基于plc糖果包裝機(jī)控制系統(tǒng)(編輯修改稿)
2025-07-24 18:23 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 關(guān)輸入量有：（1）啟動(dòng)/停止信號(hào)（2）色標(biāo)信號(hào)（3）糖果生產(chǎn)線上行程開關(guān)（4）包裝后的糖果輸送線上的行程開關(guān)（5）自動(dòng)/手動(dòng)開關(guān)（6）變頻器復(fù)位開關(guān)（7）噴膠開關(guān)（8）急停按鈕（9）色標(biāo)開關(guān)（10）光電碼盤（11）速度調(diào)節(jié)（12）壓縮空氣開關(guān)輸出量有：（1）急停指示燈（2）無(wú)紙斷紙指示燈（3）色標(biāo)補(bǔ)差信號(hào)燈（4）產(chǎn)品過大信號(hào)燈（5）強(qiáng)行送紙指示燈（6）色標(biāo)狀態(tài)指示樓上（7）噴膠開啟狀態(tài)指示燈（8）步進(jìn)電機(jī)控制器（9）急?？刂菩盘?hào)（10）電磁閥2 輸出信號(hào)都是一些開關(guān)輸出信號(hào)，如主電機(jī)驅(qū)動(dòng)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)等，這些信號(hào)經(jīng)功率放大驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的包裝執(zhí)行機(jī)構(gòu)。人機(jī)界面使用RS232口進(jìn)行通訊，變頻器使用RS485口進(jìn)行通訊。 控制系統(tǒng)方式選擇現(xiàn)在比較成熟的控制技術(shù)有兩種：一種是分散控制系統(tǒng)，它的簡(jiǎn)稱是DCS，另一種是PLC控制系統(tǒng)。PLC控制系統(tǒng)和DCS控制系統(tǒng)相比，用PLC比用DCS，其成本要低一些（大約能省40%左右）。PLC沒有特定的操作站，比較靈活，軟件和硬件是可以相互通用的，所以生產(chǎn)成本比較低，符合現(xiàn)在的生產(chǎn)要求。PLC的控制器，可以接收幾千個(gè)I/O點(diǎn)（最多可達(dá)8000多個(gè)I/O）。如果系統(tǒng)被控對(duì)象主要是設(shè)備連鎖、回路很少，采用PLC控制系統(tǒng)較為合適。因此在糖果包裝機(jī)的控制系統(tǒng)方式的選擇上，采用PLC控制系統(tǒng)。糖果包裝機(jī)的控制對(duì)象相對(duì)集中，主要有變頻器控利用PLC可以構(gòu)成多種控制系統(tǒng)：集中控制系統(tǒng)，單機(jī)控制系統(tǒng)，分散型控制、包裝紙位置調(diào)整、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制等，因此我們選擇集中控制系統(tǒng)。集中控制系統(tǒng)模型如圖所示。各被控對(duì)象直接與PLC的I/O口相連接，進(jìn)行通信、控制。為提高系統(tǒng)抗干擾能力，在硬件方面，交流電源增加濾波裝置，輸入信號(hào)進(jìn)行光電隔離，并遠(yuǎn)離強(qiáng)電布線。信號(hào)采用屏蔽線傳輸，為了消除、減弱共模和瞬變干擾，我們采用放射性一點(diǎn)接地等措施。控制對(duì)象B控制器控制對(duì)象A 控制對(duì)象C 圖232 集中控制系統(tǒng)模型圖糖果包裝機(jī)的運(yùn)行我們有自動(dòng)運(yùn)行和手動(dòng)運(yùn)行兩種方式。與運(yùn)行方式對(duì)應(yīng)的是停止運(yùn)行方式。糖果包裝機(jī)的停止運(yùn)行方式包括正常停運(yùn)、暫時(shí)停運(yùn)、緊急停運(yùn)三種。包裝機(jī)控制要求：手動(dòng)運(yùn)行：可以用按鈕對(duì)包裝機(jī)的各個(gè)部分進(jìn)行單獨(dú)控制，便于工作人員調(diào)機(jī)，主要用于故障的檢修與恢復(fù)。自動(dòng)運(yùn)行:按下啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)就會(huì)開始連續(xù)、協(xié)調(diào)、周期性地完成各包裝動(dòng)作，直到系統(tǒng)出現(xiàn)問題或者接收到停止運(yùn)行信號(hào)才會(huì)停止。3 糖果包裝機(jī)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與選型 主要器件的選型系統(tǒng)采用PLC進(jìn)行集中控制。該異步電動(dòng)機(jī)具有功能強(qiáng)大、效率高、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大等優(yōu)點(diǎn)。電機(jī)的參數(shù)如表所示型號(hào)額定功率滿載時(shí)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/TNY2 IP54143080 圖311 Y2IP54三相異步電機(jī)主要參數(shù) 整個(gè)控制系統(tǒng)需要控制器件有：臺(tái)達(dá)PLC、變壓器、VFDM變頻器、步進(jìn)電機(jī)及其控制器等。 PLC的選型系統(tǒng)主要為開關(guān)量控制，經(jīng)我們的分析，共有16個(gè)開關(guān)輸入量，16個(gè)開關(guān)輸出量。要選擇PLC型號(hào)，我們要根據(jù)輸入輸出信號(hào)的數(shù)量、類型、控制要求，同時(shí)按I/O點(diǎn)數(shù)20％～30％的備用量原則，系統(tǒng)才選用了臺(tái)達(dá)DVP64EH型整體式PLC作為核心控制。DVP64EH跟其他控制器不一樣，它是一款可擴(kuò)充的高性能型主機(jī)，具有高速度、高性能的小型PLC，在現(xiàn)代工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)廣泛，有32個(gè)輸入點(diǎn)、32個(gè)輸出點(diǎn)，同時(shí)擁有我們常用的兩種通訊接口RS23RS485，完全能滿足這個(gè)裝置控制要求。 