【導(dǎo)讀】成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活不可或缺的一種材料。BOPP薄膜從1962年以后，其年增長(zhǎng)率保持在12%～15%。薄膜的產(chǎn)量超過(guò)300萬(wàn)噸。目前，我國(guó)已經(jīng)引進(jìn)和自主研發(fā)了近百余條薄膜生產(chǎn)線，擁。有近50萬(wàn)噸的生產(chǎn)能力，可以生產(chǎn)多種質(zhì)量高，性能好的雙向拉伸塑料薄膜。膜拉伸生產(chǎn)線主要有擠出，鑄片，縱拉，橫拉，收卷等部分組成。在控制溫度下，利用縱拉快傳動(dòng)電機(jī)和縱拉慢。本課題就是塑料薄膜雙向拉伸機(jī)組縱向拉伸機(jī)控制裝置的研制。在熟悉整個(gè)塑料薄。控制，溫度采集采用熱電阻，溫度控制采用西門(mén)子閉環(huán)控制模塊FM355?？梢哉{(diào)節(jié)縱拉部分的升降輥，從而調(diào)節(jié)拉伸間隙，達(dá)到工藝要求。采用西門(mén)子PLC，西。門(mén)子變頻器，完成縱拉部分的設(shè)計(jì)。PLC程序，利用組態(tài)軟件wincc編寫(xiě)上位機(jī)軟件。

　　

【正文】 ； 縱拉拉伸輥； 跟緊輥傳動(dòng)； 跟緊輥移動(dòng)。 3 變頻器 6SE64402UD215AA1 1 穿片電 機(jī)。 4 制動(dòng)單元 6SE70180ES872DA0 1 5 制動(dòng)電阻 6SE70180ES872DC0 1 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 17 頁(yè) 共 37 頁(yè) 表 6 鋼芯塑料絕緣線允許載流 量（ A）最大電流值 1 4 6 10 16 25 25 18 22 30 40 50 75 100 130 30 17 20 28 37 47 70 93 121 35 15 19 25 33 43 64 85 110 40 14 17 23 30 38 57 76 99 表 7 銅導(dǎo)線的允許載流量 厚寬㎜ 3 20 4 30 4 40 5 50 6 60 載流量 200 350 460 630 830 平面雙向 拉伸聚薄膜生產(chǎn)線 縱拉部分電氣原理圖設(shè)計(jì) 及實(shí)現(xiàn) 硬件部分設(shè)計(jì)包括外部電路的設(shè)計(jì)，繪制電氣控制的總裝配圖和總接線圖，設(shè)計(jì)組件的裝配圖和接線圖，設(shè)計(jì)制作電氣控制柜，操作臺(tái)，進(jìn)行 PLC 的安裝和配線。 PLC的外圍電路包括 I/O 接口電路，電源電路，接地電路，執(zhí)行器的主電路和一些不進(jìn)入 PLC的控制保護(hù)電路?？刂票Ｗo(hù)電路包括為了提高控制可靠性的原繼電器接觸器控制系統(tǒng)的一些互鎖，限位零壓，過(guò)載等控制與保護(hù)環(huán)節(jié)，以及一些由非繼電器組成的電路。在采用 PLC 控制后，原繼電器接觸器電路的大部分都要互鎖。 采用 Protel99se 繪制 縱拉部分電氣原理圖。見(jiàn)附圖一、二 PLC 控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì) PLC 選用西門(mén)子 S7400。它的特點(diǎn)是運(yùn)算速度快，一個(gè)掃描周期小于 10ms；控制模板功能齊備、性能優(yōu)異、可擴(kuò)展性好、配件有保證。生產(chǎn)線中各種邏輯關(guān)系的運(yùn)算和控制以及壓力、張力、位置、溫度、拉伸比、速度鏈的控制均由 PLC 完成。 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則 （ 1）能夠滿足控制對(duì)象的工藝要求； （ 2）能夠照工藝流程的準(zhǔn)確并且可靠的工作； （ 3）能夠構(gòu)成簡(jiǎn)單、實(shí)用的系統(tǒng)； （ 4）系統(tǒng)易操作、調(diào)整、維護(hù)、檢修方便； （ 5）設(shè)計(jì)合理、經(jīng)濟(jì)、能夠 充分發(fā)揮 PLC 的控制的優(yōu)點(diǎn)； 選用 PLC 的依據(jù) （ 1）現(xiàn)場(chǎng)處于工業(yè)環(huán)境，而又要求控制系統(tǒng)具有較高的可靠性； （ 2）控制對(duì)象的工藝流程比較復(fù)雜，邏輯控制部分采用繼電器控制難度大； 環(huán)境溫度℃ 導(dǎo)線截面㎜ 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 18 頁(yè) 共 37 頁(yè) （ 3）輸入、輸出量以開(kāi)關(guān)為主，也可以有部分模擬量； （ 4）總線點(diǎn)數(shù)達(dá) 10 點(diǎn)以上就可以考慮選用 PLC； （ 5）有較大的工藝變化或控制系統(tǒng)擴(kuò)展的可能性； 圖 8 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟 （ 6）系統(tǒng)的調(diào)試比較方便，能夠在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行； （ 7）現(xiàn)場(chǎng)人員有條件掌握 PLC 技術(shù)； PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟 （ 1）對(duì)控制系統(tǒng)對(duì) 象進(jìn)行分析 在對(duì)一個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析設(shè)計(jì)之前，先 進(jìn)行調(diào)查，明確控制對(duì)象的工藝過(guò)程、工作特點(diǎn)，明確 控制的各個(gè)階段的特點(diǎn)，以及各個(gè)階段之間的轉(zhuǎn)換條件 。 （ 2） PLC 的選擇 PLC 的選擇包括功能選擇、 I/O 選擇和內(nèi)存估計(jì)三項(xiàng)內(nèi)容。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 19 頁(yè) 共 37 頁(yè) ①功能選擇 當(dāng)前的 PLC 均能夠適合一般的控制系統(tǒng)要求。在選擇時(shí)，主要考慮 I/O模板擴(kuò)展模塊 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換模塊、計(jì)數(shù)模塊及指令功能、中斷功能和外設(shè)的通信功能。 ② I/O 點(diǎn)數(shù)的確定 盡量簡(jiǎn)化系統(tǒng)的 I/O 點(diǎn)數(shù)、在可能的條件下應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)牧粲杏嗔俊? ③進(jìn)行內(nèi)存估計(jì) 在縱拉部分 PLC 選用 CPU 3152 DP，溫度控制選用 FM355 溫度閉環(huán)控制功能模塊，數(shù)字輸入選用 DI32xDC24V，含有 32 點(diǎn) 24V 直流輸入，數(shù)字輸出選用 DO16xRel. AC120V/230V，模擬輸入選用 AI2x12Bit。 軟件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)主要是根據(jù)控制要求，把工藝流程圖轉(zhuǎn)換成梯形圖。除將繼電器梯形圖直接轉(zhuǎn)換成 PLC 梯形圖，以及一些較常用的、典型的程序單元之外，較復(fù)雜的控制可以按照反映工藝流程的控制流程圖實(shí)現(xiàn)。 PLC 編程軟件 STEP7 STEP7 軟件編程界面如下： 圖 9 STEP7 軟件編程界面 其中各個(gè)項(xiàng)目是分層管理的 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 20 頁(yè) 共 37 頁(yè) 項(xiàng)目為針對(duì)ＰＬＣ網(wǎng)絡(luò)所指定的總體控制方案，它可以管轄多個(gè)站與ＭＰＩ網(wǎng)絡(luò)連接的節(jié)點(diǎn)，以組成ＰＬＣ網(wǎng)絡(luò)。站是組態(tài)硬件的起點(diǎn)。 代表機(jī)架的組態(tài)表 本生產(chǎn)線縱拉部分的 PLC 控制模塊的排列為 圖 11 PLC 控制模塊的排列 通過(guò)組態(tài)，可以模擬出實(shí)際的硬件設(shè)備。 在機(jī)架中，挨著 CPU 布置模塊，可以組態(tài)圖 10 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 21 頁(yè) 共 37 頁(yè) 的機(jī)架的數(shù)目取決于所使用的 CPU。 和在實(shí)際設(shè)備中的操作一樣，可以使用 STEP 7 排列模塊。區(qū)別在于，在 STEP 7 中，機(jī)架是用 組態(tài)表 來(lái)表示的，該表的行數(shù)等于機(jī)架中用于插入模塊 的插槽數(shù)。組態(tài)表對(duì)應(yīng)于所用的機(jī)架 。STEP 7 會(huì)自動(dòng)將機(jī)架編號(hào)放到名字前面的括號(hào)中。 如下 ： (0) UR 對(duì)應(yīng)中央機(jī)架 (通用機(jī)架 )編號(hào) 0。 圖 12 組態(tài)結(jié)構(gòu) 組態(tài)的步驟 在 硬件目錄 中選擇一個(gè)硬件組件 ， 通過(guò)拖放操作， 依次將機(jī)架，電源模塊， CPU 3152 DP 的 CPU 模塊， FM 355 S PID Control 溫度閉環(huán)控制模塊， DI32xDC24V 數(shù)字輸入模塊， 將選定組 DO16xRel. AC120V/230V 數(shù)字輸出模塊， AI2x12Bit 模擬輸入模塊 復(fù)制到站窗口中。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 22 頁(yè) 共 37 頁(yè) 圖 13 硬件組態(tài) 縱拉部分組態(tài)結(jié)構(gòu)為 圖 14 縱拉部分組態(tài) 站窗口的布局 所插入 /選擇的機(jī)架的細(xì)節(jié)視圖顯示在站窗口的下部。還會(huì)以表單形式顯示模塊的訂貨號(hào)和地址。 