【正文】 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。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。 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(yīng)用程序。它們通過總線與內(nèi)存交換信息，并主要由運(yùn)行系統(tǒng)程序?qū)崿F(xiàn)。又由于這個過程是永不停止的循環(huán)反復(fù)地進(jìn)行著，所以，輸出總是反映輸入的變化，只是在時間的響應(yīng)上略有滯后。生成一個項目的主要任務(wù)就是為編程準(zhǔn)備這些數(shù)據(jù)。如果在編程設(shè)備 PG／ PC 的項目中有組態(tài)的可編程控制器，可通過選擇在線的項目窗口建立連接。它的指令語法與一個繼電器梯形邏輯圖相似：當(dāng)電信號通過各個觸點(diǎn)、復(fù)合元件以及輸出線圈時，梯形圖可以讓你追蹤電信號在電源示意線之間的流動。 根據(jù)卷紙包裝機(jī)的實(shí)際情況，我們在編程時作了如下規(guī)定： DBl定義存儲放卷分切的所有開關(guān)量和模擬量； DB2定義存儲環(huán)境設(shè)備的監(jiān)控量； DB3定義存儲包裝過程的所有開關(guān)量監(jiān)控量； DB5定義了所有電源的監(jiān)控量。啟動模塊 OBl00 通過調(diào)用功能 FCl22 實(shí)現(xiàn)對PLC 設(shè)備的熱啟動。根據(jù)過程的要求，可以將程序用不同的邏輯塊 (組織塊，功能塊和子功能塊 )加以結(jié)構(gòu)化。 STEP 7將用戶程序指令存放在 “ 塊 ” 中。通過 Step7，用戶可以進(jìn)行系統(tǒng)配置和程序的編寫、調(diào)試，在線診斷 PLC 硬件配置狀態(tài)、控制 PLC 的運(yùn)行狀態(tài)和 I／ O 通道的狀態(tài)等。為建立在線連接，編程設(shè)備和可編程控制器必須通過合適的接口相連 (如，多點(diǎn)接口 MPI)。利用 Step7 可以方便地創(chuàng)建一個自動化解決方案。這個圖既反映了 PLC 實(shí)現(xiàn)控制的兩個基本要點(diǎn)，同時也反映了 PLC 中信息的空間關(guān)系。 輸入電路時刻監(jiān)視著輸入狀況，并將其暫存到輸入寄存器中。特別是要考慮怎么適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境，如便于安裝，抗干擾等問題。二 31 極管 D2 和 D3 起保護(hù)作用，即在正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)補(bǔ)償期間又出現(xiàn)反轉(zhuǎn)和正轉(zhuǎn)指令時，伺服電機(jī)不會出錯。如果 J： l， 1腳為高電位， F 輸出為 1，進(jìn)行反轉(zhuǎn)補(bǔ)償。否則當(dāng)包裝材料供送慢于產(chǎn)品的供送，伺服電機(jī)正轉(zhuǎn)，差速器在正常輸出的速度基礎(chǔ)上疊加一個正補(bǔ)償，提高包裝材料的供送速度，直到兩者同步；當(dāng)包裝材料供送快于產(chǎn)品的供送，伺服電機(jī)反轉(zhuǎn)，使包裝材料的供送慢下來，使得兩者速度相同。 CBI通訊板 ?是用于 SIMOVERT Master Drives的 profibus． DP總線接口，CBl通過雙口 RAM與變頻器內(nèi)閉環(huán)控制電子板 CU2接口．變頻器可通過 CBI通訊板接人 profibus— DP網(wǎng)中作為從站接收主站 SIMATIC S7的控制。而放卷輥的轉(zhuǎn)動慣量與其直徑的平方成正比。調(diào)節(jié)輥的位置通過電位器檢出 后送 PLC，放卷輥的直徑通過超聲波測距儀檢出后送 PLC。 3． 3放卷、分切部分的張力控制 卷紙包裝機(jī)有一套傳動系統(tǒng)，包括放卷，切斷，每個部分由一臺電動機(jī)帶動。交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好，以松下 MSMA400w交流伺服電機(jī)為例，從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速 3000RPM 僅需幾毫秒，可用于要求快速啟停的控制場合。 16 ，由專用的變頻器電源供電，轉(zhuǎn)速通過變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)。某一通道從開始轉(zhuǎn)換模擬量輸入值起，一直持續(xù)到再次開始轉(zhuǎn)換的時間稱為輸入模塊的循環(huán)時間。輸入開關(guān)閉合即有輸入電壓 14 時， LED 亮。 S7— 300系列所具有的多種性能遞增的 CPU和豐富的且?guī)в性S多方便功能的 I／ O擴(kuò)展模塊，使用戶可以完全根據(jù)實(shí)際應(yīng)用選擇合適的模塊。與運(yùn)行方式的設(shè)計相對應(yīng)，還必須考慮停止運(yùn)行方式的設(shè)計。