【正文】 PLC 軟件的選擇 為了便于我們實現(xiàn)簡單，直觀，方便我們修改的這些要求，所以我們采用 Step7這款軟件， Step7 這軟件是我們該系統(tǒng)的最佳選擇，該款軟件可對硬件與網(wǎng)絡(luò)完成組態(tài)功能， 很有優(yōu)勢 [23]。該窗口顯示可編程控制器中的項目數(shù)據(jù)。這種訪問方式可快速訪問可編程控制器，可用于測試目的。然后，可通過一個在線的項目窗口或 “ Accessible Nodes（ 可訪問站點 ）” 窗口訪問可編程控制器。 要下裝 S7 用戶程序塊，或 S7 可編程控制器上裝程序到編程器和其它操作，需在 編程設(shè)備和可編程控制器之間建立連接。 在子菜單中，可以選擇要生成的塊的類型 （ 如 ： 數(shù)據(jù)塊 DB， 功能 FC， 功能塊 FCB， 組織塊 OB 或變量表VAT） 。為可編程模板編制的軟件存儲在對象文件夾中。連接表可用來定義網(wǎng)絡(luò)中可編程模板之間的通訊連接。在組態(tài)硬件時，可經(jīng)借助于模板樣本對可編程控制器中的 CPU 及各模板進(jìn)行定義，通過雙擊站來啟動硬件組態(tài)的應(yīng)用程序。數(shù)據(jù)在一個項目中以對象的形式存儲。它們都被收集在一個項目下。 一個自動化項目的基本步驟項目可用來存儲為自動化任務(wù)解決方案而生成的數(shù)據(jù)和程序。該軟件提供了在線和離線編程的功能，可以對 PLC 在線上載或下載。 顯然，中斷方式和掃描方式是不同的。待處理完中斷，又返回運行原來程序。是用計算機進(jìn)行控制的一種方式。為此， PLC 的工作速度要快，速度快、執(zhí)行指令時間短，是 PLC 實現(xiàn)控制的基礎(chǔ)。又由于這個過程是永不停止的循環(huán)反復(fù)地 進(jìn)行著，所以，輸出總是反映輸入的變化，只是在時間的響應(yīng)上略有滯后。 有了上述過程，用 PLC 實現(xiàn)控制顯然是可能的。 這里 輸入電路 I/O刷新 運行程序 輸出電路 I/O刷新 圖 PLC內(nèi)部原理示意圖 輸入點 暫存器 輸入繼電器 輸出繼電器 輸出點 鎖存器 基于 PLC 高速全自動包裝機的控制系統(tǒng)設(shè)計 22 體現(xiàn)了 PLC 實現(xiàn)控制的兩個基本要點，同時也 反映了 PLC 中信息的空間關(guān)系。 如圖 所示 用戶所要編的程序只是內(nèi)存中輸入映射區(qū)到輸出映射區(qū)的的變換，特別是怎么按輸入的時序變換成輸出的時序。一個輸出鎖存器也有一個內(nèi)存位 （ bit） 與其對應(yīng)，這個位稱為輸出繼電器，或稱輸出線圈。由于它的狀態(tài)是由輸入刷新得到的，所以，它反映的就是輸入狀態(tài)。這個區(qū)的每一對應(yīng)位 （ bit） 稱之為輸入繼電器，或稱軟接點。把輸入暫存器的信息讀到 PLC 的內(nèi)存中，稱輸入刷新。這里的輸入鎖存器及輸出鎖存器實際就是 PLC處理器 1/O口的寄存器。 輸入電路時刻監(jiān)視著輸入狀況，并將其暫存到輸入寄存器中。輸出電路內(nèi)外也是電隔離的，靠光禍合元件或輸出繼電器建立聯(lián)系。輸入電路要對輸入信號進(jìn)行濾波，以去掉高頻干擾。 可靠物理實現(xiàn)主要靠輸入 （ input） 及輸出 （ output） 電路。系統(tǒng)程序提供運行平臺，同時，還為 PLC 程序的可靠運行及信號與信息轉(zhuǎn)換進(jìn)行必要的公共處理。入出信息變換靠運行存儲于 PLC 內(nèi)存中的程序?qū)崿F(xiàn)。特別是要考慮怎么適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境，如便于安裝，抗干擾等因素 [22]。一般的計算機進(jìn)行入出信息變換，多數(shù)僅顧及信息本身，信息的入出，滿足人機界面好就可以了 [21]。從 實際 的操作 運行 不難看出 ， 這 種 控制方式的原理 以及 電路 均 是合理 的 ， 且可以 滿足現(xiàn)實 需要，同步控制精度可以在不停機的情況下實現(xiàn)在線調(diào)節(jié)，控制效果大大優(yōu)于常規(guī)的凸輪控制出，這控制方法的原理與電路是可行的，達(dá)到我們的預(yù)期所需效果，同步控制的精確度能在不停機的環(huán)境下完成在線調(diào)整，這就是這系統(tǒng)的優(yōu)勢特點 [20]。 