畢業(yè)設計-基于plc及變頻器的印刷機控制系統(tǒng)的硬件設計(存儲版)
【正文】 翻轉停止，同時新放卷軸開始旋轉。 印刷機控制系統(tǒng)的硬件設計 PLCI/O分配 表 1 PLC的 I/O分配表 輸入 輸出 光電發(fā)射器 空轉 預備 運行 運轉 放卷 A 加速 放卷 B 減速 收卷 A 壓輥離 /合 收卷 B 停止 放卷正翻轉 放翻轉啟停 放卷反翻轉 光電接收器 放擺臂 放翻轉限位 放膠輥 放換軸 /接料 放切刀 收翻轉啟停 收卷正翻轉 收翻轉限位 收卷反翻轉 收換軸 /接料 收擺臂 變頻器故障 收膠輥 /切刀 電鈴 PLC硬件接線 PLC的硬件接線如 圖 15所示 ，圖中左側為輸入信號元件，包括按鈕 、限位開關等；右側為輸出執(zhí)行元件，包括中間繼電器、指示燈、電磁閥、交流接觸器等。而料卷軸的轉動慣量 mJ 又由料卷轉動慣量 rJ 和空軸轉動慣量 0rJ 組成， rJ 是時變的，是卷徑的函數， 1r是時間 t 的函數， 0rJ 是固定值。 1v2vL T壓印膠輥 壓印膠輥版筒 版筒 圖 9 張力產生示意圖 收放卷裝置動力學模型 典 型的印刷機械傳動系統(tǒng)包括以下組成部分：電動機、聯(lián)軸器、齒輪傳動單元 (齒輪箱 )、滾筒。 從表觀上看，浮輥系統(tǒng)的擺幅的大小反映了張力控制的有效程度，張力的控制效果就是要使浮輥擺幅最小，理想情況是使浮輥處于垂直位置。 附屬裝置 本課題所研究的多色機組式凹 版印刷機的附屬裝置主要包括導向輥，浮輥和一些檢測機構。 除此之外，浮動輥、導向輥等也有牽引料膜的作用。 具體的自動放卷和自動接料的過程如下： (1)正常供料，新料卷貼上雙面膠帶，舊料卷快要放完時，讓回轉架反向轉動。當連接至 PLC的開關量輸入端的“啟動”、“加速”等按鈕依次動作以后， PLC根據用戶編寫的程序，向變頻器發(fā)送指令。 由 PLC和變頻器及其電機組成的印刷機控制系統(tǒng)，通過控制驅動印刷版筒的主電機以及放卷、入料牽引、出料牽引、收卷各個電機的線速度同步來達到張力穩(wěn)定，具有響應快速的特點，并且可以提供良好的設定功能，以滿足各種材料的工藝特性。在上述模型的基礎上，針對目前已在使用的七電機控制系統(tǒng)，改進現(xiàn)有 PLC程序，設計整個系統(tǒng)的控制程序；同時，利用 PLC與變頻器的 RS485通信接口，開發(fā)出 PLC與變頻器自由口通信協(xié)議，克服由于使用擴展通信模塊而帶來的系統(tǒng)響應速度慢的缺點，以求達到更加快速、穩(wěn)定的張力控制效果。近十多年來，隨著新技術、新材料的不斷出現(xiàn)，特別是包裝、裝潢和建材工業(yè)的發(fā)展，給凹版印刷技術帶來更為廣闊的發(fā)展前景。 [關鍵詞 ]印刷機；張力控制；變頻器； PLC；自由口通信 The Hardware Design of Printing Machine Control System Based on PLC and Inverter Electrical Engineering and Automation SI Yunkui Abstract： Printing machine is important for daily food packaging. The quality of its product depends on the tension control. The tension control system consist of PLC and inverter is adopted in the modem printing machine. This system has its advantages such as stabilization, small weal and tear and high control precisions so it is applied to multicolors rotogravure printing machines. Following are the main contents of this thesis: outline of working principle and performance of PLC and inverter。 4．編寫出 PLC與變頻器自由 口通信協(xié)議，得出新型的控制方案。而凹版印刷作為一種重要的印刷方法，在國外一直有著穩(wěn)定的發(fā)展。 本課題的主要工作如下： 本課題以交流變頻驅動的凹版印刷機及其張力控制系統(tǒng)為研究對象，推導了擺輥檢測系統(tǒng)模型，迸一步完善了料卷轉徑和轉動慣量和實時擾動模型。在進行調速控制時，可以通過控制變頻器的輸出頻率使電動機工作 在轉差率較小的范圍，電動機的調速范圍較寬，并可以達到提高運行效率的目的。 圖 2 變頻器的結構框圖 系統(tǒng)通電以后， PLC即開始掃描各個輸入點的狀態(tài)，以及檢查通信口是否可用。但料卷在高速自動切換時必然會引起張力的波動，而且由質量和轉動慣量都更大的新卷切換小質量和小慣量的舊卷，在控制量的切換上會形成困難，因此它對張力控制系統(tǒng)提出了更高的要求。此外，牽引環(huán)節(jié)還可以緩沖收放卷環(huán)節(jié)振動時對印刷部分產生的沖擊。 (2)收卷部分需要張力的錐度控制，即張力大小隨著收卷料卷直徑的增大而有規(guī)律地減少。由圖 6可知，根據力矩的平衡定理，當浮輥處于垂直位置時，料 膜的張力等于系統(tǒng)的設定張力，這樣，可以通過向氣缸內充不同量的氣體，改交系統(tǒng)的設定張力，從而滿足印刷工藝的要求。 張力模型 張力產生的示意過程如圖 9所示，料膜由前一輥送出，其線速度為印刷機械的工作速度 1v ，第二環(huán)節(jié)的線速度為 2v ， T 為紙張卷入第二環(huán)節(jié)的張力，設紙張的彈性模量為基于 PLC及變頻器的印刷機控制系統(tǒng)的硬件設計 8 E ，橫截面積為 A ，兩環(huán)節(jié)之間的長度為 L ， Lvt /1? 為紙張由第一環(huán)節(jié)到達第二環(huán)節(jié)的時間，根據胡克定律得， dtvvLEAT t )( 20 1 ?? ? 由此可知，若需控制紙張張力，就必須控制 )12 vv ?（ ，即兩環(huán)節(jié)速度差，可見有些張力控制系統(tǒng)實際上也是線速度跟蹤系統(tǒng)。 在電機處于發(fā)電狀態(tài)下，放卷料卷所受動力矩為料膜張力所產生的力矩，阻力為電磁轉矩和阻力力矩，將多軸傳動系統(tǒng)等效為電機軸上的單軸系統(tǒng)，則放卷裝置加減速和穩(wěn)定工作時電動機力矩方程為： )(1 ?jdtp dMMi rF mfe ???張 式中 張F 料膜張力； 1r 料卷卷徑； eM 電磁轉矩； fM 阻力轉 矩； mp 極對數； ?空間角速度； i傳動比； J 單軸等效傳動慣量； J 由電動機的轉動慣量 0J 和料卷的等效轉動慣量 mJ 兩部分組成。 本課題選用 CPU226系列 PLC，它適用于復雜的中小型控制系統(tǒng)，可擴展到 248點數字量和 35路模擬量，有兩個 RS485通信口。當前放卷料卷上的材料即將放完時，手動按回轉架上的“翻轉啟動／停止
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