由于卷紙包裝機(jī)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。切紙機(jī)構(gòu)采用交流變頻調(diào)速電機(jī)，帶動一個凸輪旋轉(zhuǎn)，以帶動切斷刀上下運(yùn)動，在凸輪上安裝一個位置傳感器，當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)到某一位置時，切刀向上運(yùn)動，二刀分離，當(dāng)有色標(biāo)信號時，刀又向下運(yùn)動 。我國包裝機(jī)械 目前控制部件大多還沿用繼電器方式。 綜上所述，我們不難得出下面幾個結(jié)論： 1．工控機(jī)、計算機(jī)集散控制系統(tǒng)及 PLC 正在走著 ～條相互融合的道路。當(dāng)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(jī)等其他裝置的通信難易也體現(xiàn)了開放性的特點(diǎn)。 1． 1可編程控制技術(shù)的發(fā)展趨勢 隨著計算機(jī)科學(xué)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(shù)得到了飛速的發(fā)展，其技術(shù)和產(chǎn)品目趨完善。 4．在卷紙包裝機(jī)中，卷紙和包裝紙要求能同時到達(dá)工位 1，這就產(chǎn)生了送料過程中的同步控制問題，在同步控制中，我們在卷紙供送系統(tǒng)的驅(qū)動軸上安裝一個半圓形金屬片，在側(cè)面裝上接近開關(guān)探頭，通過判斷每次光電傳感器檢測到色標(biāo)時接近開關(guān)的輸出狀態(tài)，就能知道包裝紙供送系統(tǒng)是滯后還是超前于卷紙供送系統(tǒng)，從而使伺 服電機(jī)正、反轉(zhuǎn)或不動，實(shí)現(xiàn)了送料過程中的同步控制。 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。 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。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。簡單的工藝流程如圖 21所示。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。 4．自動：按啟動按鈕，程序完成一個周期的動作后又接著從第一步開始運(yùn)行， 11 自動循環(huán)。然后確定系統(tǒng)的規(guī)模、機(jī)型和配值。 SM321 數(shù)字輸入模塊具有 32 位獨(dú)立的輸入點(diǎn)，用于連接開關(guān)或 2線接近開關(guān) (BERO)。它用于不帶附加放大器的模擬執(zhí)行元件和傳感器，可以將擴(kuò)展過程中的模擬信號轉(zhuǎn)化為 S7— 300 內(nèi)部處理用的數(shù)字信號。其選擇準(zhǔn)則是電源模塊的輸出功率必須大于 CPU模塊與所有 I／ O 模塊之和，并且要有 30％左右的余量。當(dāng)主機(jī)停下來時，送卷紙電機(jī)不應(yīng)馬上停止，必須經(jīng)過～段延時后再停，否則將會出現(xiàn)下紙道短時缺紙或紙道堵塞的現(xiàn)象，影響主電機(jī)的再次啟動。然后徑向電機(jī)反轉(zhuǎn)，夾緊裝置松開，同時軸向電機(jī)反轉(zhuǎn)，使夾鉗機(jī)構(gòu)退回的原位。是重力和氣壓力的合力，該力 是一個恒定的力，調(diào)節(jié)輥所受到的向上的力則是包裝紙的張力 T1和 T2。當(dāng)信號 e(t)進(jìn)入自適應(yīng)控制回 路后，經(jīng)運(yùn)算產(chǎn)生適當(dāng)?shù)恼{(diào)整作用，直接改變控制器的參數(shù)，從而使系統(tǒng)的輸出 Y(t)逐步與模型輸出 Ym(t)接近，直到 y(t)=ym(t)即偏差信號 e(t)=O，自適應(yīng)調(diào)整過程就自動停止，控制器參數(shù)也就自動整定完畢。 ProfibusDP(Distributive Peripheral分布式外設(shè) )是 profibus的重要組成部分。 28 包裝機(jī)械設(shè)備的同步控制系統(tǒng)框圖 n”如圖 3— 10，機(jī)械動力一方面提供給產(chǎn)品供送系統(tǒng)，同時還提供給差速器，將差速器的輸出提供給包裝材料的供送 (無同步控制的設(shè)備是直接將機(jī)械動力傳輸給包裝材料的供送系統(tǒng) )。 上述原理可由圖 3— 12 實(shí)現(xiàn)。與非門的比較結(jié)果輸出給由 556 組成的兩個延時電路，這兩個延時電路的輸出分別控制伺服電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。 33 第四章 PLC 的軟件設(shè)計 PLC 基于計算機(jī)，但不等同于計算機(jī)。 I／ O電路是很多的，每一輸入點(diǎn)或輸出點(diǎn)都要有一個 I或 0 電路。