【正文】 ....................................................... 65 致謝 ................................................................................. 67 參考文獻 .......................................................................... 68 附錄包裝過程 STL程序 .................................................... 69 第一章 緒論 ABSTRACT 3 This thesis mainly discussed the design ofcontrol system ofroll packing． As the kennel device control system， PLC is widety used in modem industrial production and do well in this field． This thesis takes the control system of the highspeed full—automatic roll packing machine that was developed by Dongguan Jiaming Machine Manufacturing Limited Company along with US as a background． We apply the advanced control technique in the packing machine control system such as the technique of PLC， the inverter technique， light electricity technique and SO on． By using these techniques， we realized tension control， Synchronous control in transmitting process and packing process program contr01． To plete the data of collecting and control the output equipments to work safely， high speed and efficiently，we designed the PLC correspondence work by using the WinCC， a supervise control and configurmion software of the pany of Siemens， and its munication function， to realize the surveillance function ofthe packing process． The machine got the exaltation of the quality whether the function or theefficiency， basically came to the international advanced level in the late of 90’ S， realized well the control request that the pany put forward． This control system is well rtmning in the lab． Key words： Packing machine； PLC； tension control； selfadaptive Control Synchronous control； WinCC； Step7 1． 1可編程控制技術的發(fā)展趨勢 隨著計算機科學的發(fā)展和工業(yè)自動化愈來愈高的需求，可編程控制技術得到了飛速的 發(fā)展，其技術和產(chǎn)品日趨完善。但是，這些標準目前只能是統(tǒng)一區(qū)域性的產(chǎn)品，而不能實現(xiàn)全球的統(tǒng)一性。當今可編程控制產(chǎn)品種類繁多，加上自動化項目越來越大，致使常常在一個 工程項目中出現(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)控制機等其他裝置的通信難易也體現(xiàn)了開放性的特點。