基于plc的小型包裝機控制系統(tǒng)設(shè)計(編輯修改稿)
2025-07-03 22:47 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 大提高了集成效率[13]。糖果機的發(fā)展方興未艾，“多功能一體化”是糖果包裝機的發(fā)展趨勢。在糖果機的控制系統(tǒng)設(shè)計中，如果采用組態(tài)軟件和PLC控制系統(tǒng)相結(jié)合，通過計算機全真模擬被控對象，在計算機上對整個PLC控制系統(tǒng)進行模擬調(diào)試，在仿真狀態(tài)中直觀地對PLC控制系統(tǒng)程序的錯誤和缺陷進行檢測和修正，待程序完全正確時，再進行現(xiàn)場實際聯(lián)機調(diào)試，將大大提高現(xiàn)場調(diào)試的效率，降低系統(tǒng)調(diào)試的費用和風(fēng)險[14]。 主要研究目的及任務(wù)本設(shè)計結(jié)合某塊狀糖果包裝機的動作流程特點，以PLC技術(shù)為基礎(chǔ)，構(gòu)建設(shè)計完成糖果包裝機的控制系統(tǒng)設(shè)計方案，控制系統(tǒng)中的主要電路的設(shè)計，實現(xiàn)系統(tǒng)的自動化、智能化。其中應(yīng)該完成的具體任務(wù)包括以下幾點：(1)查閱相關(guān)文獻資料，了解糖果包裝機的工藝特點；(2)熟悉工藝流程后，根據(jù)其確定控制系統(tǒng)設(shè)計方案；(3)對控制系統(tǒng)所用的設(shè)備進行選型；(4)根據(jù)所選設(shè)備繪制相關(guān)的外部接線圖； (5)利用GXdeveloper軟件進行編程；(6)利用組態(tài)軟件對程序進行調(diào)試，監(jiān)控。2 糖果包裝機系統(tǒng)分析及控制系統(tǒng)總體設(shè)計 糖果包裝機生產(chǎn)工藝概述。 工藝流程圖裸糖經(jīng)過流水線到達糖果包裝機，當(dāng)位于糖果包裝機入口出的光電傳感器檢測到有裸糖到來時，控制推搪的電磁閥得電，推搪機構(gòu)動作，當(dāng)糖果運行到限位開關(guān)1處，控制糖紙轉(zhuǎn)盤電磁閥得電，糖紙轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，按照預(yù)先設(shè)定的步驟進行包糖動作。包糖結(jié)束后，糖果運行到限位開關(guān)2處，控制截斷粘合的電磁閥得電，該機構(gòu)下降動作，把包裝紙截斷，粘合之后，糖果經(jīng)傳送帶傳送至成品糖庫。在傳送過程中，由于傳送帶的楔形擠壓作用，糖紙粘合完成，同時也對其進行了更好的整形。另外，在運行過程中出現(xiàn)變頻器故障、斷紙缺紙故障時，系統(tǒng)都會指示出來并停止動作。在傳送帶上如果有糖果，繼續(xù)執(zhí)行此過程；如果沒有糖果，則等待；如果等待時間超過10s，傳送帶停止運行。 糖果包裝機控制要求 PLC控制系統(tǒng)選擇控制系統(tǒng)和遠程I/O控制系統(tǒng)。由于糖果包裝機的控制對象相對集中，主要有變頻器控利用PLC可以構(gòu)成多種控制系統(tǒng)：單機控制系統(tǒng)，集中控制系統(tǒng)，分散型控制等，因此選擇集中控制系統(tǒng)。集中控制系統(tǒng)模型如圖所示。各被控對象直接與PLC的I/O口相連接，進行通信、控制[18]。 集中控制系統(tǒng)模型 系統(tǒng)運行方式糖果包裝機的運行，采用自動運行和手動運行方式：(1)手動運行：可以用按鈕對包裝機的各個部分進行單獨控制，便于調(diào)機，主要用于故障的檢修與恢復(fù)。(2)自動運行:按下啟動按鈕，系統(tǒng)即開始連續(xù)、協(xié)調(diào)、周期性地完成各包裝動作，直到系統(tǒng)接收到停止運行信號。與運行方式對應(yīng)的是停止運行方式。糖果包裝機的停止運行方式包括正常 停運、暫時停運、緊急停運三種：(1)正常停運是按下該開關(guān)后，各機械動作停止，傳送帶停止傳送。(2)暫時停運指按下該開關(guān)后，特殊繼電器M8034得電，全部輸出繼電器失電，動作停止；將開關(guān)斷開后，M8034失電，輸出繼電器恢復(fù)到原來狀態(tài)，小車繼續(xù)運行。(3)緊急停運是指用開關(guān)將PLC的輸出電路的電源切斷，直接斷開接觸器，這種方式比較可靠。 設(shè)計系統(tǒng)流程圖按照所查閱的糖果包裝機工藝，可設(shè)計控制控制系統(tǒng)流程圖。 