【正文】 同步控制方法，在產(chǎn)品的供送系統(tǒng)驅(qū)動軸上放置一個(gè)半圓形金屬片1，在側(cè)面放置一個(gè)接近開關(guān)J的小型探頭，如圖所示的瞬間，快要接近開關(guān)時(shí)無法感應(yīng)到金屬片1，我們假設(shè)輸出狀態(tài)是1，當(dāng)產(chǎn)品供送軸3開始作旋轉(zhuǎn)動作時(shí)，半圓金屬片擋住了接近開關(guān)，此時(shí)接近開關(guān)的輸出狀態(tài)J是0，所以產(chǎn)品的供送軸每作旋轉(zhuǎn)動作一圈，靠近開關(guān)的1與0輸出狀態(tài)大概分別占一半的時(shí)間。 信號的獲取當(dāng)包裝材料需要按照固定長度裁斷時(shí)，比如單個(gè)衛(wèi)生卷紙的包裝，包裝材料以卷筒的形式放置在原料架上，且每隔一段固定長度都會印有一個(gè)色標(biāo)。把產(chǎn)品供送與包裝材料供送的信號反饋到同步控制電路，對比兩者是不是同步進(jìn)行的。機(jī)器運(yùn)行過程中，一旦某個(gè)部分出現(xiàn)故障，其測控節(jié)點(diǎn)應(yīng)將信息立即傳往上位機(jī)，上位機(jī)發(fā)出急停命令使下位機(jī)各節(jié)點(diǎn)同時(shí)對各自電機(jī)進(jìn)行直流制動。從放卷到切斷，包裝紙是連續(xù)的，當(dāng)機(jī)器起動時(shí)，由上位機(jī)發(fā)出命令，主速節(jié)點(diǎn)的電機(jī)開始轉(zhuǎn)動，同時(shí)通知其它各節(jié)點(diǎn)開始協(xié)調(diào)動作，以保證各段包裝紙的線速度一致，從而使張力趨于穩(wěn)定，停機(jī)時(shí)同樣如此。 第二工位控制線路原理圖按下SB1， KA得電，KMr2得電，M2正轉(zhuǎn)，軸向電機(jī)開始前進(jìn)，前進(jìn)到位夾緊結(jié)束松開SB1，KA斷電，mKMr1通電，M1反轉(zhuǎn)（放松），放松到位。SQa為到工位2時(shí)的行程開關(guān)，當(dāng)?shù)竭_(dá)此處時(shí)，釋放進(jìn)料信號，放紙空心臺與托盤推桿開始上升。如果要調(diào)整他們的方位，就不能按下選擇按鈕SB2，這樣一來KA無法得電其常開觸點(diǎn)斷開，電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路只能完成點(diǎn)動控制。在該工位上，推紙空心臺推動已經(jīng)切好的包裝紙片，托盤推桿推動紙球的同時(shí)按照相同的速度前進(jìn)，當(dāng)壓到紙片到位行程開關(guān)時(shí)，推紙空心板停止，當(dāng)壓到托盤到位行程開關(guān)時(shí)，托盤停止。 主要控制功能模塊的設(shè)計(jì) 裝料工位1要滿足高速包裝的要求，紙片與紙球需要迅速移動送到1工位，所以一定要考慮電機(jī)的速度響應(yīng)性。 供電線路，三相電源通過滑線導(dǎo)入電氣柜中，通過一個(gè)露天開關(guān)（QS1）后連接電機(jī)主回路與系統(tǒng)的次回路。 在卷紙包裝機(jī)控制的系統(tǒng)里大部分傳感器用開關(guān)量分配給PLC，用它給執(zhí)行決定的根據(jù)，例如： （1）上位機(jī)開始命令 （2）色標(biāo)信號 （3）貨物配送命令 （4）紙片上路徑按鈕 （5）紙球上路徑按鈕 （6）工藝盤標(biāo)準(zhǔn)位置1,2,3工位的路徑按鈕 （7）送料機(jī)、皮帶、推紙機(jī)的停止和開始命令 （8）皮帶、電磁閥等的電源信號等4 電器線路和元件模塊的設(shè)計(jì) 用三相異步電動機(jī)提供動力，通過專門的變頻器電源提供，轉(zhuǎn)速用變頻調(diào)速來完成。另外，因?yàn)樗膬?nèi)部配備各種相關(guān)量數(shù)組構(gòu)成，增加控制的自由度，讓這款變頻器更多運(yùn)用在高運(yùn)動性能的控制領(lǐng)域。