【導(dǎo)讀】所有引用別人的觀點(diǎn)或文字，無論曾否發(fā)表，無論是紙質(zhì)或電子版，都必須注明出處或加以注釋。凡轉(zhuǎn)引文獻(xiàn)資料，應(yīng)如實(shí)說明。對已有學(xué)術(shù)成果的介紹、評論、引用和注釋，應(yīng)力求客觀、公允、準(zhǔn)確。偽造、篡改文獻(xiàn)和數(shù)據(jù)等，均屬學(xué)術(shù)不端行為致謝一項(xiàng)科研成果或技術(shù)創(chuàng)新,往往不是獨(dú)自一人可以完成的,還需。論文作者的科學(xué)態(tài)度和論文具有真實(shí)、廣泛的科學(xué)依據(jù)，也反映出該論文的起點(diǎn)和深度。3)著錄參考文獻(xiàn)能起索引作用。4)著錄參考文獻(xiàn)有利于節(jié)省論文篇幅。課程考試通過了，但論文在答辯時(shí)被評為不合格，那么就不會授予他學(xué)位。核心期刊審核時(shí)間一般為4個月，須經(jīng)過初審、復(fù)審、終審三道程序。國家沒有對期刊進(jìn)行級別劃分。國家級期刊主管單位是國家部門或直屬部門?？删幊炭刂破髯鳛榭刂葡到y(tǒng)的核心裝置，功能強(qiáng)大、性能穩(wěn)定可靠。概述了可編程控制器PLC的現(xiàn)狀及其在包裝機(jī)械上應(yīng)用的可能性和前景。關(guān)鍵詞:包裝機(jī);PLC;張力控制;自適應(yīng)控制;同步控制;WinCC;Step7。

　　

【正文】 ED 點(diǎn)亮 。如輸出電路過載，則 LED 閃爍 。輸出電流長期在 5A到 7A 之間時(shí)，輸出電壓下降，電源壽命縮短 。電流超過 7A 時(shí)，電壓跌落，跌落后可自動恢復(fù) 。如輸出短路，則輸出電壓為 OV, LED 變暗，在短路消失后電壓自動恢復(fù)。 在實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中，接地是抑制干擾使系統(tǒng)可靠工作的主要辦法。如能把接地和屏蔽正確結(jié)合起來使用，可以解決大部分千擾問題。在確定所有的模塊并組建 S7 300系統(tǒng)時(shí)要選擇合適的電源模塊。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。故在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)考慮每塊模塊的電流消耗和功 率損耗是非常必要的。表 21列出了在 24V 直流負(fù)載電源下，所選用的各種 S7300 模塊的電流損耗以及從 24V 負(fù)載電源吸取的電流。機(jī)架 0 上 24V 電源由CPU3152DP 向其它模板供電、另外插入 IM360, CP3435 各 1 塊， SM331 模擬輸入板2塊， SM332 數(shù)字輸出板 4塊。這些模塊從 S7300背板總線吸取的電流為 : 350+70+2*60+4*80=860 (mA) 沒有超過 CPU3152DP 所能轉(zhuǎn)供的電流 。 機(jī)架 1 上由 24V電源通過 IM361 向其它模板供電，另外插入 SM322 共 3塊，數(shù)字輸入板 SM321 共 4塊，這些模塊從 S7300 背板總線吸取的電流為 : 70*3+4*25=310 ( mA ) 也沒有超過 IM361 所能轉(zhuǎn)供的電流 0. 8A。 那么各模塊從 24V電源吸取的總電流為 : 1000+600+2*60+3*100+4*1+500+4*80=2844 (mA) 考慮到電源應(yīng)留有一定的余量，所以電源模塊應(yīng)選 PS307 （ 5A ） 。 成都信息工程學(xué)院畢業(yè)論文 第 ２２ 頁 共 42 頁 變頻器的選擇 考慮到張 力控制系統(tǒng)對速度控制精度要求比較高，但負(fù)載不大的特點(diǎn)，在選擇變頻器時(shí)選用了西門子 SIMOVERT MASTER DRIVES 6SE70VC 矢量型變頻器⒀ (容量在 2. 