【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 自動(dòng)報(bào)警停車。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)根據(jù)印刷機(jī)的作業(yè)要求，設(shè)計(jì)印刷機(jī)的主電路，以及運(yùn)轉(zhuǎn)控制、寸動(dòng)控制、定轉(zhuǎn)控制、送紙控制、裁紙控制、吸風(fēng)控制的控制電路，進(jìn)行器件選型，并編制相關(guān)的 PLC 程序 . 全自動(dòng)高速不干膠商標(biāo)機(jī)的工作原理 印刷機(jī)進(jìn)行印刷整個(gè)過(guò)程是由 PLC 進(jìn)行控制的，在此系統(tǒng)中電氣與機(jī)械相配合，來(lái)完成不干膠商標(biāo)印刷機(jī)的印刷工作。送紙電機(jī)，印刷主 電機(jī)，吸風(fēng)電機(jī)，上光電機(jī)，裁紙電機(jī)等都是通過(guò) PLC 對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)圖 12 不干膠商標(biāo)印刷機(jī)實(shí)物圖 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 的動(dòng)作，套印，上光等機(jī)械部分則是通過(guò)聯(lián)軸器與主電機(jī)相連完成相應(yīng)的程序。 全自動(dòng)不干膠商標(biāo)機(jī)的 控制功能： 1） 運(yùn)轉(zhuǎn)控制――實(shí)現(xiàn)對(duì)印刷紙張的拉料、商標(biāo)紙的多色套印、商標(biāo)紙的覆膜上光、半成品膜切以及膜切后的邊角料排廢，進(jìn)行全自動(dòng)印刷和印張計(jì)數(shù)。 2) 寸動(dòng)控制――用于印刷機(jī)出廠前或維修時(shí)的手動(dòng)調(diào)試，調(diào)節(jié)印刷時(shí)印刷機(jī)的機(jī)械位置配合關(guān)系以及系統(tǒng)動(dòng)作的協(xié)調(diào)性。 3) 定轉(zhuǎn)控制――用于印刷機(jī)換膜以及上色輪清洗時(shí)，使印刷機(jī)處于一個(gè)特殊位置，每 按定轉(zhuǎn)按鈕一次，印刷機(jī)完成一次印刷動(dòng)作并停于此特殊位置。 4) 送紙控制――為印刷機(jī)提供自動(dòng)送紙功能，防止拉料時(shí)阻力過(guò)大，造成套印錯(cuò)位而使圖紙模糊。 5)裁紙控制――實(shí)現(xiàn)商標(biāo)紙成品自動(dòng)裁切，用戶可以根據(jù)需要設(shè)定裁切方式，一旦裁切條件滿足，裁刀落下完成裁切并自動(dòng)記錄裁切次數(shù)。 6)吸風(fēng)控制――當(dāng)印刷紙?jiān)诠ぷ髋_(tái)面上移動(dòng)時(shí)，通過(guò)吸風(fēng)增加印刷紙的附著力。 系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 思路 全自動(dòng)不干膠商標(biāo)印刷機(jī) 的 三 大支柱是 離合器、接近開(kāi)關(guān) 和程序控制器。 全自動(dòng)不干膠商標(biāo)印刷機(jī) 用傳感裝置有 電感式接近開(kāi)關(guān)、光敏傳感器 。 程序 控制器是 全自動(dòng)不干膠商標(biāo)印刷機(jī) 的核心部件， 全自動(dòng)不干膠商標(biāo)印刷機(jī) 在工作過(guò)程中， 印刷機(jī)的送紙、吸風(fēng)、印刷、覆膜、裁切等功 能的實(shí)現(xiàn)，均由程序控制器控制。 全自動(dòng)不干膠商標(biāo)印刷機(jī)的 自動(dòng)控制系統(tǒng)，通過(guò)中央控制器控制 送紙電機(jī) 、 主馬達(dá) 、 上光電機(jī) 、 裁紙電機(jī)等 實(shí)現(xiàn) 送紙、印刷、上光、裁切 等工作，并實(shí)現(xiàn)多種安全保護(hù)功能 。全自動(dòng)不干膠商標(biāo)印刷機(jī) 的自動(dòng)化控制采用可編程控制器（ PLC）來(lái)實(shí)現(xiàn)。 220V 交流電經(jīng)變頻器，再經(jīng)變頻器變成三相交流電接 的主馬達(dá)，由 PLC 控制離合器動(dòng)作，從而使得主馬達(dá)與套印機(jī)械部分有機(jī)結(jié)合，完成湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 套 印動(dòng)作。 印刷送紙過(guò)程，送紙電機(jī)為單相感應(yīng)式電機(jī)，采用電子控制電路進(jìn)行調(diào)速，同時(shí)與點(diǎn)動(dòng)延時(shí)送紙控制方式互相配合完成送紙。套印一次，印刷凸塊靠近電感式接近開(kāi)關(guān)一次，從而記錄印刷的張數(shù)。當(dāng)套印完成，紙張經(jīng)過(guò)光電傳感器，光電傳感器會(huì)切斷離合器電路，使得傳送帶停止動(dòng)作，從而控制上光電機(jī)工作，對(duì)紙張進(jìn)行覆膜。