這樣，用戶所要編的程序只是，內(nèi)存中輸入映射區(qū)到輸出映射區(qū)的的變換 ，特別是怎么按輸入的時序變換成輸出的時序。顯然，中斷方式和掃描方式是不同的。在子菜單中，可以選擇要生成的塊的類型 (如：數(shù)據(jù)塊DB，功能 FC，功能塊 FCB，組織塊 OB或變量表 VAT)。另外，可以從可編程控制器中上載一個工作站，或從一個 S7CPU中上載塊到 PG／ PC。 “ ，如表 41所示。用戶程序?qū)γ看?FC 調(diào)用提供新參數(shù)，由于 FC 塊處理數(shù)據(jù)的不同方法，一個 FC 比 FB 需要 CPU處理開銷較少。 PLC 的 CPU中的操作系統(tǒng)在系統(tǒng)啟動后將連續(xù)執(zhí)行 OBl，完成用戶程序?qū)崿F(xiàn)實(shí)際的控制。 表 41 程序塊的分類和功能 程 序 塊 系統(tǒng)程序塊 系統(tǒng)功能 SFC 支持設(shè)置模塊參數(shù)、數(shù)據(jù)通訊和拷貝等功能 系統(tǒng)功能 SFB 操作系統(tǒng)功能的一部分，需與背景數(shù)據(jù)塊一同使用 系統(tǒng)功能 SDB 由 STEP7 各種工具產(chǎn)生的程序存儲區(qū)，存 儲有組態(tài)和通信連接的各項參數(shù) 用戶程序塊 邏輯塊 組織塊 OB CPU 與用戶程序的接口 功能塊 FB 與背景塊一同使用，調(diào)用后數(shù)據(jù)可保持 功能 FC 無背景數(shù)據(jù)塊，調(diào)用后數(shù)據(jù)不能保持 數(shù) 據(jù) 塊DB 全局?jǐn)?shù)據(jù)塊 可被程序所有邏輯塊使用 背景數(shù)據(jù)塊 與特定功能塊對應(yīng)使用，提供數(shù)據(jù)存儲空間 1．組織塊 (OB)：提供 CPU操作系統(tǒng)與用戶程序的接口。為使編程更容易 ，語句表已擴(kuò)展到包括一些高層語言結(jié)構(gòu) (例如，結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的訪問和塊參數(shù) )。 在完成組態(tài)，參數(shù)賦值，程序創(chuàng)建和建立在線連接后，可以下載整個用戶程序或個別塊到一個可編程控制器。在組態(tài)硬件時，可經(jīng)借助于模板樣本對可編程控制器中的 CPU及各模板進(jìn)行定義，通過雙擊站來 36 啟動硬件組態(tài)的應(yīng)用程序。 35 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。這個區(qū)的每一對應(yīng)位 (bit)稱之為輸入繼電器 ,或稱軟接點(diǎn)。 可靠物理實(shí)現(xiàn)主要靠輸入 (input)及輸出 (output)電路。如果伺服電機(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。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。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。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。 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。 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 24 不到滿意的控制效果。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。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。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，因為它們屬于附屬設(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。 電源模塊 PS307(5A)及其容量計算， 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。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。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) 13 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。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。上位機(jī)完成監(jiān)測數(shù)據(jù)的存貯、處理與輸出，以圖形或表格形式對現(xiàn)場進(jìn)行動態(tài)模擬顯示、分析限值或報警信息，驅(qū)動打印機(jī)實(shí)時打印各種圖表。工件從 1號工位裝入；在 2號工位由夾鉗機(jī)構(gòu)完成