【正文】 和 實(shí)現(xiàn)了張力控制，同時也實(shí)現(xiàn)了送料過程中的同步控制并繪出了電路圖。產(chǎn)品供送和包裝材料的供送同步精度調(diào)節(jié)要根據(jù)包裝質(zhì)量的要求，生產(chǎn)速度，正反方向的補(bǔ)償情況等因素綜合考慮。為了能鎖住與非門 74LSl0 的 5腳，用一個反相器反相。當(dāng)延時結(jié)束后，延時電路輸出高電位，使 5 腳電位為 1，如果包裝材料供送滯后，檢測到色標(biāo) s=1，使 3， 4，5 腳都是高電位， Z輸出為 1，形成正轉(zhuǎn)補(bǔ)償。在這 段延時結(jié)束后，如果獲得 S 信號，則表時產(chǎn)品供送超前，發(fā)出調(diào)控動作。產(chǎn)品供送系統(tǒng)的信號用接近開關(guān)取出。 3． 4送料過程中的同步控制 在高速全自動包裝機(jī)運(yùn)作的過程中，產(chǎn)品的供送和包裝材料的供送均是連續(xù)進(jìn)行的，而且它們分別受到許多因素的影響，如：生產(chǎn)中速度的變化、包裝材料的張力和拉伸率不均勻等，因此這兩個系統(tǒng)相互之間有一個需要隨時調(diào)整速度的同步控制問題。 ET200M帶有集成 I／ O，除開關(guān)量信號以外，還可以采集和傳輸模擬信號。 CP5611網(wǎng)卡是將 PLC的 MPI口和上位機(jī)連接，以進(jìn)行程序的下載調(diào)試及變量傳輸。圖中： 2)控制系統(tǒng)硬件配置 控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)簡圖見圖 3— 8。在自適應(yīng)控制系統(tǒng)中，一般反饋控制作用和自適應(yīng)控制作用同時存在。 放卷部分恒張力控制的變化是由于原卷材半徑的變化，造成放卷電機(jī)轉(zhuǎn)矩的變化，根據(jù)放卷半徑的檢測方法，以放卷筒為研究對象，根據(jù)圖 35受力關(guān)系，建動態(tài)力矩平衡方程： 23 為軸承的摩擦系數(shù)， R為軸承半徑， N 為軸上總重量 (包括卷材重量 )， Mo空載轉(zhuǎn)矩由電機(jī)冷卻風(fēng)扇的空氣阻力損耗等構(gòu)成。由于調(diào)節(jié)輥所受到的向下的力 F。由主速節(jié)點(diǎn)測量到的包裝紙線速度必須實(shí)時傳到放卷節(jié)點(diǎn)，當(dāng)某一軸上的包裝紙即將放完時，該部分的另一軸應(yīng)該提前轉(zhuǎn)動起來，并且線速度和主速節(jié)點(diǎn)傳過來的速度值保 持一致，這樣才能實(shí)現(xiàn)無速度差轉(zhuǎn)接，以減少廢料。延時 50ms，在此時問段中，主電機(jī)帶動該機(jī)構(gòu)軸旋轉(zhuǎn) 90 度，延時結(jié)束，軸向電機(jī)繼續(xù)動作，完成窩邊動作。包裝紙推紙空心臺和 卷紙托盤推桿要 自動往返于工藝盤和地面之間以完成送料動作，其控制線路如圖 3— 2所示。 3．送卷紙電機(jī)的控制 18 在主電機(jī)啟動后，送紙電機(jī)應(yīng)自動運(yùn)轉(zhuǎn)，保證下紙道中有充足的卷紙供推紙板使用，并且要求在 JS3 傳感器 (檢測推紙板是推還是退 )的控制下有高低速自動切換功能。 17 3． 1供電線路 圖 31 供電線路 如圖 3— 1所示，三相電源由滑線引入電氣柜中，經(jīng)由一個總進(jìn)線空氣開關(guān) (OS1)后供給系統(tǒng)的控制回路及電機(jī)主電路部分。在確定所有的模塊并組建 S7300 系統(tǒng)時要選擇合適的 電源模塊。模塊上需接 24VDC 的負(fù)載電壓 L+，有反接保護(hù)功能。 S7300 模擬輸入模塊的輸入測量值范圍很寬，可直接輸入電壓、電流、電阻、熱電偶等信號。 8路 12 位分辨率模擬量輸入 模塊 SM331： A18*12Bit是 8通道的模擬量輸入模塊，在系統(tǒng)中用于輸入主傳動電機(jī)轉(zhuǎn)速、放卷機(jī)轉(zhuǎn)速、放卷輥直徑等的測量值。然后送至輸入緩沖器等待 CPU采樣，采樣時，信號經(jīng)過背板總線進(jìn)入到輸入映像區(qū)。本系統(tǒng)所用的主機(jī)模塊是 CPU3152DP，可以通過 MPI轉(zhuǎn)接電纜或通訊模塊與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊，再加上其全面的診斷功能和完善的自我保護(hù)技術(shù)，使其具有極高的可靠性，極其適合本系統(tǒng)的需求。