在裁紙電路中，這里采用了兩個(gè)接近開(kāi)關(guān)，記錄一次裁切的紙張采用了光電傳感器，紙張經(jīng)過(guò)一次，光電傳感器動(dòng)作一次，是得計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)一次，當(dāng)達(dá)到裁切的張數(shù)， PLC 會(huì)控制裁紙電機(jī)進(jìn)行動(dòng)作，控制裁刀裁切一次，此時(shí)電感式接近開(kāi)關(guān) 進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作，知道達(dá)到需完成的數(shù)量， PLC 驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的指示燈進(jìn)行提醒。斷開(kāi)裁紙電機(jī)。 全自動(dòng)不干膠商標(biāo)印刷機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則： （ 1）與生產(chǎn)工藝結(jié)合緊密 每個(gè)控制系統(tǒng)都是為完成一定的生產(chǎn)過(guò)程，各種不同的生產(chǎn)工藝要求，就對(duì)應(yīng)有不同控制功能，即使是相同的生產(chǎn)過(guò)程，由于各設(shè)備工藝參數(shù)的差異，控制實(shí)現(xiàn)的方式也就不盡相同。各種控制邏輯、控制運(yùn)算都是由生產(chǎn)工藝決定的。程序設(shè)計(jì)人員必須嚴(yán)格遵守生產(chǎn)工藝的具體要求設(shè)計(jì)應(yīng)用軟件，不能隨心所欲。 （ 2）與硬件控制系統(tǒng)結(jié)合緊密 因?yàn)橛布到y(tǒng)可采用不同廠家的不同系 列所以軟件系統(tǒng)就隨之而變，不肯能采用一種語(yǔ)言形式進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。 （ 3）設(shè)計(jì)人員需要具備計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化控制方面的重 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 第 2 章 PLC 的歷史和發(fā)展 PLC 的定義 PLC 即可編程控制器（ Programmable logic Controller，是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在 1987 年國(guó)際電工委員會(huì)（ International Electrical Committee）頒布的 PLC 標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì) PLC 做了如下定義： “PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可 以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。 PLC 及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則 。 PLC 的組成部分 CPU 運(yùn)算和控制中心 起 “心臟 ”作用。 縱：當(dāng)從編程器輸入的程序存入到用戶程序存儲(chǔ)器中，然后 CPU 根據(jù)系統(tǒng)所賦予的功能（系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器的解釋編譯程序），把用戶程序翻譯成 PLC 內(nèi)部所認(rèn)可的用戶編譯程序。 橫：輸入狀態(tài)和輸入 信息從輸入接口輸進(jìn)， CPU 將之存入工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中或輸入映象寄存器。然后由 CPU 把數(shù)據(jù)和程序有機(jī)地結(jié)合在一起。把結(jié)果存入輸出映象寄存器或工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，然后輸出到輸出接口、控制外部驅(qū)動(dòng)器。 組成： CPU 由控制器、運(yùn)算器和寄存器組成。這些電路集成在一個(gè)芯片上。 CPU 通過(guò)地址總線、數(shù)據(jù)總線與 I/O 接口電路相連接。 存儲(chǔ)器 具有記憶功能的半導(dǎo)體電路。 分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器。 系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器用以存放系統(tǒng)程序，包括管理程序，監(jiān)控程序以及對(duì)用戶程序做編譯處理的解釋編譯程序。由只讀存儲(chǔ)器、 ROM 組成。廠家使用的，內(nèi)容不可更改，斷電不消失。 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 用戶存儲(chǔ)器：分為用戶程序存儲(chǔ)區(qū)和工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。由隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（ RAM）組成。用戶使用的。斷電內(nèi)容消失。常用高效的鋰電池作為后備電源，壽命一般為 3~5 年。 輸入 /輸出接口 （ 1）輸入接口 ： 光電耦合器由兩個(gè)發(fā)光二極度管和光電三極管組成。 