237kw，屬于小功率變頻器 )，配套電機(jī)則是西門子專用帶光電編碼器交流感應(yīng)電動機(jī) (3相， 380460V)。該系列變頻器采用最新的矢量控制技術(shù)、從而提高了系統(tǒng)的控制精度和動態(tài)響應(yīng)精度。同時(shí)，由于其內(nèi)部有開關(guān)量連接器和模擬量連接器及各種功能數(shù)據(jù)組，加上提供的豐富的自由功能模塊和自由控制方式，使該系統(tǒng)變頻器較多應(yīng)用于高動態(tài)性能傳動系統(tǒng) 的頻率控制、轉(zhuǎn)速控制和轉(zhuǎn)矩控制。滿足了不同控制系統(tǒng)的要求。特別是在近年來投產(chǎn)的造紙機(jī)電氣傳動系統(tǒng)中較多采用了這種工程型變頻器來組態(tài)系統(tǒng)。反映出這種變頻器在造紙傳動中的卓越性能⒁。 6SE70 系列變頻器功能強(qiáng)大、組態(tài)靈活，能適合各種場合的應(yīng)用需要。 傳感器與執(zhí)行機(jī)構(gòu) 卷紙包裝機(jī)控制系統(tǒng)中主要的傳感器以開關(guān)量提供給 PLC，作為操作決策的依據(jù)，這些開關(guān)輸入量有 : 開關(guān) 3工位的行程開關(guān) 、皮帶、推紙機(jī)的自動停用和工作信號 、電磁閥等的電源信號等 PLC 的控制輸出大多是一些開關(guān)輸出信號，如送料機(jī)、工藝盤電機(jī)，皮帶的啟動等，這些信號經(jīng)功率放大驅(qū)動對應(yīng)的包裝執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 本章小結(jié) 本章分析了卷紙包裝機(jī)工藝流程和包裝各動作的時(shí)序及包裝機(jī)速度的影響因素及提高方法，設(shè)計(jì)了包裝機(jī)控制系統(tǒng)的控制方案、運(yùn)行方式及硬件的選擇和組態(tài)，并成都信息工程學(xué)院畢業(yè)論文 第 ２３ 頁 共 42 頁 詳細(xì)介紹了組態(tài)的各模塊。 第三章 電控系統(tǒng)電路及各功能模塊的設(shè)計(jì) 卷紙包裝機(jī)用三相異步電動機(jī)驅(qū)動，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)。另外幾臺小功率輔助電機(jī)分別用于驅(qū)動開卷機(jī)構(gòu)，切紙機(jī)構(gòu)，送料機(jī)構(gòu)，插紙板，夾鉗機(jī)械手等。對于該包裝機(jī)的控制系統(tǒng)，主要有原包裝紙放料過程中的張力控制，送料過程中的同步控制，包裝過程控制等。工藝盤的轉(zhuǎn)動是由三相異步電機(jī)通過皮帶傳動帶動的，各加工工位的動作是通過順序邏輯控制電磁閥，以壓縮空氣、氮?dú)馔苿託飧?，從而帶動機(jī)械結(jié)構(gòu)移動來實(shí)現(xiàn)的。 供電線路 如圖 31所示，三相電源由滑線引入電氣柜中，經(jīng)由一個總進(jìn)線空氣開關(guān) ( QS1)后供給系統(tǒng)的控制回路及電機(jī)主電路部分。其控制部分則用一個 1KW 的變壓器 (TC2)將 380V 的電壓變?yōu)?220V，并且在輸出側(cè)分成五路，分別提供給工控機(jī)、 PLC, PLC輸入回路、 PLC 輸出回路和繼電器回路。這樣便于將故障分散， 并且有利于調(diào)試和檢修。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?yàn)樗鼈儗儆诟綄僭O(shè)備，與控制無關(guān)所以從 QSl 之前引出，以便在檢修時(shí)也不影響其正常使用。 ⒈主電機(jī)的啟動控制 主電機(jī)啟動前，主操縱離合器應(yīng)處于拉開狀態(tài)，確保主電機(jī)輕載啟動。