下位 PLC的選型及其模塊配置 在進(jìn)行這項(xiàng)工作之前，需要對控制對象和控制任務(wù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。 全自動運(yùn)行按下啟動按鈕，系統(tǒng)即可連續(xù)、協(xié)調(diào)、周期性地循環(huán)完成各包裝動作，直到系統(tǒng)接收到停止運(yùn)行信號。再按啟動，則進(jìn)入下一工步運(yùn)行； 3．周期：從初始位置開始，按啟動按鈕，程序自動完成一個周期的動作后返回到第一步開始位置停止。該控制系統(tǒng)多用于控制對象所處的地理位置比較接近，且相互之間的動作有一定聯(lián)系的場合。當(dāng)?shù)?2號工位時發(fā)出上料信號，推紙空心臺推動紙片 (其總的上升時間大于 490ms 小于 640ms)，托盤推動紙球 (其總的上升時間略小于640ms)同時以相同的速度前進(jìn)，當(dāng)工藝盤 V形槽到達(dá)第一工位時，工藝盤停止，在此延時 150ms，待放紙空心臺壓到紙片到位行程開關(guān)，停止，托盤壓到托盤到位行程開關(guān) ，托盤停止，完成了上料操作，當(dāng)延時到，托盤和放紙空心臺后退，同時，插紙板前進(jìn)，托住紙球與工藝盤一同運(yùn)動。同時卷紙庫的卷紙經(jīng)過整理等待托盤推桿送卷紙球。本系統(tǒng)在電氣控制部分設(shè)計(jì)時，充分考慮到用戶的功能需求和與本系統(tǒng)機(jī)械部分的合需求，在具體實(shí)現(xiàn)的過程中，又以系統(tǒng)8 的可靠性與易用性為準(zhǔn)則，盡量把本系統(tǒng)設(shè)計(jì)成為一個功能齊全、可靠性高且易于使用的包裝機(jī)設(shè)備。更重要的是可以使原來無法實(shí)現(xiàn)的某些功能得以實(shí)現(xiàn)，使機(jī)器在某種程度上實(shí)現(xiàn)智能化。從物理介質(zhì)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(nèi)部寄存器，在 PLC 編程容量許可的范圍內(nèi)，可以不花費(fèi)額外的費(fèi)用來實(shí) 現(xiàn)復(fù)雜的控制邏輯。 3．系統(tǒng)的智能性將越來越重要，因此系統(tǒng)的分析運(yùn)算能力將越來越強(qiáng) 4．基于標(biāo)準(zhǔn)化的開放性和兼容性是衡量系統(tǒng)質(zhì)量的重要判據(jù)。要保證整個系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，首先要求系統(tǒng)各單元的質(zhì)量要得到保證。 5．通用性和專業(yè)化的結(jié)合 可編程控制產(chǎn)品是通用的。 2． CPU處理速度進(jìn)一步加快 目前 PLC 的 CPU與微型計(jì)算機(jī)的 CPU相比，還處在比較落后的地步，最高的也僅僅處在 80486 一級。今后， PLC 將主要朝著以下兩個方向發(fā)展：一個是向超小型專用化和低價格方向發(fā)展；另一個是向高速多功能和分布式自動化網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展。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廠家產(chǎn)品的互相兼容。 3．可編程控制技術(shù)的智能化 提高一個系統(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。這樣，適合于某個行業(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。 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 i／ o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。為使包裝出的物品整齊、美觀并具有良好的包裝質(zhì)量，研制高速、高效、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的新型包裝機(jī)是市場的迫切 需求。當(dāng)然我們不僅忽視了 PLC 的另一個優(yōu)點(diǎn)，那就是其運(yùn)行速度及可靠性和壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于繼電器控制方式，從上述意義上來講， PLC 最適合于需要大量中間繼電器的場合。 