型上模報警 伺服警報 輸入 成型下模 報警 伺服警報 輸入 油泵報警 熱繼電器 輸入 沖剪上模報警 伺服警報輸入 沖剪下模報警 伺服警報輸入 堆疊報警 伺服警報輸入 撥臂報警 熱繼電器輸入 15 輸送報警 熱繼電器輸入 收料報警 熱繼電器輸入 ZXSJ 型全自動真空吸塑機 PLC 主機的 I/O 資源分配 名稱 地址編號 說明 輸出信號 拉片速度 拉片速度控制 堆疊升降速度 堆疊速度控制 拉片方向 拉片方向控制 堆疊升降方向 堆疊方向控制 油泵電機 油泵啟?？刂? 報警指示燈 故障提示 加熱箱驅(qū)動電磁閥 加熱箱進退控制 下閘電磁閥 下閘控制 拉伸電磁閥 11 拉伸控制 拉伸電磁閥 12 拉伸控制 拉伸電磁閥 21 拉伸控制 夾腳電磁閥 夾腳控制 真空電磁閥 成型控制 潤滑電磁閥 潤滑控制 備用 備用 備用 備用 控制系統(tǒng)硬件接線圖 根據(jù) PLC 主機的 I/O 資源分配以及 PLC 主機的硬件框圖，則 PLC 主機的硬件接線圖如圖 33 所示 。在 CPU 模塊內(nèi)部的超級電容和電池模塊用于長時間的保存數(shù)據(jù)，用戶數(shù)據(jù)可通過主機的超級電容存儲若干天。 (4)具有易于掌握、便捷的操作以及豐富的指令集。 3)中斷輸入，允許以極高的速度對過程信號的上升沿作出相應。 2)MPI 方式：通過 MPI 方式， S7200 可以通過內(nèi)置接口連 接到 MPI 網(wǎng)絡上，它可與 S7300/S7400CPU 進行通信。有 6 路高速計數(shù)器 (30Hz),2 路高速脈沖輸出， 2 個 RS485 通信 /編程口。 鑒于本人在 PLC 的開發(fā)應 用方面欠缺很多實踐經(jīng)驗，對 PLC 的了解還不夠深入，因此 只能在詳細分析系統(tǒng)的功能和性能要求的基礎上， 遵循廠方的 開發(fā)與應用習慣13 進行設計， 選定了西門子 S7200 系列 PLC CPU226 DC/DC/DC CN 及與之配套的模塊。但由于系統(tǒng)中包含多個伺服系統(tǒng)，均需要在位置控制模式下工作輸出高速脈沖，而一般的 PLC 高速脈沖輸出 口不能滿足需求，在本設計中，選 用若干位置控制模塊來補充 PLC 的不足。 用戶應用程序占用多少內(nèi)存與許多因素有關，如 I/O 點數(shù)、控制要求、運算處理量、程序結構等。 由前面對系統(tǒng)的控制任務分析可知， 本系統(tǒng)的 實際需要的 I/O 點數(shù)為 37～ 40 點 ，且所有的輸入輸出信 號為開關量信號 ，不需要進行模擬量等的擴展 。實際的 I/O 點數(shù)為 37～ 40 點。 同樣，自動運行的每一個動作均可在觸摸屏上進行監(jiān)視，在發(fā)生報警時，觸摸屏上顯示警報來源等故障信息。作為自動運行的輔助方式，手動操作包含了系統(tǒng)循環(huán)過程的每一個步驟， 并可通過點擊觸摸屏上的控制按鈕來實現(xiàn)每一個動作的單獨控制。 控制功能 控制系統(tǒng)所應實現(xiàn)的控制功能是由真空吸塑機的工藝要求和 設備狀況提出來的。 [3]掌握設備狀況對控制系統(tǒng)的設計具有重要意義。 其中，在下閘壓緊片材后，系統(tǒng)同時進行 成型、沖剪、堆疊等 動作，在這一系列動作完成之后下閘復位，進入下一個循環(huán)。 (14)收料。撥臂機構的功能是把堆疊好的產(chǎn)品送到輸送鏈上。 (11)堆疊。 夾腳這個動作視產(chǎn)品的加工需要而定， 同樣是通過電磁閥來制動，作為一個 真空成型的 輔助動作，有利于產(chǎn)品形成規(guī)則的形狀。 (8) 成型。 (7) 拉伸。下閘的動作需要配合計時器設定的時間差來跟其他動作進行協(xié)調(diào)，在系統(tǒng)進入下次循環(huán)前復位。 (4) 加熱箱進退。 (3) 送片。 在系統(tǒng)進入正常工作狀態(tài)前需要先啟動加熱系統(tǒng)，把加熱箱的溫度提升到設定值并保持恒溫，使塑料片材通過加熱箱時可以在預定的時間內(nèi)加熱 變軟。 從吸塑機的制造成本、工作效率、產(chǎn)品質(zhì)量、控制的實際需要來看，只需要將大部分的核心功能納入 PLC 控制即可，包括送片、加熱箱進退驅(qū)動、下閘、成型、拉伸、 夾腳、開合模、沖剪、堆疊及電機保護。 另外，在遇到設備某個部分出現(xiàn)緊急的異常情況時，可選擇 觸摸屏上的按鈕緊急停機或者 通過硬件 直接切斷電源 ，使所有設備停機，防止機器被損壞。 因此，本系統(tǒng)選用的運行方式包括自動運行方式和手動方式（輔助方式）。 (3)自動運行方式。手動運行方式不是控制系統(tǒng)的主要運行方式，而是用于設備調(diào)試、系統(tǒng)調(diào)整和特殊情況下的運行方式，因此它是自動運行方式的輔助方式。