若所有的檢測和控制條件均有效，則按 下啟動按鈕可使主電機(jī)輕載低速啟動，并在一定時(shí)間延遲后自動控制變頻器的高速運(yùn)轉(zhuǎn)。若機(jī)器出現(xiàn)故障，則應(yīng)立即切斷電源，并且進(jìn)行機(jī)成都信息工程學(xué)院畢業(yè)論文 第 ２４ 頁 共 42 頁 械制動，確保機(jī)器的安全。 ⒉變頻器的運(yùn)轉(zhuǎn)控制 變頻器的運(yùn)轉(zhuǎn)控制主要有運(yùn)轉(zhuǎn)啟動、速度自動設(shè)定、故障報(bào)警停機(jī)故障提示和解除故障狀態(tài)。 ⒊送卷紙電機(jī)的控制 在主電機(jī)啟動后，送紙電機(jī)應(yīng)自動運(yùn)轉(zhuǎn)，保證下紙道中有充足的卷紙供推紙板使用，并且要求在 JS3 傳感器 (檢測推紙板是推還是退 )的控制下有高低速自動切換功能。當(dāng)主機(jī)停下來時(shí)，送卷紙電機(jī)不應(yīng)馬上停止，必須經(jīng)過一段延時(shí)后再停，否則將會出現(xiàn)下紙道短時(shí)缺紙 或紙道堵塞的現(xiàn)象，影響主電機(jī)的再次啟動。 裝料工位 1 要達(dá)到高速包裝，紙片和紙球需要快速地送到 1 工位，因此就必須考慮電機(jī)的速度響應(yīng)性。步進(jìn)電機(jī)從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速 (一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn) )需要 200∽ 400 毫秒。交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好，以松下 MSMA 400W 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 [⒃。因此我們選用交流伺服電機(jī)作為裝料機(jī)構(gòu)的執(zhí)行電機(jī)。在這個工位上，推紙空心臺推動己切好的包裝紙片，托盤推桿推動紙球 同時(shí)以相同的速度前進(jìn)，當(dāng)壓到紙片到位行程開關(guān)時(shí)，推紙空心板停止，當(dāng)壓到托盤到位行程開關(guān)時(shí)，托盤停止。卷紙和包裝紙已進(jìn)入該工位，電機(jī)帶動工藝盤繼續(xù)轉(zhuǎn)動，同時(shí)插紙板向前運(yùn)動，托盤推桿和推紙空心臺退回原位。包裝紙推紙空心臺和卷紙托盤推桿要自動往返于工藝盤和地面之間以完成送料動作，其控制線 [⒂、⒄如圖 32所示。 成都信息工程學(xué)院畢業(yè)論文 第 ２５ 頁 共 42 頁 為了在正式工作前調(diào)整推紙空心臺和卷紙托盤推桿的位置，本線路設(shè)有操作選擇控制，由按鈕 SB2 和中間繼電器 KA 組成。若要調(diào)整他們的位置，就不能按選擇按鈕SB2，這樣 KA不得電其常開觸點(diǎn)斷開，電動機(jī)正 反轉(zhuǎn)控制電路只能完成點(diǎn)動控制。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。工藝盤的底部裝有行程開關(guān) SQa, SQb, SQc, SQp,包裝機(jī)底部裝有行程開關(guān) SQd,SQg(推板處在裝料位 )， 當(dāng) KT2 延時(shí)到，即在 1 工位裝料完成時(shí)， KT2 常開觸點(diǎn)閉合， KMd， KMr 得電并互鎖，兩電機(jī)反轉(zhuǎn)，推紙空心臺和托盤推桿同時(shí)下降，分別壓動 SQd. SQg 時(shí) ,下降停止。當(dāng)工藝盤轉(zhuǎn)到 V3 或 V7 槽時(shí)，壓動行程開關(guān) SQa, KT1 得電，當(dāng)延時(shí)到，其常開觸點(diǎn)閉合，放紙空心 臺和托盤推桿同時(shí)上升，重復(fù)上述操作， SQp 為到工位 1 時(shí)的行程開關(guān)，延時(shí) 150 毫秒后，工藝盤轉(zhuǎn)動，同時(shí)放紙空心臺和托盤推桿下降。 