2．卷紙包裝機(jī)各動作控制工藝的研究。 工藝盤包裝紙以卷筒的形式放在原料架上，當(dāng)上位機(jī)發(fā)出命令時，放卷電機(jī)動作，開始放卷。包裝工藝盤共有八個 v形槽，三個加工工位，當(dāng)包裝紙和待包裝的卷筒紙放入槽中后，由工藝盤載著其轉(zhuǎn)動，依次送入各加工工位。到達(dá) 3 號工位時，成品落下，完 成一次包裝，這樣如此循環(huán)，直到發(fā)出停止信號。 圖 22 集中控制系統(tǒng) PLC 作為一種控制設(shè)備，用它單獨(dú)構(gòu)成一個控制系統(tǒng)是有局限性的，主要是無法進(jìn)行復(fù)雜運(yùn)算，無法顯示各種實(shí)時圖形和保存大量歷史數(shù)據(jù)，也不能顯示漢字和打印漢字報表，沒有良好的界面。 根據(jù)卷紙包裝機(jī)的實(shí)際運(yùn)行情況，本系統(tǒng)采用自動運(yùn)行和手動運(yùn)行兩種方式。工控機(jī)用來進(jìn)行參數(shù)的修改與設(shè)定、全自動控制、在線監(jiān)視、傳送信息等工作。其模塊 化、無排風(fēng)扇結(jié)構(gòu)、和易于實(shí)現(xiàn)分布，易于用戶掌握等特點(diǎn)使得 S7300成為各種從小規(guī)模到中等性能要求控制任務(wù)的方便又經(jīng)濟(jì)的方案。根據(jù) I/O點(diǎn)數(shù)的確定要按照實(shí)際點(diǎn)數(shù)再加 20％一 30％的備用量及其特性，配置了如下的模塊： 1． 2 個模擬量輸入模塊 SM331(M8*12Bit)：可提供具有 12 位分辨率的總數(shù)為 16路的模數(shù)轉(zhuǎn)換通道； 2． 4個模擬量輸出模塊 SM332(AO4*12Bit)：可提供具有 12 位分辨率的總數(shù)為 16路的模數(shù)轉(zhuǎn)換通道； 3． 4個數(shù)字量輸入模塊 SM321(D132*24VDC)：可提供總數(shù)為 128 路的開關(guān)量輸入通道； 4． 3個數(shù)字量輸出模塊 SM322 D032*24VDC／ 0． 5A：可提供總數(shù)為 96 路的開關(guān)量輸出通道； 5．中央處理單元 CPU315— 2DP； 6．通訊處理器 CP343— 5 7．接口模塊 IM360 和 IM361。模塊的每個輸出點(diǎn)有一個綠色發(fā)光二極管 LED 顯示輸入狀態(tài)。積分式 A／ D轉(zhuǎn)換的積分時間直接影響到 A／ D轉(zhuǎn)換時間和 A／ D轉(zhuǎn)換精度。即通過模擬切換開關(guān)，各個輸入通道按順序一個接一個轉(zhuǎn)換。 電源模塊 PS307(5A)及其容量計(jì)算， PS307電源模塊的輸入接單相交流，輸入電壓為 120／ 230V、 50／ 60HZ；輸出電壓 24VDC，輸出電流 5A；在輸入和輸出之間有可靠的隔離。 2． 5本章小結(jié) 本章分析了卷紙包裝機(jī)工藝流程和包裝各動作的時序及包裝機(jī)速度的影響因素及提高方法，設(shè)計(jì)了包裝機(jī)控制系統(tǒng)的控制方案、運(yùn)行方式及硬件的選擇和組態(tài)，并詳細(xì)介紹了組態(tài)的各模塊。在 QS1 前引出的一路電源是為了給空調(diào)器和照明燈供電用，因?yàn)樗鼈儗儆诟綄僭O(shè)備，與控制無關(guān)所以從 QSl之前引出，以便在檢修時也不影響其正常使用。步進(jìn)電機(jī)從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速 (一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn) )需要 200～ 400 毫秒。推板位置調(diào)準(zhǔn)后 ，按下 SB2 使 KA 得電，其常開觸點(diǎn)閉合，電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電路才能實(shí)現(xiàn)連續(xù)動作。 21 3 當(dāng)?shù)竭_(dá)此工位時，由于已越過卷紙的支撐平臺，包裝好的卷紙由于重力作用，自動落入成品庫中。而采取基于 PLC的自適應(yīng)控制方法則可消除系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量變化的影響，達(dá)到優(yōu)良的控制效果。