裝有模塊的中央機(jī)架的表格結(jié)構(gòu)如下 (詳細(xì)視圖 )： 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 23 頁(yè) 共 37 頁(yè) 圖 15 組態(tài)的模塊屬性 PLC 程序 各個(gè)部分是以塊的形式調(diào)用的，其中 OB1為主程序， FB為功能塊可以調(diào)用數(shù)據(jù)塊， DB為數(shù)據(jù)塊。 圖 16 PLC的程序 程序開(kāi)始執(zhí)行時(shí)，先執(zhí)行一次 OB100，進(jìn)行復(fù)位，然后進(jìn)入主程序 OB1 進(jìn)行運(yùn)行。 OB100： 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 24 頁(yè) 共 37 頁(yè) SET S ZL_T1_TEMP.COM_RST S ZL_T2_TEMP.COM_RST S ZL_T3_TEMP.COM_RST S ZL_T4_TEMP.COM_RST S ZL_T5_TEMP.COM_RST 從 FM355 中讀取溫度參數(shù) OB35 為溫度中斷程序， OB35 以 100us 的間隔采集溫度，中斷 OB1 主循環(huán)程序，當(dāng)溫度控制程序出現(xiàn)錯(cuò)誤，將支持 OB85 程序。程序見(jiàn)附錄一。 本章介紹了薄膜生產(chǎn)線的上位機(jī) WINCC 監(jiān)控軟件，完成塑料薄膜雙向拉伸機(jī)組縱向拉伸機(jī)部分的軟件設(shè)計(jì) 硬件配置 上位機(jī)選用 DELL OPTIPLEX 755 服務(wù)器 兩臺(tái) ； INTEL 酷睿雙核處理器 ； 2G ECC DDR2 內(nèi)存 ； 雙 250G SATA 硬盤(pán) ； 操作系統(tǒng)微軟 Windows2020 server； 19 寸液晶顯示器。 軟件配置 服務(wù)器操作系統(tǒng)微軟 Windows2020 server； 微軟數(shù)據(jù)庫(kù) SQL SERVER 2020； 配置軟件為西門(mén)子 8K變量運(yùn)行板 ； Plc編程軟件 Step7。 生產(chǎn)線中各種壓力、張力、位置、溫度、拉伸比、速度鏈的參數(shù)設(shè)置和監(jiān)控均在上位機(jī)完成。 主要特點(diǎn) 上位機(jī)系統(tǒng)作為人機(jī)界面，與 PLC進(jìn)行通訊，對(duì) PLC中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，對(duì)生產(chǎn)線的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行歸檔存儲(chǔ)，把整個(gè)生產(chǎn)線的運(yùn)行狀態(tài)以圖形方式方便直觀的顯示在操作者的面前。 上位機(jī)為 2臺(tái)冗余模式，當(dāng)其中一臺(tái)出現(xiàn)故障時(shí)另一臺(tái)還可對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行監(jiān)控而不影響生產(chǎn)，故障計(jì)算機(jī)排除故障可以自動(dòng)進(jìn)行報(bào)警以及歸檔數(shù)據(jù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的同步，保證記錄的一致性。 操作方便，在過(guò)程畫(huà)面中采用彈出窗口設(shè)計(jì)，右鍵單擊設(shè)定值彈出設(shè)定值輸入框，右鍵單擊實(shí)際值可彈出歸檔參數(shù)框，右鍵單擊按鈕彈出開(kāi)關(guān)輸入框。 上位機(jī)系統(tǒng)選用西門(mén)子 WINCC組態(tài)軟件， WINCC有標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口可通過(guò)以太網(wǎng)與整個(gè)工廠的生產(chǎn)管理系統(tǒng)連接，方便系統(tǒng)集成。 控制系統(tǒng)有兩條 PROFIBUS總線，一條連接變頻器、遠(yuǎn)程 I/O；另一條連接上位機(jī) 。兩臺(tái)上位機(jī)互為冗余，其中一臺(tái)出問(wèn)題時(shí)通過(guò)另一臺(tái)可以對(duì)整個(gè)生產(chǎn)線監(jiān)控而不影響生產(chǎn)。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 25 頁(yè) 共 37 頁(yè) 圖 17 控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 26 頁(yè) 共 37 頁(yè) 人機(jī)對(duì)話界面概述 運(yùn)行 wincc軟件，對(duì)生產(chǎn) 進(jìn)行監(jiān)控 編程軟件界面為 圖 18 Wincc 軟件編程界面 打開(kāi)圖形編輯器，編寫(xiě)上位機(jī)軟件，按控制要求，選擇智能對(duì)象，添加需要監(jiān)控的變量，變量的地址應(yīng)該和 Step7 編寫(xiě)的程序的控制地址一至。完成軟件的設(shè)計(jì)。保存，點(diǎn)擊運(yùn)行出現(xiàn)如下的監(jiān)控界面。 