系統(tǒng)流程圖3 糖果包裝機控制系統(tǒng)硬件設(shè)計與選型 PLC的選型PLC基于計算機，但不等同于計算機。普通計算機進行入出信息變換，多只考慮信息本身，信息的入出，只要人機界面好就行了。而PLC則還要考慮信息入出的可靠性、實時性以及信息的使用等問題。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。PLC與通用計算機控制系統(tǒng)之間的區(qū)別是：PLC是專門為工業(yè)控制而設(shè)計的，而通用計算機是專門為科學(xué)計算和數(shù)據(jù)處理設(shè)計的[19]。盡管二者都采用了計算機系統(tǒng)，但是二者設(shè)計的出發(fā)點不同，因而他們在結(jié)構(gòu)上也有很大差別，使用對象和使用環(huán)境也有所不同。PLC抗干擾能力強，能適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場的溫度、濕度及相當(dāng)程度的振動。其輸入/輸出采用光電隔離技術(shù)或其它隔離技術(shù)，并配有輸出繼電器或輸出晶體管等輸出部件，由于這些輸出部件能夠直接承受較大的負載，因此它們可以直接驅(qū)動小型電機等負載[20]。PLC使用專門的面向工業(yè)對象的編程語言，使程序的編制和修改都非常方便。而通用計算機，它的輸出信號通常都需要數(shù)模轉(zhuǎn)換并放大后才能驅(qū)動工業(yè)負載。FX2N系列是FX系列PLC家族中最先進的系列[21]。由于FX2N系列具備如下特點：最大范圍的包容了標(biāo)準(zhǔn)特點、程式執(zhí)行更快、全面補充了通信功能、適合世界各國不同的電源以及滿足單個需要的大量特殊功能模塊，它擁有無以匹及的速度、高級的功能、邏輯選件以及定位控制等特點，F(xiàn)X2N是從16到256路輸入輸出的多種應(yīng)用的選擇方案[22]。產(chǎn)品特點[23]:(1)節(jié)省空間：其體積僅相當(dāng)于以前ans系列PLC的60%；(2)節(jié)省配線：優(yōu)越的模塊插口設(shè)置可節(jié)省配線時間和空間；(3)安裝靈活：有多種主基板和擴展基板供選擇；(4) 強大的網(wǎng)絡(luò)功能：相比前產(chǎn)品更為支持cclink，在軟件Gxdeveloper的設(shè)置下，可以方便地使用cclink模塊，減小編程時間。并且支持modbus，profibus，devicenet，asi，太網(wǎng)等等；(5)高性能模塊：提供有多種特殊功能模塊，功能更為強大。并且有相關(guān)設(shè)置軟件，編程及調(diào)試更加方便。根據(jù)分析，以及I/O點數(shù)確定并按20%30%備用量原則，選擇三菱FX2N48MR。它含有24個輸入點，24個輸出點，且為繼電器輸出。 I/O點數(shù)確定通過對工藝流程分析，確定了該系統(tǒng)的I/O點數(shù)，其中系統(tǒng)啟動控制按鈕和系統(tǒng)停止控制按鈕為點動按鈕，按下后不保持，軟件中通過置位復(fù)位控制系統(tǒng)的順序啟動和停止。由于所選三菱系列PLC地址順序以8進制編號。、輸出繼電器的分配情況。 PLC I/O分配表輸入項目名稱對應(yīng)輸入地址光電開關(guān)X0推搪開關(guān)X1糖紙轉(zhuǎn)盤開關(guān)X2限位開關(guān)SQ1X3噴膠截斷X4限位開關(guān)SQ2X5啟動X6停止X7連續(xù)/單周X10暫停X11手動X12變頻器故障X13缺紙斷紙X14截斷上限位X15截斷下限位X16 (續(xù)表 )輸出項目名稱對應(yīng)輸出地址電動機啟動Y0推搪電磁閥Y1糖紙轉(zhuǎn)盤電磁閥Y2噴膠截斷電磁閥Y3變頻器故障指示燈Y4缺紙斷紙指示燈Y5上限位指示燈Y6下限位指示燈Y7 系統(tǒng)主要器件的選擇系統(tǒng)采用PLC進行集中控制。主要的控制器件包括：PLC、變頻器等。表 Y2100L14三相異步電機主要技術(shù)參數(shù)型號額定功率滿載時堵轉(zhuǎn)電流堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩KW轉(zhuǎn)速(r/min)電流(A)效率(%)功率因數(shù)(cos)額定電流Ist/IN額定轉(zhuǎn)矩Tst/TN額定轉(zhuǎn)矩TM/TNY210
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