【正文】 圖 電源模塊主電路圖 (3)運動機構電機電路 如圖 所示，在控制系統(tǒng)中有很多電機需要控制，如步進電機、伺服電機等，以控制各個機構的運動。另外，電源模塊是給電磁閥和 A/D 模塊提供工作電壓的。由于一個 PLC 只能直接控制兩臺電機，而本設計需要控制六個電機，所以本設計采用擴展模塊的方法來實現這些功能，控制模塊選擇三菱的一軸脈沖輸出模塊 FX2N1PG。為了提高控制系統(tǒng)的抗干擾性，對電氣控制柜元件進行布局。在執(zhí)行用戶程序之前還應完成通信服務與自診檢查。 三菱 FX 系列自帶的 HSP 指令可以將輸入開關量進行輸入處理，在使用 HSP 指令進 行輸入時，配合中斷指令進行輸入信號處理，因此本設計控制系統(tǒng)結合三菱的特殊功能繼電器 2813 來設置開關量的輸入時間，將系統(tǒng)的輸入開關量延時10 微妙， 10 微妙的開關延時這樣可以消除系統(tǒng)的開關量輸入抖動。 上位機與 PLC 串口通信的協(xié)議 串口通信是計算機常用的通信方式之一，其通信方式是一位一位的依次傳輸，每傳輸一位數據都占用一個固定的時間長度。 圖 串行通信的數據傳送模式 （ a）單工方式；（ b）半雙工方式；（ c）全雙工方式 串口通信協(xié)議是雙方規(guī)定好的通信格式，如傳輸的數據格式、波特率、傳送速度、傳送步驟、糾錯方式、控制字符定義等問題做出統(tǒng)一的規(guī)定，通信雙方的格式必須統(tǒng)一 [11]?；緝热莅ǎ? （ 1） 機械特性規(guī)定了該總線的引腳（信號線）數目、引腳排列位置與次序、連接器的幾何尺寸。 在三菱公司的 PLC 和上位機連接實現串口通信時，務必保證他們的通信參數與規(guī)定的參數一致，否則通信將會導致失敗。 圖 上位機與 PLC 的通信命令與響應格式 以自定義協(xié)議來實現上位機與 PLC 的串口通信，過上位機發(fā)送數據來對 PLC 來讀寫操作，是通過命令和響應來設置的，當 FX 系列 PLC 接收到上位機發(fā)送來的報文以后，對線管的數據進行校驗，如奇偶校驗、異或校驗，冗余校驗，如果校驗正確，則 PLC 發(fā)送相隔的響應數據給上位機，并且以新格式的形式報文返回。 PLC 通信的程序主要用來與上位機的通信連接、通信參數設置、以及傳輸系統(tǒng)機械動作給上位機。主要表現在： 更智能化，采用機械手自行掛料，自行填料，并完成成品分盤、包裝或直接配合成品檢測，智能化提升設備的功能和品質，無須人工的智能設備 ； 更高速，產出效率更高，使單臺機的產量翻倍，完全擺脫人工貼裝的模式，使手機電池或其他電池產業(yè)達到或超越國外水平，能夠讓國產電池整套產業(yè)提升或升級 ； 貼標更精確，拋棄傳統(tǒng)運行模式和夾具控標模式，使貼標精度達到更理想的精度，并適用于任何形狀的電池，通過結構設計優(yōu)化、設備零部件的超精加工和精密裝配、采用高精度的全閉環(huán)控制及動態(tài)誤差補償技術，提高貼標加工的幾何精度，降低形位誤差、表面粗糙度等，從而進入亞微米、納米級超精加工時代 ； 33 能部件性能不斷提高功能部件不斷向高速度、高精度、大功率和智能化方 向發(fā)展，并取得成熟的應用。 首先感謝譚志飛老師耐心的指導，感謝 他抽出寶貴的時間來指導我們，正是在他的幫助下，本次畢業(yè)設計才能順利完成。我不僅接受了老師全新的思想觀念，領會了基本的思考方式，掌握了通用的研究的方法，還明白了許多待人接物與人相處的道理，增強了自己的溝通能力。 4. 對控制系統(tǒng)下位機程序開發(fā)環(huán)境進行了介紹，并結合系統(tǒng)中的回零程序和急停處理程序闡述了下位機程序的開發(fā)過程；針對系統(tǒng)多控制卡的特點，提出了利用控制卡中斷功能來實現多卡之間的協(xié)調，提高了系統(tǒng)的效率。 下 位機通信程序設計 下位機 PLC 通信程序主要是將貼標機的配合上位機的一系列動作，將控制系統(tǒng)的機械動作發(fā)送給上位機工控機，包括機械系統(tǒng)的動作程序設計和下位機與上位機通信程序的設計兩個部分。 命令響應的格式如下： （ 1）命令格式：用下面的格式來傳輸從上位機到 FX 系列可編程控制器的命令。