分切機(jī)主傳動變頻器控制主傳動電機(jī)跟隨控制面板上速度電位器的設(shè)定值運(yùn)動，放卷機(jī)變頻器及傳動電機(jī)的作用是控制包裝紙的放卷速度，使調(diào)節(jié)輥穩(wěn)定在平衡點(diǎn)附近，以 間接地控制張力。 又根據(jù)發(fā)電機(jī)原理 1)基本控制思想 由于帶膜放卷輥的直徑變化范圍很大，放卷輥的轉(zhuǎn)動慣量變化范圍很大，亦即控制對象的參數(shù)變化范圍很大，若控制器采用定參數(shù)的 PID調(diào)節(jié)方 法必定得不到滿意的控制效果。其中積分系數(shù)與放卷輥的轉(zhuǎn)動慣量成正比。 CPU315一 DP使用 STEP7編程語言，最短的指令執(zhí)行時間為 s，最長的除法操作指令執(zhí)行時間為 1． 35 u s。主要應(yīng)用于現(xiàn)場級．是一種高速 (可達(dá) 12Mbit／ s)和便宜的通信連接，它被設(shè)計(jì)為自動控制系統(tǒng)和設(shè)備級分散的 I/O之間進(jìn)行通信使用，可滿足全數(shù)字交直流調(diào)速系統(tǒng)對于電機(jī)快速的時間響應(yīng)要求。經(jīng)濟(jì)性較好，且可保證放卷機(jī)快速地升降速，提高動態(tài)響應(yīng)性能，而直流側(cè)不會過電壓。如果在同步范圍內(nèi)，伺服電機(jī)停止不動作，差速器將輸入的速度輸 出給包裝29 材料供送系統(tǒng)。在圖 39 所示時刻，正好光電傳感器 s輸出為 1時，接近開關(guān) J的輸出也為 l，可以認(rèn)為產(chǎn)品供送滯后，當(dāng) J為 0，即半圓金屬片遮當(dāng)住接近開關(guān)時， S為 1，則產(chǎn)品供送超前。只有當(dāng)檢測到色標(biāo) J的狀態(tài)才對輸出有影響。比較電路選用一塊 74LSl0集成電路中的二個三輸入與非門構(gòu)成，反相器選用一塊 74LS00集成電路。BGl和 BG2 分別驅(qū)動繼電器 K1 和 K2，實(shí)現(xiàn)對伺服電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制。如果伺服32 電機(jī)正反向動作交替頻繁，說明補(bǔ)償量超過需要，可適當(dāng)減少補(bǔ)償時間。而 PLC 則還要考慮信息入出的可靠性、實(shí)時性以及信息的使用等問題。 可靠物理實(shí)現(xiàn)主要靠輸入 (input)及輸出 (output)電路。但由于它們都是由高度集成化的電路所組成的，所以所占體積不大。這個區(qū)的每一35 對應(yīng)位 (bit)稱之為輸入繼電器 ,或稱軟接點(diǎn)。其中框圖代表信息存儲的地點(diǎn)，箭頭代表信息流向及實(shí)現(xiàn)信息流動的手段。 3．可編程控制器實(shí)現(xiàn)控制的方式 用以上這種不斷重復(fù)運(yùn)行程序?qū)崿F(xiàn)控制稱掃描方式。該軟件提供了在線和離線編程的功能，可以對 PLC 在線上載或下載。 在生成一項(xiàng)目后，先插入站，然后可以組態(tài)硬件。打開一個空的塊，然后用語句表，梯形圖或功能圖輸入程序?？删幊炭刂破髦械?S7 程序或 M7 程序都可以在在線窗口中顯示。這樣，當(dāng)出現(xiàn)故障而不能訪問到程序文檔的符號或注釋時，就可以在 PG／ PC 中編輯它。與機(jī)器碼相似，如果一個程序是用語句表編寫的， CPU 執(zhí)行程序時則按每一條指令一步一步地執(zhí)行。系統(tǒng)程序塊是集成在 CPU操作系統(tǒng)中的預(yù)定義的功能和功能塊，不占用用戶存儲空間，并且在整個系統(tǒng)中都具有相同的接口、相同的名稱和 相同的編號。根據(jù) PLC設(shè)備對定義變量地址的規(guī)定，數(shù)字量模塊都按 4個字 節(jié) (32位 )分配地址，模 塊的起始地址是實(shí)際插槽 (SLOT)號減 l乘 4，每個數(shù)字量只占 1位地址；模擬量模塊自動按 16個字節(jié)的地址寄存器分配地址，模擬量模塊的起始地址是實(shí)際插槽 (SLOT)號減 1乘 64，再加上 512， 每個模擬量占用 2個字節(jié)的地址。 每個 S7CPU中常駐內(nèi)存有系統(tǒng)功能塊 (SFB和 SFC)。 主循環(huán)模塊 OBI中存放所有用戶程序以待執(zhí)行，也可以將用戶 程序存放于不同的功能模塊中，只在 OBl中調(diào)用，需要時才執(zhí)行。 FC 功能塊功能和作用如下所述： FCl：手動自動工作方式功能 FC2：放卷，分切功能 FC3：裝料功能 FC4：夾鉗功能