硬件冗余的容錯技術將進一步得到應用，不僅會有 CPU單元冗余、通信單元冗余、電源單元冗余、 I/O 單元冗余、而且整個系統(tǒng)都會實現(xiàn)冗余。 綜上所述，我們不難得出下面幾個結論： 1．工控機、計算機集散控制系統(tǒng)及 PLC 正在走著～條相互融合的道路 。 1． 3 PLC在包裝機械上應用的可能性和前景 包裝機械的最大特點是動作復雜、頻繁，且有較多的執(zhí)行元件。我國包裝機械目前控制部件大多還 沿用繼電器方式。 3．可編程控制器部分的設計，包括控制方案的選取與設計、 I/O 接口信號的確定、模塊的選擇，控制程序的設計與調試。切刀上、下的工作頻率可由變頻調速電機來調整，操作簡便 。 9 由于這是一個典型的順序控制，利用移位寄存器操作最為方便。由于卷紙包裝機控制對象較多，有放卷分切中的張力控制，包裝過程控制，送料過程中的同步控制，且被控對象比較集中，因此我們采取集中控制系統(tǒng)方案。 2． 3系統(tǒng)的運行方式 運行方式分為手動、單步、周期及自動等四種操作方式。根據(jù)控制系統(tǒng)要求，由于包裝機運行期間采用循環(huán)工作方式，只有在工作結束或接收到操作人員的停止運行指令或設備出現(xiàn)故障或異常情況時才停止，因此本系統(tǒng)采用硬件切斷電源，使系統(tǒng)立即停車。它們的選擇都是以在保證功能的前提下盡可能地選擇可靠性高和使用方便的產(chǎn)品為依據(jù)，具體情況如下： 本系統(tǒng)上位機選用研華 IPC610 工控機， 128M 內存， 10G 硬盤，內部底板上有 4個 ISA總線插槽、 2個 PCI總線插槽和一個 CMJ插槽，可以方便地進行系統(tǒng)擴展，另外選配飛利浦 IOSA 型顯示器，可清晰地顯示各種圖形和文字，運行 WINDOWSNT操作 系統(tǒng)，外接打印機，打印報表。 SIMATICS7300 所具備的高電磁兼容性和強抗振動，抗沖擊性，更使其具有最高的工業(yè)環(huán)境適應性。圖 24給出了本項目中配置的S732 路數(shù)字輸入模塊 SM321。按負載回路使用的電源不同分為：直流輸出模塊、交流輸出模塊和交直流兩用輸出模塊。在我國為了抑制工頻及諧波干擾，一般選用 20ms的積分時間，相應精度為 12 位。對于一個積分時間設定為 20ms， 8個輸入通道都接有外部信號且都需斷線監(jiān)視的 SM331，其循環(huán)時間為 (22+10． 8=256ms。 在實時控制系統(tǒng)中，接地是抑制干擾使系統(tǒng)可靠工作的主要辦法。對于該包裝機的控制系統(tǒng)，主要有原包裝紙放料 過程中的張力控制，送料過程中的同步控制，包裝過程控制等。若機器出現(xiàn)故障，則應立即切斷電源，并且進行機械制動，確保機器的安全。在這個工位上，推紙空心臺推動已切好的包裝紙片，托盤推桿推動紙球同時以相同的速度前進，當壓到紙片到位行程開關時，推紙空心板停止，當壓到托盤到位行程開關時，托盤停止。 SQa為到工位 2時的行程開關，當?shù)竭_此處時，發(fā)出進料信號，放紙空心臺和托盤推桿上升。在升降速過程中，主速節(jié)點必須發(fā)送升降速標志給其它各節(jié)點，使他們在控制各自張力時作出相應的補償，這個過程要求響應快。其放卷機控制系統(tǒng)原理如圖 3— 4所示。使其線速度與分切機的線速度同步。其控制作用是基于一定的數(shù)學模型和一定的性能指標綜合出來的，采用的是“預測一辨識一控制”的方法，通過辨識 (包括對系統(tǒng)的結構、參數(shù)、性能指標等的辨識 )而獲得自適應能力。從而確保分切機工作時包裝紙張力的穩(wěn)定。 CP342— 5能全自動地處理與它相連接的設備的數(shù)據(jù)通信，以及編輯和緩沖數(shù)據(jù)，用于 SIEMENS$7300可編程序控制器和profibus— DP主／從接口模板．作為主設備接口模板時，可鏈接多達 125個從站。與電機同軸的光電編碼器的輸出脈沖信號通過 CU2板送變頻器．調節(jié)輥的位置信號和放卷輥的直徑信號等經(jīng)分布式 I／ O模塊ET200M．通過 profibus— DP總線傳送給 PLC。 P163： 1； v／ f轉速開環(huán)控制 P208=1；用光電編碼器測量電機轉速 P090=1； CBl通訊板位于槽 2 P443=3002；主設定值位于 CBl板字 2 P443=0；附加設定位 1為 O P438=0；附加設定位 2為 0 P554=3001；開／關 1控制位于 CBl板字 l P697： 4： CBl板通訊采用 PP04格式，過程數(shù)據(jù)長度為 6字節(jié) P694 i001=9686：狀態(tài)字 1為 CBl板字 1(狀態(tài)字 ) i002=219；定子頻率 1／ s除以極對數(shù)之值為 CBl板字 2(實際測量值 ) 以上自適應控制方法在變轉動慣量的張力控制系統(tǒng)中取得了良好的控制效28 果，保證了產(chǎn) 品質量。