畢業(yè)設(shè)計-基于plc及變頻器的印刷機控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計-免費閱讀
【正文】 在中期考核和論文寫作期間， x老師總是在第一時間給予指導(dǎo)意見， 讓我得以及時發(fā)現(xiàn)問題。 PLC端口每收到一個字，都會產(chǎn)生一個中斷事件。首先，按照變頻器通訊規(guī)格對變頻器參數(shù)進行設(shè)置。在自由口模式下，用戶自定義與其他串行設(shè)備通信的協(xié)議或使用其它串行設(shè)備的通信協(xié)議。按“停止”按鈕，機器按設(shè)定的“停止時間”停止。 CPU模塊 和擴展模塊用扁平電纜連接，可以選用全輸入型或全輸出型的數(shù)字量 I/O擴展模塊來改變輸入 /輸出點的比例。 ?1fMeM1r10r1v 張F2v 圖 10 電機電動狀態(tài)時放卷料卷受力模型 基于 PLC及變頻器的印刷機控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 9 ?1fMeM1r10r1v 張F2v 圖 11 電機發(fā)電狀態(tài)時放卷料卷受力模型 為了避免模型過于復(fù)雜，考慮到在通常情況下，給定加減速斜率比較小，預(yù)設(shè)印刷張力相對來說較大，電機基本上處于發(fā)電機狀態(tài)，所以，我們認為在電機加減速和穩(wěn)定工作時處于發(fā)電狀態(tài)。 電位計的檢測模型可以表示： ?? ???? ikku s 式中 i 浮輥和電位計間齒輪傳動比。 印刷 過程中所需要的工作張力通過氣缸進行設(shè)定，該設(shè)定值被反映到浮輥上，張力基于 PLC及變頻器的印刷機控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 6 控制系統(tǒng)根據(jù)浮輥檢測出來的偏差進行速度補償，通過控制各個傳動環(huán)節(jié)的電機轉(zhuǎn)速，使得整個生產(chǎn)線上的料膜線速度保持一致，以此實現(xiàn)料膜恒張力控制。墨斗提供印刷時所用的油墨，刮刀用于刮去空白部分的油墨，只剩下圖文部分的油墨。放卷牽引主要是把收卷牽引則將料膜以一定的速度平穩(wěn)地導(dǎo)出到收卷裝置。放卷部分有自己的傳動機構(gòu)，通過調(diào)整放卷電機輸出頻率，可以使放卷的料膜達到期望的速度 。系統(tǒng)中主要執(zhí)行元件的動作均由 PLC的輸出點控制， PLC根據(jù)設(shè)計要求，時刻調(diào)整輸出指令。 PLC控制變頻調(diào)速系統(tǒng) 隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和現(xiàn)代控制理論的快速發(fā)展，交流變頻技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中。 課題的研究目的和內(nèi)容 凹版印刷機是一個復(fù)雜的控制對象，主要表現(xiàn)在以下幾個方面，一是它各環(huán)節(jié)之間耦合強，常常是一個環(huán)節(jié)張力發(fā)生波動，對其他環(huán)節(jié)的張力也會造成影響；二是時變性，即對象隨著時間的推移不斷變化，主要表現(xiàn)在收放料卷徑的不斷變化，這給選擇控制器造成了很大的難度；三是不確定性，例如，機械的安裝精度 和料卷的偏心等。 PLC?，F(xiàn)代印刷機幾乎無一例外地采用了變頻器張力控制系統(tǒng)，這種控制方式的特點是：運行可靠、機械磨損小、控制精度高，適用于高速多套色凹版印刷機。 development freeport munication protocol. Key words: printing machine。無論在生產(chǎn)率方面還是在操作自動化方面，都在不斷地提 高和改進。在控制工程中使用了 PC機或者高端的 PLC作為上位機，以一臺或多臺 PLC作為下位機，每臺下基于 PLC及變頻器的印刷機控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 2 位機通過可編程擴展模塊與若干臺智能設(shè)備 (包括變頻器 )進行通信，從而實現(xiàn)分布式控制，可以實現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。浮動輥上的電位器檢測當(dāng)前浮動輥位置，亦即張力狀況，以模擬電壓信號反饋給 PLC； PLC根據(jù)任 務(wù)要求及自身程序，計算出相應(yīng)輸出，通過自由 圖 1 張力系統(tǒng)示意圖 基于 PLC及變頻器的印刷機控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 3 口通信讀取變頻器工作狀態(tài)，并向變頻器發(fā)出指令，保證各個電機工作在同步狀態(tài)，使張力保持穩(wěn)定。 當(dāng)工作環(huán)境發(fā)生變化 (如材料松緊程度、機器運行速度、收放卷的直徑大小等 )，張力隨即改變，浮動輥的位置也發(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做出相應(yīng)的加減速動作，以恢復(fù)張力的平穩(wěn)。 (3)新料卷加速到同步， PLC程序根據(jù)人機界面上設(shè)定的新料卷直徑，以及當(dāng)前機組的線速度給定，對新料卷進行加速，加速到與舊料卷同步。 基于 PLC及變頻器的印刷機控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 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)動裝置，而是由印版滾筒與之接觸產(chǎn)生的摩擦力帶動產(chǎn)生旋轉(zhuǎn) 。 擺棍 氣缸 圖 5 浮輥系統(tǒng)示意圖 由于本印刷系統(tǒng)沒有配備直接的張力檢測機構(gòu)和線速度實時檢測機構(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。 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的狀態(tài) 上述圖中： L 氣缸端點 B到浮輥的氣缸軸線方向距離； 基于 PLC及變頻器的印刷機控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 7 1L O點到浮輥中心的位置； 2L O點到連桿的 A點的位置： F 氣體對浮輥的推力； T 張力； H 氣缸內(nèi)氣體的高度； ? 氣缸的仰角； ? 輥的擺角。最后一級傳動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驅(qū)動兩個滾筒的。其動力學(xué)模型的推導(dǎo)也類似，其受力分析如圖 12所示。按“壓輥離／合”按鈕，各個印刷單元的壓印膠輥壓下。 5 PLC自由口通信的實現(xiàn) S7200的自由口模式 S7— 200系列 PLC是西門子公司主要產(chǎn)品之一。通過指定的通信端口 (PORT)發(fā)送存儲在數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)。 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 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。 基于 PLC及變頻器的印刷機控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 16 參考文獻 [1] 西門子公司． SIMATIC S7200可編程序控制器系統(tǒng)手 冊． 2021年 2月 02版： 415． [2] 張燕賓．變頻調(diào)速應(yīng)用實踐．北京：機械工業(yè)出版社． 2021： 6265． [3] 何煒德．塑料印刷入門．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。 。本文主要完成了一下幾個方面的工作： (1) 在對張力控制系統(tǒng)進行理論分析的基礎(chǔ)上，建立了系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型； (2)進行了 PLC和變頻器硬件部分的設(shè)計； (3)實現(xiàn)了 PLC和變頻器的自由口通信。 PLC與變頻器的連接 基于 PLC及變頻器的印刷機控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 14 PLC S7200與三菱變頻器通信采用 RS485接口的串行方式。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)。當(dāng)新料卷的外周把切刀擺臂上的光電開關(guān)擋住以后，
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