在該系統(tǒng)中，主要功能是收集外部開關(guān)信號（按鈕、行程開關(guān)、繼電器節(jié)點(diǎn)）的輸入，預(yù)測現(xiàn)在的系統(tǒng)的狀態(tài)和輸出信號來控制接觸器、繼電器等器件，用來達(dá)到控制任務(wù)的目的。據(jù)了解，這個(gè)包裝機(jī)的控制操作系統(tǒng)應(yīng)具備配置以下不相似的特點(diǎn)的I/0點(diǎn)。 工控機(jī)：本系統(tǒng)上位機(jī)選用研華IPC610工控機(jī)，ISA總線插槽4個(gè)分布在內(nèi)部底板上、由于有2個(gè)PCI總線插槽與一個(gè)CPU插槽，所以可以更簡捷的拓展系統(tǒng)，運(yùn)用WINDOWSNT操作系統(tǒng)，打印機(jī)外接一個(gè)，目的是報(bào)表的打印?？紤]控制系統(tǒng)需要，因?yàn)榘b機(jī)運(yùn)行模式是循環(huán)模式，當(dāng)在操作完成或檢測到停止運(yùn)行信號或機(jī)器出現(xiàn)問題或突發(fā)事情時(shí)才停止，所以該系統(tǒng)應(yīng)用硬件切斷電源，讓系統(tǒng)馬上停車。在自動模式時(shí)，如果按下復(fù)位開關(guān)，系統(tǒng)還是運(yùn)行到第一步啟齒的地方才暫停；如果按停止開關(guān)，運(yùn)行就馬上停止，這時(shí)候如果再按開始，系統(tǒng)就從這位置運(yùn)行至啟始處停止。 （2）單步：按開始開關(guān)，運(yùn)作一個(gè)工序，到位就停止。針對這些缺陷，上位機(jī)的輔助是我們的理想選擇。 控制方案的設(shè)計(jì) 根據(jù)卷紙包裝生產(chǎn)工藝，卷紙包裝機(jī)的控制系統(tǒng)主要包括放卷過程的控制，送料過程控制，同步控制，由于控制項(xiàng)目多，被控工序還都聚集在一塊，所以選用集中控制系統(tǒng)這方案。移位寄存器假設(shè)是一個(gè)8位的，一個(gè)V形槽與一個(gè)移位寄存器吻合，移位一次要120ms，2號工位給出上料指令時(shí)，紙片被推動于推紙空心臺，紙球被托盤牽引并且用一樣的速度向前推進(jìn)當(dāng)?shù)谝还の磺『霉に嚤PV形槽相吻合時(shí)，工藝盤不動，拖延時(shí)間在這個(gè)時(shí)間是150ms，守候紙片被放紙空心臺壓到時(shí)，到位行程開關(guān)，關(guān)閉，托盤到位行程開關(guān)，被托盤壓到時(shí)，托盤不動，實(shí)現(xiàn)了送料目的，等到延時(shí)結(jié)束，齊頭并進(jìn)。包裝工藝盤一共有八個(gè)V形槽和三個(gè)加工工位，當(dāng)包裝紙與待包裝的卷筒紙放到槽中之后，由工藝盤載著其開始轉(zhuǎn)動，依次送到每個(gè)加工工位。切刀向上和向下的工作頻率可借助變頻調(diào)速電機(jī)進(jìn)行調(diào)整，操作簡單方便。 卷紙包裝機(jī)生產(chǎn)工藝論述 卷紙包裝機(jī)主體作用是把來源卷紙庫的卷紙按照每分鐘60個(gè)的頻率包裝為滿足要求的衛(wèi)生卷筒紙。332 卷紙包裝機(jī)控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 第一章介紹了可編程控制技術(shù)的一些概要情況，下面就具體結(jié)合卷紙包裝機(jī)電控系統(tǒng)的實(shí)際來看一下它的應(yīng)用。第三章主要對硬件進(jìn)行總體設(shè)計(jì)。（3）可編程控制器部分的設(shè)計(jì)，包括控制方案的選取與設(shè)計(jì)、I/0接口信號的確定、模塊的選擇，控制程序的設(shè)計(jì)與調(diào)試。 本設(shè)計(jì)研究的主要內(nèi)容 （1）對可編程控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢作一簡單的介紹，明確背景知識與選型根據(jù)；分析PLC在包裝機(jī)械上應(yīng)用的可能性與前景。我國包裝機(jī)械目前控制部件大多還沿用繼電器方式。事實(shí)上PLC用于這種場合是最能顯現(xiàn)出其經(jīng)濟(jì)性。 PLC在包裝機(jī)械上應(yīng)用的可能性和前景包裝機(jī)械的最大特點(diǎn)是動作復(fù)雜、頻繁，且有較多的執(zhí)行元件。 