完美 情況下的補償伺服電機 所進(jìn)行 的動作補償不 能 太 過 頻繁， 同 基于 PLC 高速全自動包裝機的控制系統(tǒng)設(shè)計 20 時 正反向的協(xié)動作交替都 是不可少的 。 假如 伺服電機 進(jìn)行的 正反向動作交替 過于 頻繁， 表明 補償量 已經(jīng) 超過需要， 這時可以合理 減少補償 的 時間。調(diào)節(jié) R1 可必變精度的大小，如果同步精度要求高，生產(chǎn) 時間短且要求速度快 ， 此時 要 合理 調(diào)小 R1 的 阻值。正反轉(zhuǎn)的工作狀態(tài)可由發(fā)光二極管 LED2與 LED3 顯示。 BG1 與 BG2 各自帶動繼電器 K1與 K2，達(dá)到電機正反轉(zhuǎn)的效果。與非門的結(jié)果功能輸出是讓 556 構(gòu)成的兩個延時電路，他們的功能作用是控制電機的正反轉(zhuǎn)。當(dāng)555 的 2 腳獲取負(fù)脈沖，高電位在 3 腳被輸出。 因為 T1 時間越少，同步準(zhǔn)確度就突出。根據(jù)要求選 74LS10 集成電路中的二個三輸入與非門組成，反相器挑中74LS00 集成電路。在這段延時結(jié)束后，如果獲得 S 信號，則表時產(chǎn)品供送超前，發(fā)出調(diào)控動作 [18]。具體作法是讓控制電路在超前和滯后的轉(zhuǎn)換時，由跳變信號觸發(fā)，給出一段延時時間，在 這段 時間內(nèi)獲得色標(biāo)信號 S 表示同步，控制伺服電機不 進(jìn)行 動作。 我們 可以根據(jù)這樣的判斷來控制伺服電機對產(chǎn)品供送系統(tǒng)的速度進(jìn)行補償。假設(shè)光電傳感器 S 檢測到有色標(biāo)信號時 的 輸出狀態(tài) 是 1， 而無 色標(biāo)信號時輸出 是 0， 此時 只 需 判斷每次光電傳感器檢測到色標(biāo)時 靠近 開關(guān)的輸出狀態(tài)，就 可以 得 到 產(chǎn)品供送系統(tǒng) 比包裝材料供送系統(tǒng) 是滯后還是超前。產(chǎn)品供送系統(tǒng)的信號 依靠 接近開關(guān)取出。在衛(wèi)生卷紙供送的 同時，包裝材料還要 執(zhí)行 一個切斷 程序 ，這就 大大加大 了同步供送的復(fù)雜性 [17]。 送料過程中的同步控制 在高速全自動包裝機運作的 一系列動作 中，產(chǎn)品的供送 及 包裝材料的供送 全部 是連續(xù) 實行 的， 并且 它們分別 收到外在 因素的影響， 舉例來說： 生產(chǎn)中速度的 調(diào)換 、包裝材料的張力 變化以及 拉伸率不 均勻 等 等 ， 所以 這兩個系統(tǒng)相互之間有一個需要隨時調(diào)整速度的同步控制問題 [16]。如果 是同步進(jìn)行 ，伺服電機停止不 進(jìn)行 動作，差速器 把 輸入的速度輸出 來 給包裝材料供送系統(tǒng) [14]。 基于 PLC 高速全自動包裝機的控制系統(tǒng)設(shè)計 18 5 同步控制系統(tǒng)分析 卷紙機 設(shè)備的同步控制系統(tǒng)框，機械動力 在 提 供給產(chǎn)品供送系統(tǒng) 的 同時還提供給差速器， 把 差速器的輸出提供給包裝材料的供送 （ 無同步控制的設(shè)備是直接 把 機械動力傳輸 到 包裝材料的供送系統(tǒng) ） [13]。 基于 PLC 高速全自動包裝機的控制系統(tǒng)設(shè)計 17 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。由主速節(jié)點測量到的包裝紙線速度必須實時傳到放卷節(jié)點 ， 當(dāng)某一軸上的包裝紙即將放完時 ， 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)點傳過來的速度值保持一致 ， 這樣才能 實現(xiàn)無速度差轉(zhuǎn)接 ， 以減少廢料。在升降速過程中 ， 主速節(jié)點必須發(fā)送升降速標(biāo)志給其它各節(jié)點 ， 使他們在控制各自張力時作出相應(yīng)的補償 ， 這個過程要求響應(yīng)快。 放卷、分切部分的張力控制 卷紙包裝機有一套傳動系統(tǒng) ， 包括放卷 ， 切斷 ， 每個部分由一臺電動機帶動。如此自動循環(huán)。 接著 徑向電機反轉(zhuǎn)， 同時松開 夾緊裝置，軸向電機 進(jìn)行 反轉(zhuǎn)， 讓 夾鉗機 構(gòu)退回到原來位置。 