因此在實現三菱公司 PLC 與上位機之間的串口通信時必須嚴格按照三菱公司的串口通信協(xié)議來實現?？煽啃愿?，效率低。這種協(xié)調可以增加接口的附加控制線來實現，也可以利用軟件來實現。 （ 3）使用自由端口模式，用戶通過各種高級編程軟件實現上位機與 FX 系列PLC 之間實現串口通信，這種方法實現時需要知道 PLC 與上位機的通信協(xié)議，需要用戶從底層編寫，但是實現程序比較靈活，可以實現用戶自己定義的一些軟件協(xié)議包。以 PLC 控制系統(tǒng)的機械動作控制為例，在因為某些開關量輸入信號的機械抖動而導致設備工作狀態(tài)時序不正確，可能會使得機械貼標動作錯誤，系統(tǒng)不能正常工作，因此在 PLC 輸入信號必須加以處理。這種工作方式的顯著特點是：可靠性高、抗干擾能力強等特點，這種工作方式會給系統(tǒng)相應帶來一定的延時，但是 PLC 的掃描速度很快，一般能夠滿足系統(tǒng)實時性的要求?？删幊炭刂破魍ㄟ^采集輸入部分即傳感器、開關等的信號來控制輸出部分即電機、電磁閥和聲光報警等。光電開關檢測 X3, X5 是手機電池的到位檢測、 X7 是貼標精度檢測、電動機過載保護信號 X11 等，通過以上信號的檢測來控制電機等的動作情況。 15 圖 電機電路 系統(tǒng)控制總電路圖 全自動貼標機控制系統(tǒng)主電路圖如圖 所示。在 24V 電壓范圍內又叫 24A 直流電源，直流電源有正負兩個電極，正極的電勢高，負極的電勢低；當兩個電極與電路連通后，直流電源能維持兩個電極之間的恒定電勢差，從而在外電路中形成由正極到負極的恒定電流。 （ 3）對于 PLC 的供電電源必須有專門 的接地。 FX2N32MRE/UL 系列 PLC 直接控制步進電機接線圖如圖 所示。 PLC 直接控制步進電機時，必須考慮脈沖當量，根據貼標工藝和要求，系 統(tǒng)為直線每次進給量為δ =8 .13mm，根據步進電機的步距角度α ，滾珠絲杠導程 t＝ 1mm，那么步進電機每次搬送相鄰兩個電池需要的脈沖數 m ，根據公式： 360360m tt??? ???? 代入數字得 m =2926。相對常規(guī)的可編程控制器而言，省去了定位控制單元，給安裝調試帶來方便。由于它具有極強的通信功能，即使在大型的網絡控制系統(tǒng)中也能充分發(fā)揮作用。它之所以高速發(fā)展，除了工業(yè)自動化的客觀需求以外，還有許多有點。 工作過程： 步進馬達帶動卷料軸、出料盤運轉，通過出料盤與卷料盤的拉力，標簽在剝標板處剝離，由光電檢測頭確認剝離位置，并發(fā)出停止指令，此時，送料馬達帶動吸標裝置前移，吸標板吸住標簽，吹氣裝置開始工作，標簽隨馬達前移至限定位置，左糾偏氣缸及前糾偏氣缸同時推出。 手機電池貼標機的原理及工作過程 原理：工作過 程的開始是電池在傳送帶上以一個不變的速度向貼標機進給。需要設計一個精確的位置伺服系統(tǒng)，要求手機電池在上升位移量過程中無位置靜差、無超調或者小超調、響應速度快和系統(tǒng)的動態(tài)性能好。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)。從物理介質方面來講，前者是要用具體的電氣元件來組合，而后者只是 PLC 的內部寄存器，在PLC 編程容量許可的范圍內，可以不花費額外的費用來實現復雜的控制邏輯。前者復雜而易出錯，開發(fā)周期長。盡管其有較強的數據處理能力，但工業(yè)控制都為開關量控制，所以其長處仍得不到發(fā)揮。而 PLC 則是由晶體振蕩器所產生的脈沖經多次分頻后得到的時基脈沖進行計數來定時的，定時范圍一般為 3 秒，也有 秒的 ，精度一般高于 10 毫秒，只要根據需要由編程器送入時間常數即可實現定時時間的設定或更改。工作頻率很低。 (3)先進的機電技術和新元件被綜合應用于貼標機中，并通過采用先進的設計方法提高產品設計質量，縮短制造周期。這是一項稍具復雜性的技術，它具有較高的精度和可靠性。按貼標工藝特征可分為壓式貼標機、滾壓式貼標機、搓滾式貼 標機、刷撫式貼標機等。 