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，隨著人們對紙質(zhì)品用量的增加，對衛(wèi)生紙的需求也越來越大，且對衛(wèi)生紙的安全性，方便性要求也越來越高。隨著網(wǎng)絡(luò)通信功能的不斷增強(qiáng)，PLC與PLC及計(jì)算機(jī)的互聯(lián)，可以形成大規(guī)模的控制系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)高速公路上（Data Highway）掛接在線通用計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)在線組態(tài)、編程和下裝，進(jìn)行在線監(jiān)控整個(gè)生產(chǎn)過程，這樣就己經(jīng)具備了集散控制系統(tǒng)的形態(tài)，加上PLC價(jià)格和可靠性優(yōu)勢，使之可與傳統(tǒng)的集散控制系統(tǒng)相互競爭。 PLC與集散型控制系統(tǒng)的比較 PLC是由繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來的[5]。并有較完善的監(jiān)控功能。其通用性、兼容性和擴(kuò)展性都相當(dāng)差。后者簡便易學(xué)，現(xiàn)場就可以開發(fā)調(diào)試。但是不可否認(rèn)，從單片機(jī)到工業(yè)控制裝置之間畢竟有一個(gè)硬件開發(fā)和軟件開發(fā)的過程。單片機(jī)與PLC的比較：在很大程度上，單片機(jī)是專為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)的。但是目前在成本方面PLC還比繼電器貴，一般進(jìn)口產(chǎn)品每個(gè)I/O點(diǎn)為人民幣80元左右；國產(chǎn)一般點(diǎn)I/O為60元左右。而且體積小、功耗小、壽命長、可靠性高、還具有監(jiān)控功能和自檢功能，使程序的運(yùn)行過程成為透明。由于PLC的定時(shí)是對時(shí)基脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)來實(shí)現(xiàn)的，所以如果是對外脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，就成為計(jì)數(shù)器。對于限時(shí)控制，繼電器是利用時(shí)間繼電器的延時(shí)動作來實(shí)現(xiàn)的。一次動作一般為數(shù)十毫秒。對于PLC來講，只要用PLC配備的編程器在現(xiàn)場就可以完成更改。目前，工業(yè)界比較有代表性的控制方式主要有以下幾個(gè)類別：繼電器控制系統(tǒng)，單片機(jī)控制系統(tǒng)，微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，集散型控制系統(tǒng)[4]。 PLC與其它工業(yè)控制系統(tǒng)的比較在現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備及自動化項(xiàng)目中，我們會遇到大量的開關(guān)量、脈沖量及模擬量等控制裝置。②智能分布式控制是可編程控制系統(tǒng)基于現(xiàn)場總線的新型控制思想。 （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1/0模塊將直接安裝在控制現(xiàn)場，通過通信電纜或光纖與主CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。但從根本上來講，系統(tǒng)的可靠性取決于系統(tǒng)各單元的可靠程度。這樣，適合于某個(gè)行業(yè)或某些特殊問題的專用模塊就可以很容易地集成到通用系統(tǒng)中去。除此之外，同一廠家產(chǎn)品族中的各系列產(chǎn)品兼容性也代表了可編程控制產(chǎn)品的水平。 （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。為了使各廠家的產(chǎn)品有一個(gè)共同的參考平面，制定了國際標(biāo)準(zhǔn)。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。僅僅將PLC理解為開關(guān)量控制的時(shí)代已經(jīng)過去，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。據(jù)國外資料介紹：1982年美國PLC用戶中，有48%來自自動程序操作部門（如汽車、拖拉機(jī)工業(yè)、機(jī)械工業(yè)等）、13%來自石油化工業(yè)、9%來自食品飲料業(yè)、7%來自冶金工業(yè)、其余部分來自造紙、采礦、污水處理等部門。三菱、日立、富土、東芝、橫河、日電等公司也先后加入了PLC制造者的行列?，F(xiàn)代PLC已經(jīng)成為真正的工業(yè)控制設(shè)備。使該機(jī)無論從功能上還是效率上都獲得了質(zhì)的提高，較好地實(shí)現(xiàn)了控制要求。計(jì)算其輸入輸出I/O點(diǎn)，然后對PLC選型，硬件組態(tài)的設(shè)計(jì)。 基于PLC高速全自動包裝機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)題 目：基于PLC高速全自動包裝機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師： 職稱： 學(xué)生姓名： 學(xué)號： 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 院 （系）： 機(jī)電工程學(xué)院 答辯日期： 2015年6月23日 摘要 衛(wèi)生卷紙是人們生活中的必須品，隨著人們對紙質(zhì)品用量的增加，對衛(wèi)生紙的需求也越來越大，且對衛(wèi)生紙的安全性，方便性要求也越來越高。 本設(shè)計(jì)主要內(nèi)容如下：。并且經(jīng)過了嚴(yán)格的測試，在實(shí)驗(yàn)室的模擬運(yùn)行中，取得了良好的控制效果。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，PLC軟硬件水平與規(guī)模也發(fā)生了質(zhì)與量的變化，其控制技術(shù)也朝著智能化方向不斷發(fā)展，同時(shí)推動了先進(jìn)制造技術(shù)的相應(yīng)發(fā)展。70年代初，日本的OMRON也推出了他們的PLC。小型PLC開始步入諸如塑料注塑機(jī)、包裝機(jī)械、橡膠機(jī)械、紡織機(jī)械等輕工機(jī)械的控制領(lǐng)域，其成本的低廉和性能的優(yōu)良對直接使用微機(jī)作為控制單元的做法構(gòu)成了強(qiáng)有力的挑戰(zhàn)，更有全面取代傳統(tǒng)繼電器控制屏的趨勢。 可編程控制技術(shù)的發(fā)展趨勢 隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展和工業(yè)自動化愈來愈高的需求，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[2]。一種自動化產(chǎn)品的競爭力除表現(xiàn)在其技術(shù)上的個(gè)性外，更重要的還在于其滿足國際標(biāo)準(zhǔn)化的程度和水平。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。這樣PLC執(zhí)行指令的速度將達(dá)到納秒級。當(dāng)今可編程控制產(chǎn)品種類繁多，加上自動化項(xiàng)目越來越大，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)了開放性的特點(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。