I/O地址分配 臺(tái)達(dá)DVP系列PLC地址順序以8進(jìn)制編號(hào)。輸入繼電器、輸出繼電器的分配情況如下。 圖313 PLC的I／O分配表輸入項(xiàng)目名稱 對(duì)應(yīng)輸入地址 輸出項(xiàng)目名稱 對(duì)應(yīng)輸出地址編碼器A相輸入 X0 步進(jìn)電機(jī)PLS Y0編碼器B相輸入 X1 步進(jìn)電機(jī)DIR Y1編碼器Z相輸入 X2 步進(jìn)電機(jī)FREE Y2啟動(dòng) X4噴膠電磁閥 Y3停止 X5 運(yùn)行指示 Y4手動(dòng)/自動(dòng) X6色標(biāo)補(bǔ)償 Y5色標(biāo)開關(guān) X7缺紙斷紙 Y6強(qiáng)行送紙 X10產(chǎn)品過大指示 Y7壓縮空氣 X11 送紙電磁閥 Y10變頻器故障 X12推糖電磁閥1 Y11色標(biāo)傳感器 X13變頻器繼電器 Y12來(lái)料檢測(cè) X14壓縮空氣繼電器 Y13皺紙檢測(cè) X15 送紙電磁閥 Y14斷紙開關(guān) X16 推糖電磁閥2 Y15產(chǎn)品過大輸入 X17 壓縮空氣電磁閥 Y16故障復(fù)位 X20變頻器故障 Y17 變頻器的選擇 由于糖果控制系統(tǒng)對(duì)速度控制精度要求較高，屬于輕載。我們知道主電機(jī)的運(yùn)行速度快慢直接影響包裝機(jī)的速度，所以，控制了主電機(jī)的速度也就控制了包裝機(jī)的運(yùn)行速度。變頻調(diào)速是最經(jīng)濟(jì)、可靠的調(diào)速方式。分析主電機(jī)的功率。再加上光電編碼器與PLC、變頻器組成的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，進(jìn)一步提高了包裝速度的精度。PLC通過RS485與變頻器進(jìn)行通訊。 圖314 變頻器操作面板顯示部位顯示輸出的頻率、電流、線速度、異常內(nèi)容、設(shè)定功能時(shí)的數(shù)據(jù)及其參數(shù)No RUN（運(yùn)行）是變頻器運(yùn)行的鍵 STOP（停止）使變頻器運(yùn)行停止的鍵 MODE（模式）切換“輸出頻率電流顯示”，“頻率設(shè)定監(jiān)控”等各種模式以及將數(shù)據(jù)顯示切換為模式顯示所用的鍵 SET（設(shè)定）切換模式和數(shù)據(jù)顯示以及存儲(chǔ)數(shù)據(jù)所用的鍵。在“輸出頻率電流顯示模式”下，進(jìn)行頻率顯示和電流顯示的切換 UP（上升）改變數(shù)據(jù)或輸出頻率以及利用操作板使其正轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)，用于設(shè)定正轉(zhuǎn)方向 DOWN（下降）改變數(shù)據(jù)或輸出頻率以及利用操作板使其反轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)，用于設(shè)定反轉(zhuǎn)方向 頻率設(shè)定鈕用操作板設(shè)定運(yùn)行頻率而使用的旋鈕 圖314 操作面板功能 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器選擇步進(jìn)電機(jī)的功能是一種專門用于位置和速度精確控制的特種電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)的最大特點(diǎn)是其“數(shù)字性”，步進(jìn)電機(jī)在對(duì)于控制器發(fā)過來(lái)的每一個(gè)脈沖信號(hào)，其驅(qū)動(dòng)器的推動(dòng)下運(yùn)轉(zhuǎn)一個(gè)固定角度，具有慣量低、精度定位高、無(wú)累積誤差、控制簡(jiǎn)單，成本低(相對(duì)于伺服)、電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器不易損壞等特點(diǎn)，非常適合于微電腦和PLC控制。步進(jìn)電機(jī)在糖果包裝機(jī)系統(tǒng)中用于糖果包裝紙的精確定位，當(dāng)糖果包裝紙位置不合適時(shí)，色標(biāo)傳感器發(fā)出信號(hào)，PLC根據(jù)信號(hào)發(fā)出脈沖給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器對(duì)包裝紙進(jìn)行色標(biāo)補(bǔ)償，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)前后拖動(dòng)，不斷調(diào)整包裝紙的位置，保證糖果包裝的質(zhì)量。糖果包裝機(jī)步進(jìn)電機(jī)保持轉(zhuǎn)矩為12，系統(tǒng)中選用深圳步進(jìn)電機(jī)公司兩相步進(jìn)電機(jī)110系列中的2S110Q03999型步進(jìn)電機(jī)，使用2H1080型步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器對(duì)其進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。該型電動(dòng)機(jī)的基本技術(shù)數(shù)據(jù)如表所示?！? 圖315 2S110Q03999型步進(jìn)電機(jī)基本技術(shù)參數(shù)整步步距角（度）靜態(tài)相電流（A）相電阻（）相電感（mH）保持轉(zhuǎn)矩（）阻尼扭矩（）最大軸向負(fù)載（N）最大徑向負(fù)載（N）60220 2H1080型步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器是兩相雙極整半步型步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。它的特點(diǎn)是高性價(jià)比，高速力矩大，相應(yīng)快，光隔離拆分信號(hào)輸入，靜
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