發(fā)光二級(jí)管：在光電耦合器的輸入端加上變化的電信號(hào)，發(fā)光二極管就產(chǎn)生與輸入信號(hào)變化規(guī)律相同的光信號(hào)。 光電三級(jí)管：在光信號(hào)的照射下導(dǎo)通，導(dǎo)通程度與光信號(hào)的強(qiáng)弱有關(guān)。在光電耦合器的線性工作區(qū)內(nèi)，輸出信號(hào)與 輸入信號(hào)有線性關(guān)系。 輸入接口電路工作過(guò)程：當(dāng)開(kāi)關(guān)合上，二極管發(fā)光，然后三極管在光的照射下導(dǎo)通，向內(nèi)部電路輸入信號(hào)。當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，二極管不發(fā)光，三極管不導(dǎo)通。向內(nèi)部電路輸入信號(hào)。也就是通過(guò)輸入接口電路把外部的開(kāi)關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)化成 PLC 內(nèi)部所能接受的數(shù)字信號(hào)。 （ 2）輸出接口 PLC 的繼電器輸出接口電路 工作過(guò)程：當(dāng)內(nèi)部電路輸出數(shù)字信號(hào) 1，有電流流過(guò)，繼電器線圈有電流，然后常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，提供負(fù)載導(dǎo)通的電流和電壓。當(dāng)內(nèi)部電路輸出數(shù)字信號(hào) 0，則沒(méi)有電流流過(guò)，繼電器線圈沒(méi)有電流，然后常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，斷開(kāi)負(fù)載的電流或電壓。也就是通過(guò)輸出接口電路把內(nèi)部的數(shù)字電路化成一種信號(hào)使負(fù)載動(dòng)作或不動(dòng)作。 三種類型： 繼電器輸出：有觸點(diǎn)、壽命短、頻率低、交直流負(fù)載 晶體管輸出：無(wú)觸點(diǎn)、壽命長(zhǎng)、直流負(fù)載 晶閘管輸出：無(wú)觸點(diǎn)、壽命長(zhǎng)、交流負(fù)載 編程器 編程器分為兩種，一種是手持編程器，方便。我們實(shí)驗(yàn)室使用的就是手 持編程器。二種是通過(guò) PLC 的 RS232 口。與計(jì)算機(jī)相連。然后敲擊鍵盤。通過(guò) NSTPGR湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 軟件（或 WINDOWS 下軟件）向 PLC 內(nèi)部輸入程序。 PLC 的特點(diǎn) 1 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。 PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的 F 系列 PLC 平均無(wú)故障時(shí)間高達(dá)30 萬(wàn)小時(shí)。一些使用冗余 CPU 的 PLC 的平均無(wú)故障工作時(shí)間則更長(zhǎng)。從PLC 的機(jī)外電路來(lái)說(shuō)，使用 PLC 構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼 電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開(kāi)關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外， PLC 帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除 PLC 以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。 2 配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng) PLC 發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代 PLC 大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域 。近年來(lái) PLC 的功能單元大量涌現(xiàn)，使 PLC 滲透到了位置控制、溫度控制、 CNC 等各種工業(yè)控制中。加上 PLC 通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用 PLC 組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 3 易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 PLC 作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用 PLC 的少量開(kāi)關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開(kāi)了 方便之門。 4 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造 PLC 用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來(lái)。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。