關鍵詞 ： 自動貼標機，可編程控制器，串口通信 Mobile phone battery labeling machine Abstract:Labeling machine is a high degree of automation, plex factor is big electromechanical integration products, mainly used for cosmetics, health care products, daily necessities, food and battery industries of packing. Because labeling machines is relatively plex, manufacturing is difficult, at present the most demand dependence on imports, and foreign labeling machines price is very expensive and difficult to China39。 指導教師評語 該同學畢業(yè)設計過程中，態(tài)度積極。接著進行貼標機系統(tǒng)硬件的設計， 選用日本三菱公司的 FX2N32MRE/UL 系列 PLC 作為下位機控制 ，畫出 PLC 直接控制 步進電機的接線圖，確定 PLC 輸入輸出信號地址的分配。完成貼標機的貼標整體機構設計，實現氣動機械手的取標，貼標過程的電氣控制，完成控制柜的電氣原理圖設計和接線圖設計，實現機 電 氣一體化。最后一步進行控制系統(tǒng)軟件部分的設計 ， PLC 實際的工 作機制是循環(huán) 掃描的工作方式。 指導教師： 年 月 日 答辯簡要情況及評語 答辯小組組長： 年 月 日 答辯委員會意見 答辯委員會主任： 年 月 日 目 錄 第 1 章 緒論 ............................................................. 1 貼標機的研究 現狀和發(fā)展趨勢 ..................................... 1 PLC 與其它工業(yè)控制系統(tǒng)的比較 ................................... 2 PLC 在全自動包裝機上的應用 ..................................... 3 本課題研究內容 ................................................. 4 第 2 章 貼標機的功能分析和總體設計 .................................. 5 2． 1 手機電池貼標機的功能分析 ...................................... 5 系統(tǒng)整體方案設計 .............................................. 5 本章小 結 ....................................................... 7 第 3 章 貼標機系統(tǒng)硬件的設計 ......................................... 8 下位機控制系統(tǒng)的選型 .......................................... 8 下位機控制系統(tǒng)的硬件配置 ..................................... 10 系統(tǒng)主電路設計 ................................................ 13 PLC 系統(tǒng)控制電路設計 .......................................... 16 本章 小結 ..................................................... 19 第 4 章 控制系統(tǒng)軟件設計 ............................................ 20 下位機 PLC 程序的實現 ........................................ 20 通信程序的設計 ..........................