遠程 I/O 控制系統(tǒng)就是 I/O 模塊不與 PLC 放在一起，而是遠距離地放在被控設備附近。分布式控制系 統(tǒng)的被控對象較多，他 們分布在一個較大區(qū)域內(nèi)，相互之間的距離較遠，而且各被控對象之間要求經(jīng)常地交換數(shù)據(jù)和信息。 (2)集中控制系統(tǒng)。在本項目實踐中如何進行 系統(tǒng)的選型，如何 設計 系統(tǒng)硬件 ， 選擇機型時 應考慮哪些性能指標 ， 怎樣選擇 各種擴展模塊 ， 如何進行供電設計等 都是要考慮到的問題。 (2)人機界面。其中， PLC 作為控制核心，輸入系統(tǒng)的所有信號都要經(jīng)過 PLC 進行處理，進而控制相應的執(zhí)行機構動6 作，實現(xiàn)吸塑機的工作流程。要求適時地控制下閘、拉伸等動作，做到動作快速到位。 系統(tǒng)的控制任務及要求 本系統(tǒng)的主要控制對象有： 6 臺伺服電動機 （ 送片電機、成型電機 2 臺 、沖剪電機 2 臺 、堆疊電機 ） ， 1 臺三相異步電動機 （ 液壓泵電機 ） ， 8 個電磁閥（加熱箱驅(qū)動電磁閥、下閘電磁閥、拉伸 下限位 電磁閥、 拉伸上限位電磁閥、拉伸復位電磁閥、 夾腳電磁閥、真空電磁閥、潤滑電磁閥等） ， 2 個氣缸（加熱箱動作氣缸、下閘氣缸）， 1 個液壓缸 （ 拉伸液壓缸 ） 。 對 PLC 的品牌選擇上，采用了廠方的應用慣例，初步確定選擇西門子的 PLC 作為控制核心。 系統(tǒng)控制方案的論證 控制系統(tǒng)的設計方案主要是根據(jù)系統(tǒng)的上述功能和性能要求提出來的，在設計 可 提出多個候選方案。 (3)可維護性。系統(tǒng)是為工業(yè)產(chǎn)品設計的，其工作環(huán)境較為惡劣且需要持續(xù)不斷地工作，因此對系統(tǒng)的可靠性要求較高。主要是動作的互鎖、出現(xiàn)故障時自動停車等。 ZXSJ 型真空吸塑 機的基本動作包括送料、送片、下閘、開合模、拉伸、夾腳、真空、沖剪、堆疊、輸送、收料、啟動運行、手動停車和緊急停車等。 系統(tǒng) 功能的實現(xiàn)方法主要是觸摸屏與 PLC 進行通信， 通過 點擊 觸摸屏完成系統(tǒng)的啟動、調(diào)試、參數(shù)的更改 、控制命令的輸入等 。 在總體設計方案的框架下，逐步完善各功能模塊的設計，3 并 利用 觸摸屏 開發(fā)軟件設計 一個人機交互界面，利用觸摸屏等硬件設備結合仿真軟件進行設計、調(diào)試，整合熱成型 機的整機控制系統(tǒng)，確保系統(tǒng)使用簡單，性能穩(wěn)定。 [2] (3)熱成型機的 PLC 控制方法的實現(xiàn)。 [2] (2)熱成型機 運動機構的同步與順序運轉問題的研究 。 對整臺全自動真空吸塑機的機構運動進行準確可靠的控制，首先必須了解自動吸塑機的工作過程及工藝要求。 2 主要研究內(nèi)容及研 究方法 主要研究內(nèi)容 在實際生產(chǎn)中，吸塑機被大量用于各種塑料 產(chǎn)品的生產(chǎn)制造過程中，全自動真空吸塑機由于其生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低，應經(jīng)成為了應用最廣泛的生產(chǎn)設備。 目前國內(nèi)市場上流通的吸塑機 功能和性能各異，主要以氣動裝置為主動力源，其拉片、送片采用電動、減速器，時間繼電器，中間繼電器，行程開關等電器組成全自動控制系統(tǒng)。 [1]由于我國正處于經(jīng)濟飛速發(fā)展的階段，自動吸塑機在我國有著巨大的市場空間。 PLC。系統(tǒng)的人機界面友好美觀 、操作簡便、控制水平較高， 符合人性化設計原則，能 滿足廠方技術人員的使用需求。I 熱成型機畢業(yè)論文 熱成型機控制系統(tǒng)設計 摘要 本文以 為汕頭市明發(fā)機械有限公司 ZXSJ型全自動真空吸塑機 配套開發(fā)的控制系統(tǒng)為背景， 從工程的角度論述了該系統(tǒng)的設計和開發(fā)過程，主要突出了系統(tǒng)智能化和 人性化 的特點。 該設計 基本上 實現(xiàn) 了 ZXSJ 型 全自動真空吸塑機 的控制要求 ，系統(tǒng)簡約、實用性強 。 Movement technology。 其應用極其廣泛，主要包括 玩具、五金、食品、電子、藥品等的包裝。 但其大多在引進國外技術上 基礎上對吸塑機的機械系統(tǒng)或控制系統(tǒng)做某方面的改良， 并沒有革命性的突破，吸塑機 的整體性能和質(zhì)量跟國外技術水平仍有一定的差距， 不能滿足社會高效率、低成本 的 發(fā)展 需求。 同時， 本系統(tǒng)中采用的技術和理論將有助于 ： 1)提高熱成型