這很適合多品種、湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。 5 體積小，重量輕，能耗低 以超小型 PLC 為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于 100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想 由于可編程控制器具有操作方便、可靠 性高、體積小、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，故本系統(tǒng)選用了 西門子 公司生產(chǎn)的 S7200 作為控制核心。 根據(jù)印刷機(jī)的作業(yè)要求，系統(tǒng)控制功能由運(yùn)轉(zhuǎn)控制、寸動(dòng)控制、定轉(zhuǎn)控制、送至控制、裁紙控制、吸風(fēng)控制等部分組成。其中： 運(yùn)轉(zhuǎn)控制 —— 主要實(shí)現(xiàn)對(duì)印刷紙張的拉料、商標(biāo)紙的多色套印、商標(biāo)紙的覆膜上光、半成品膜切以及膜切后的邊角料排廢，進(jìn)行全自動(dòng)印刷和印張計(jì)數(shù)。 寸動(dòng)控制 —— 用于印刷機(jī)出廠前或維修時(shí)的手動(dòng)調(diào)試，調(diào)節(jié)印刷時(shí)印刷機(jī)的機(jī)械位置配合關(guān)系以及系統(tǒng)動(dòng)作的協(xié)調(diào)性。 定轉(zhuǎn)控制 —— 為了方便印刷機(jī)換膜以及上色輪清洗，在進(jìn)行以上工作時(shí)，印 刷機(jī)都必須處于一個(gè)特殊位置，定轉(zhuǎn)控制就是為此而設(shè)計(jì)，先在印刷機(jī)的聯(lián)動(dòng)軸上安裝一個(gè)接近開(kāi)關(guān)，通過(guò)寸動(dòng)方式調(diào)節(jié)好最佳位置，以后每按定轉(zhuǎn)按鈕一次，印刷機(jī)完成一次印刷動(dòng)作，檢測(cè)到這個(gè)固定位置后，停止工作。 送紙控制 —— 印刷機(jī)在自動(dòng)印刷過(guò)程中需要源源不斷地提供印刷紙，為了防止拉料時(shí)阻力過(guò)大，造成套印錯(cuò)位而使紙模糊，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了自動(dòng)送紙控制功能，當(dāng)印刷紙的張力達(dá)到一定程度，送紙機(jī)構(gòu)就點(diǎn)動(dòng)送紙一張。 裁紙控制 —— 商標(biāo)紙成品需要進(jìn)行裁切，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了自動(dòng)裁紙功能，用戶可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)裁切方式，一旦裁切條件滿足，裁刀落下完成 裁切并自動(dòng)記錄裁切次數(shù)。 吸風(fēng)控制 —— 是印刷機(jī)工作過(guò)程中的一個(gè)輔助控制環(huán)節(jié)，工作臺(tái)面上開(kāi)了很多小孔，這些小孔與吸風(fēng)管相連，當(dāng)印刷紙?jiān)诠ぷ髋_(tái)面上移動(dòng)時(shí)，通過(guò)吸風(fēng)管增加它的附著力。 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 第 3 章 硬件設(shè)計(jì)及工作原理 PLC 的選型 根據(jù)輸入輸出點(diǎn)數(shù)和系統(tǒng)所需，決定采用 西門子公司生產(chǎn)的 S7200 作為控制核心 圖 3— 1 西門子 S7200 CPU226 PLC 外觀圖 電磁離合器的結(jié)構(gòu)和工作原理 結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)（摩擦片式電磁離合器）： 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 電磁離合器的結(jié)構(gòu)圖如圖 1 所示，主要由激磁線圈 、鐵芯、銜鐵、摩擦片及聯(lián)接件等組成，一般采用直流 24V 作為電源。 動(dòng)作原理分析： 主軸 1 的花鍵軸端，裝有主動(dòng)摩擦片 2，她可以沿軸向自由移動(dòng)，因系花鍵聯(lián)接，將隨主動(dòng)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)摩擦片 3 與主動(dòng)摩擦片交替娤疊，其外緣凸起部分卡在與從動(dòng)齒輪 4 固定在一起的套筒 5 內(nèi)，因而從動(dòng)摩擦片可以隨同從動(dòng)齒輪，在主動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)它可以不轉(zhuǎn)，當(dāng)線圈 6 通電后，將摩擦片吸向鐵芯 7，銜鐵 8 也被吸住，僅僅壓住各摩擦片，依靠主、從動(dòng)摩擦片之間的摩擦力，使從動(dòng)齒輪隨主動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈斷電后，裝在內(nèi)外摩擦片之間的圈狀彈簧使 銜鐵和摩擦片復(fù)原，離合器即失去傳遞力矩的作用，線圈一端通過(guò)電刷和滑環(huán) 9 輸入直流電，另一端可接地