在衛(wèi)生卷紙供送的同時，包裝材料還要有一個切斷的過程，這就增加了同步供送的復雜性。具體作法是讓控制電路在超前和滯后的轉換時，由跳變信號觸發(fā)，給出一段延時時間，在此時間內獲得色標信號 s 表示同步，控制伺服電機不動作。但由于 J的跳 變，延時電路得到一個負觸發(fā)脈沖，輸出低電位，使 5 腳為 0，將 Z鎖住也無輸出。 T1 的調整效果可通過發(fā)光二極管 LED1來指示。實際上主電路中也 可用固體繼電器代替普通有觸點繼電器。因此，要將 R R7 和 R8 配合起來調節(jié)。 入出信息變換、可靠物理實現(xiàn)，可以說是 PLC 實現(xiàn)控制的兩個基本要點。而且與內部計算機電路在電上是隔離的，靠光耦合元件建立聯(lián)系。輸出電路要把輸出鎖存器的信息傳送給輸出點，輸出鎖存器與輸入點也是一一對應的。輸出鎖存器與 PLC 內存中的輸出映射區(qū)也是對應的。有了上述過程，用 PLC實現(xiàn)控制顯然是可能的。在這種方式下，需處理的控制先申請中斷，被響應后正在運行的程序中止，轉而去處 理中斷工作36 (運行有關中斷服務程序 )。 圖 42 創(chuàng)建自動化項目的步驟 項目可用來存儲為自動化任務解決方案而生成的數(shù)據(jù)和程序。連接表可用37 來定義網(wǎng)絡中可編程模板之間的通訊連接。然后，可通過一個在線的項目窗口或“ AccessibleNodes(可訪問站點 )”窗口訪問可編程控制器?？梢酝ㄟ^在線連接下載各個塊或整個用戶程 序到 RAM。 SIEMENSS7300 系列 PLC 編程語言有三種：語句表編程語言 (STL)、梯形邏輯編程語言 (LAD)和功能塊圖編程語言 (FBD)，其它編程語言作為可選軟件包使用。復合功能 (如數(shù)學功能 )可用邏輯框相連直接表達。本控制系統(tǒng)用戶程序 ，主要有四類程序塊：功能 FC(Function)、功能塊 FB(Function block)、組織塊 OB (Organizationblock)和數(shù)據(jù)塊 DB(Data block)。 2．功能塊 (FB)：有相連存儲器區(qū)的邏輯塊。也可以管理處理程序的數(shù)據(jù)。 圖 43CPU循環(huán)程序處理過程 Network1 Call FC127 41 Call FC127 Call FC127 FCl27 功能模塊包含啟動階段所要執(zhí)行的主要任務，如所有通信通道的建立過程，還包括啟動階段的組織任務，如啟動和監(jiān)視請求，響應信號等。 FCl21 功能模塊負責 CPU中連續(xù)數(shù)據(jù)和時間的管理，此功能是在配合 CPU通過本地 TIM同步的情況下使用的。“。 FB 塊定義為“可再調用”塊，用戶程序對每次 FB 調用提供新參數(shù)。全局數(shù)據(jù)塊：全局數(shù)據(jù)塊中定義的監(jiān)控量 (地址 )可被所有邏輯塊使用，因而在全局數(shù)據(jù)塊中定義了包裝傳輸設備、環(huán)境量、電源等所有監(jiān)控量 (地址 )，根據(jù)此地址，邏輯塊可訪問、調用所有的監(jiān)控量。模塊化編程就是把程序分成若干程序塊，各程序塊分別含有一些設備和任務的程序指令，每個功能區(qū)被分成不同的塊進行編程，這有利于程序的多人同時編程，也利于程序調試和故障的查找。 1．梯形邏輯 (LAD)是 STEP7 編程語言的圖形表達方式。也可以下載整個用戶程序到 EPROM存儲卡中。這種訪問方式可快速訪問可編程控制器，可用于測試目的。為可編程模板 編制的軟件存儲在對象文件夾中。它們都被收集在一個項目下。哪個控制需要處理，哪個就去申請中斷。又由于這個過程是永不停止的循環(huán)反復地進行著，所以，輸出總是反映輸入的變化，只是在時間的響應上略有滯后。依靠運行系統(tǒng)程序，輸出繼電器的狀態(tài)映射到輸出鎖存器，這個映射也稱輸 出刷新。它們通過總線與內存交換信息，并主要由運行系統(tǒng)程序實現(xiàn)。輸出電路還要進行功率放大，以足以帶動 一般的工業(yè)控制元器件，如電磁閥、接觸器等。 PLC 程序既有生產(chǎn)廠家的系統(tǒng)程序，又有用戶自行開發(fā)的應用程序。 33 圖 313 控制電路原理 3． 5本章小結 本章主要對控制系統(tǒng)的供電線路及包裝各工位的電氣圖進行設計，并根據(jù)放卷分切部分的受力分析，建立模型，然后依據(jù)自適應控制原理設計