運(yùn)行監(jiān)控軟件對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行監(jiān)視調(diào)控 。因?yàn)闆](méi)有輸入，各個(gè)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)顯示為 0。 圖 19 運(yùn)行 Wincc 監(jiān)控軟件 5. 總結(jié) 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)歷時(shí)三個(gè)月，是一次理論和實(shí)際相結(jié)合的設(shè)計(jì)， 我在一邊實(shí)習(xí)的同時(shí)一邊準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計(jì)，通過(guò)這次經(jīng)歷 提高了我的動(dòng)手能力 ，使我了解了工程上設(shè)計(jì)和課本 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 27 頁(yè) 共 37 頁(yè) 上 學(xué)習(xí)的是有很大的區(qū)別的 。 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我學(xué)習(xí)和掌握了很多東西，對(duì)以后快速進(jìn)入工作狀態(tài)有很大的幫助。 在找資料過(guò)程中， 查閱了好多資料， 擴(kuò)大了自己的知識(shí)面。 對(duì)生產(chǎn)線有了整體的了解，掌握了縱拉部分的電氣控制 的設(shè)計(jì)。 同時(shí)熟悉了西門(mén)子變頻器、 PLC的應(yīng)用， 對(duì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速有了更加深刻的理解。 學(xué)習(xí)了 STEP7 編程方法，對(duì)組態(tài)有了一定的認(rèn)識(shí)。 在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中也遇到了很多的問(wèn)題：對(duì)西門(mén)子 STEP7 編程語(yǔ)法在靈活運(yùn)用方面還是欠缺 。 在以后的應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，我會(huì)借鑒本次設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)使 薄膜雙向拉伸生產(chǎn)線整個(gè)電氣控制 系統(tǒng)更 加完善。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 28 頁(yè) 共 37 頁(yè) 謝 辭 本系統(tǒng)從設(shè)計(jì)到開(kāi)發(fā)完成歷時(shí)近三個(gè)月，經(jīng)過(guò)張彤老師和賴(lài)自源工程師的關(guān)心、指導(dǎo)和幫助以及其他廣大老師、同學(xué)支持終于順利完成。 本系統(tǒng)是以繪制電氣控制原理圖和可編程控制器的程序設(shè)計(jì)為主的。不僅要對(duì)整個(gè)生產(chǎn)線的流程有一定的了解，還要熟悉各個(gè)部分是如何協(xié)調(diào)工作的。需要可編程控制器，變頻調(diào)速，電器與控制方面的知識(shí)，在老師和師傅的指導(dǎo)下 ，通過(guò)自己的努力基本完成了縱拉部分的設(shè)計(jì)，給我以后的工作有了很大的鼓舞！ 最后，我要再次向所有在 制作畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí) 對(duì)我給 以關(guān)心、支持和指導(dǎo)的老師、朋友和同學(xué)，特別是 張彤 老師和 賴(lài)自源工程師 表示真誠(chéng)的感謝?。?！祝福他們桃李滿天下 !!! 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 29 頁(yè) 共 37 頁(yè) 參考文獻(xiàn)： [1] 黃賢武 ,鄭筱霞 .傳感器原理與應(yīng)用 .成都：電子科技大學(xué)出版社 .1999 [2] 王兆安 ,黃俊 .電力電子技術(shù) .北京：機(jī)械工業(yè)出版社 .2020 [3] 顧繩谷 .電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ) . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 .1998 [4] 王永章 ,杜君文 ,程國(guó)全 . 數(shù)控技術(shù) .北京：高等教育出版社 .2020 [5] 鄭鳳翼 .圖解西門(mén)子 S7200 系列 PLC 入門(mén) .北京： 電子工業(yè)出版社 .2020 [6] 孟曉芳，李策，王釪。西門(mén)子系列變頻器及其工程應(yīng)用 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社 .2020 [7] 方大千 .變頻器、軟啟動(dòng)器及 PLC 實(shí)用技術(shù)問(wèn)答 .北京：人民郵電出版社 . 2020 [8] 原魁