SQa 為到工位 2 時(shí)的行程開關(guān) ,當(dāng)?shù)竭_(dá)此處時(shí)，發(fā)出進(jìn)料信號，放紙空心臺和托盤推桿上升。 夾鉗抓緊、旋轉(zhuǎn)、窩邊工位 2 成都信息工程學(xué)院畢業(yè)論文 第 ２６ 頁 共 42 頁 如圖 33所示，當(dāng)?shù)竭_(dá) V2 或 V6槽時(shí)，由該位的行程開關(guān)發(fā)出信號，夾鉗機(jī)構(gòu)軸向電機(jī)動作，打開氣缸電磁閥，使兩端的夾鉗機(jī)構(gòu)沿軸向運(yùn)動，到限位開關(guān)時(shí)，軸向運(yùn)動停止，夾鉗機(jī)構(gòu)徑向運(yùn)動電磁閥打開，三個夾桿同時(shí)順著導(dǎo)軌徑向運(yùn)動，當(dāng)觸到抓緊開關(guān)時(shí)，抓緊動作結(jié)束。延時(shí) 50ms,在此時(shí)間段中，主電機(jī)帶動該機(jī)構(gòu)軸旋轉(zhuǎn) 90度，延時(shí)結(jié)束，軸向電機(jī)繼續(xù)動作，完成窩邊動作。然后徑向電機(jī)反轉(zhuǎn)，夾緊裝置松開，同時(shí)軸向電機(jī)反轉(zhuǎn)，使夾鉗機(jī)構(gòu)退回的原位。 成都信息工程學(xué)院畢業(yè)論文 第 ２７ 頁 共 42 頁 卸料工位 3 當(dāng)?shù)竭_(dá)此工位時(shí)，由于已越過卷紙的支撐平臺，包裝好的卷紙由于重力作用，自動落入成品庫中。 、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。從放卷到切斷，包裝紙是連續(xù)的，當(dāng)機(jī)器起動時(shí)，由上位機(jī)發(fā)出命令，主速節(jié)點(diǎn)的電機(jī)開始轉(zhuǎn)動，同時(shí)通知其它各節(jié)點(diǎn)開 始協(xié)調(diào)動作，以保證各段包裝紙的線速度一致，從而使張力趨于穩(wěn)定，停機(jī)時(shí)同樣如此。在升降速過程中，主速節(jié)點(diǎn)必須發(fā)送升降速標(biāo)志給其它各節(jié)點(diǎn)，使他們在控制各自張力時(shí)作出相應(yīng)的補(bǔ)償，這個過程要求響應(yīng)快。當(dāng)某一段張力出現(xiàn)允許范圍內(nèi)的抖動時(shí)，系統(tǒng)也應(yīng)該作出上述反應(yīng)。由主速節(jié)點(diǎn)測量到的包裝紙線速度必須實(shí)時(shí)傳到放卷節(jié)點(diǎn)，當(dāng)某一軸上的包裝紙即將放完時(shí)，該部分的另一軸應(yīng)該提前轉(zhuǎn)動起來，并且線速度和主速節(jié)點(diǎn)傳過來的速度值保持一致，這樣才能實(shí)現(xiàn)無速度差轉(zhuǎn)接，以減少廢料。機(jī)器運(yùn)行過程中，一旦某個部分出現(xiàn)故障，其測控節(jié)點(diǎn)應(yīng)將信息立即傳往 上位機(jī)，上位機(jī)發(fā)出急停命令使下位機(jī)各節(jié)點(diǎn)同時(shí)對各自電機(jī)進(jìn)行直流制動。 成都信息工程學(xué)院畢業(yè)論文 第 ２８ 頁 共 42 頁 在分切的過程中，由于放卷輥上包裝紙的直徑越放越小，放卷機(jī)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量的變化范圍很大，采用一般的控制方法難以取得滿意的控制效果。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。 包裝紙分切機(jī)調(diào)節(jié)原理簡介 在分切時(shí)，為了使包裝紙平整、伏貼，必須使包裝紙保持一定的張力。包裝紙分切機(jī)是一種采用調(diào)節(jié)輥的張力控制系統(tǒng)。