硬件冗余的容錯技術(shù)將進(jìn)一步得到應(yīng)用，不僅會有CPU單元冗余、通信單元冗余、電源單元冗余、1/0單元冗余、而且整個(gè)系統(tǒng)都會實(shí)現(xiàn)冗余?？v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)展越來越完善。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正在走著一條相互融合的道路。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[3]。這種控制方式雖然造價(jià)便宜，但卻存在許多致命的弱點(diǎn)：只適用于簡單的邏輯控制，僅適用某種控制項(xiàng)目，缺乏通用性，一旦要實(shí)現(xiàn)改動或者優(yōu)化，只能通過硬件的重新組合來實(shí)現(xiàn)。而PLC是利用其內(nèi)部的存儲器以數(shù)據(jù)形式將控制邏輯存儲起來的，所以只要改變PLC內(nèi)存儲器的內(nèi)容，也就可以實(shí)現(xiàn)更改控制邏輯的目的。工作頻率很低。并且內(nèi)部有嚴(yán)格的同步，所以不會出現(xiàn)抖動的問題。而PLC則是由晶體振蕩器所產(chǎn)生的脈沖經(jīng)多次分頻后得到的時(shí)基脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)來定時(shí)的，精度一般高于10毫秒，只要根據(jù)需要由編程器送入時(shí)間常數(shù)即可實(shí)現(xiàn)定時(shí)時(shí)間的設(shè)定或更改。而PLC則采用了無觸點(diǎn)的電子電路來替代繼電器觸點(diǎn)，確切地說是用存貯器內(nèi)的數(shù)據(jù)來代替觸點(diǎn)，因此不存在上述缺點(diǎn)。而PLC除了具有開關(guān)量控制功能外，有些功能較全的 PLC還具有A/D, D/A轉(zhuǎn)換裝置，可以用來對模擬量進(jìn)行控制。盡管其有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，但工業(yè)控制都為開關(guān)量控制，所以其長處仍得不到發(fā)揮。用單片機(jī)作控制部件在成本方面具有優(yōu)勢。前者復(fù)雜而易出錯，開發(fā)周期長。一般說來單片機(jī)或單片機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用只是為某個(gè)特定的產(chǎn)品服務(wù)的。此外，使用面向工業(yè)控制的專用語言而使編程及修改方便。因此PLC顯然較微機(jī)系統(tǒng)更適合于工業(yè)控制。并開始與小型計(jì)算機(jī)聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成了以PLC為重要部件的分布式控制系統(tǒng)。尤其是對生產(chǎn)流水線、動作復(fù)雜的單機(jī)，比起前述幾種控制手段來具有壽命長、可靠性高、對環(huán)境無特殊要求、開發(fā)費(fèi)用低、周期短、無需專門的計(jì)算機(jī)軟、硬件知識就可在短期內(nèi)掌握，功能擴(kuò)展方便，成本可為一般用戶所接受等優(yōu)點(diǎn)，是現(xiàn)代機(jī)電一體化產(chǎn)品控制裝置的理想選擇。為此，我選擇了關(guān)于卷紙包裝機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的課題。一般的PLC都有上百點(diǎn)內(nèi)部輔助繼電器甚至更多，且還有多種專用的內(nèi)部電器，足可以應(yīng)付一般的控制要求，唯一需要做的工作就是對PLC進(jìn)行編程。因此，國外在注塑機(jī)、各種包裝機(jī)上已經(jīng)大量地采用了PLC來取代傳統(tǒng)的繼電器控制屏，故障率大大降低，性能有了很大提高。通過對各種控制系統(tǒng)的分析比較，我們決定采用PLC控制系統(tǒng)?？偨Y(jié)各機(jī)構(gòu)的動作順序，將其用流程圖的形式表示出來，為實(shí)現(xiàn)高速全自動運(yùn)