其放卷機(jī)控制系統(tǒng)原理如圖 3— 4 所示。 工作時(shí)首先根據(jù)紙厚通過上位機(jī)設(shè)定所需 張力，該張力是通過氣壓加至調(diào)節(jié)輥上而產(chǎn)生的。由于調(diào)節(jié)輥所受到的向下的力 Fg 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。因此，只要調(diào)節(jié)輥處于靜止或勻速運(yùn)動狀態(tài)，包裝紙的張力就是該恒定力的一半，亦即張力亦是一個恒定的力。分切機(jī)主傳動變頻器控制主傳動電機(jī)跟隨控制面板上速度，電位器的設(shè)定值運(yùn)動，放卷機(jī)變頻器及傳動電機(jī)的作用是控制包裝紙的放卷速度，使調(diào)節(jié)輥穩(wěn)定在平衡點(diǎn)附近，以間接地控制張力。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。 PLC 內(nèi)部根據(jù)分切機(jī)主傳動的速度、調(diào)節(jié)輥的位置、以及放卷輥的直徑等數(shù)據(jù)，經(jīng)運(yùn)算得到并輸出放卷機(jī)變頻器的給定頻率，控制放卷機(jī)的運(yùn)行。使其線速度與分切機(jī)的線速度同步。從而使調(diào)節(jié)輥保持在中間位置。 成都信息工程學(xué)院畢業(yè)論文 第 ２９ 頁 共 42 頁 放卷部分 放卷部分恒張力控制的變化是由于原卷材半徑的變化，造成放卷電機(jī)轉(zhuǎn)矩的變化，根據(jù)放卷半徑的檢測方法⒅，以放卷筒為研究對象，根據(jù)圖 35 受力關(guān)系，建動態(tài)力矩平衡方程 : 成都信息工程學(xué)院畢業(yè)論文 第 ３０ 頁 共 42 頁 張力控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 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)方法必定得不到滿意的控制效果。因此系統(tǒng)中采用了自適應(yīng)控制原理。 自適應(yīng)控制是隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展和普及而發(fā)展起來的一種新型自動控制技術(shù)。其控制作用是基于一定的數(shù)學(xué)模型和一定的性能指標(biāo)綜合出來的，采用的是“預(yù)測一辨識一控制”的方法，通過辨識 (包括對系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、參數(shù)、性能指標(biāo)等的辨識 )而獲得自適應(yīng)能力。一個典型的自適應(yīng)控制系統(tǒng)如圖 36所示，與一般反饋控制系統(tǒng)的區(qū)別成都信息工程學(xué)院畢業(yè)論文 第 ３１ 頁 共 42 頁 在于增加了參考模型和自適應(yīng)控制器⒆，因此增加了幾個參數(shù)。在自適應(yīng)控制系統(tǒng)中，一般反饋控制作用和自適 應(yīng)控制作用同時(shí)存在。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)=0，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⒇。 在張力控制系統(tǒng)中利用自適應(yīng)控制，使變頻器工作在轉(zhuǎn)速開環(huán)的方式下，此時(shí)變頻器及電機(jī)的傳遞函數(shù)可近似為一個慣性環(huán)節(jié)和積分環(huán)節(jié)。其中積分系數(shù)與放卷輥的轉(zhuǎn)動慣量成正比。而放卷輥的轉(zhuǎn)動慣量與其直徑的平方成正比。通過將轉(zhuǎn)速實(shí)際值反饋給 PLC，經(jīng) PLC 形