KMF 得電自鎖，推紙空心臺上升 當(dāng)壓動 SQb KMF 失電，上升停止 先按 SBF KM 得電自鎖，托盤推桿上升 當(dāng)壓動 SQc KM 失電，上升停止 夾鉗抓緊、旋轉(zhuǎn) 與 窩邊工位 2 如圖 所示，當(dāng) 運行到 V2 和 V6 槽 的 時 候 ， 先是由這一 位的行程開關(guān) 釋放 信號，夾鉗機構(gòu)軸向電機 開始 動作， 此時 打開氣缸 的 電磁閥， 讓 兩 邊 的夾鉗機構(gòu) 能夠 沿軸 進(jìn)行 運動，到 達(dá) 限位開關(guān)時，軸向運動 便 停止，夾鉗機構(gòu)徑向運動電磁閥打開，三個夾桿 一起沿著 導(dǎo)軌 作 徑 向運動，當(dāng) 到達(dá) 抓緊開關(guān)時，抓緊動作 正式 結(jié)束。當(dāng)工藝盤轉(zhuǎn)到 V3 或 V7 槽時，壓動行程開關(guān) SQa,，KT1 得電，當(dāng)延時到，其常開觸點閉合，放紙空心臺 與 托盤推桿 一起往上 升 起 ，重復(fù)以上 操作， SQp 為到工位 1 時的行程開關(guān)，延時 150 毫秒 之 后，工藝盤 開始 轉(zhuǎn)動，同時放紙空心臺 與 托盤推桿 開始 下降。推板位置調(diào)準(zhǔn)后，按下 SB2 使 KA 得電，其常開觸點閉合，電動機的正反轉(zhuǎn)控制電路才 可以 實現(xiàn)連續(xù) 的 動作。 圖 裝料工位控制線路圖 為了 能夠 在正式工作 開始 前 合理 調(diào)整推紙空心臺 與 卷紙托盤推桿的位置，本線路設(shè)置的 有操作選擇控制，由按鈕 SB2 以及 中間繼電器 KA 構(gòu) 成。卷紙 與 包裝紙已進(jìn)入 這一 工位，電機帶動工藝盤繼續(xù) 不停 轉(zhuǎn)動，與此同時 插紙板向前 作 運動，托盤推桿 以及 推紙空心臺退 到 原 來 位 置 。因此我們選用交流伺服電機作為裝料機構(gòu)的執(zhí)行電機。步進(jìn)電機從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速 (一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn) )需要 的時間大約為 200400 毫秒。在 QS1 前導(dǎo)出的一路電源的目的是給空調(diào)器與照明燈提供電源，由于它們都是屬于附屬設(shè)備，和控制無關(guān)，因此可以從 QS1 之前引出，為了在檢修時也不干涉它的正常運作 [12]。其控制部分配備了 的變壓器 （ TC2） 將 380V的電壓變?yōu)?220V，還要分 5 條回路輸出，依次向工控機、 PLC, PLC 輸入回路、 PLC輸出回路與繼電器回路輸送電源。工藝盤的轉(zhuǎn)動的動力源由三相異步電機用皮帶傳動提供的，電磁發(fā)給各道工序帶來外加的動力轉(zhuǎn)向從而帶動機械結(jié)構(gòu)移動來完成的。配備數(shù)臺小型電機依次輔助驅(qū)動提供動力源，切紙機構(gòu)，送料機構(gòu)，插紙板，拿放操作手等 [11]。 MICROMASTER 440 系列變頻器作用穩(wěn)定，可以適合各類環(huán)境的應(yīng)用需求 [9， 10]。完善了各種各樣控制工程的需求。這個系列的變頻器控制和動態(tài)感應(yīng)度都很好。本項目中配置的 S73OOPLC 模板的型號和數(shù)量 如圖 所示 。 在該系統(tǒng)中，主要功能是收集外部開關(guān)信號 （ 按鈕、行程開關(guān)、繼電器節(jié)點 ） 的輸入，預(yù)測現(xiàn)在的系統(tǒng)的狀態(tài)和 輸出信號來控制接觸器、繼電器等器件，用來達(dá)到控制任務(wù)的目的。它的 模塊化、沒有排風(fēng)扇結(jié)構(gòu)功能、但是很用以完成分布，用戶學(xué)習(xí)操作起來簡單等優(yōu)勢讓 S7300 能達(dá)到各式由小規(guī)模到中等性能需求控制任務(wù)的簡捷且實惠的方式。據(jù)了解，這個包裝機的控制操作系統(tǒng)應(yīng)具備配置以下不相似的特點的 I/0 點 。如下是 PLC 的選擇和它的模塊配置一定要對控制對象與控制目的計算與研討在工作開始前。 工控機 ： 本系統(tǒng)上位機選用研華 IPC610 工控機， ISA 總線插槽 4 個分布在內(nèi)部底板上、由于有 2 個 PCI 總線插槽與一個 CPU 插槽， 所以可以更簡捷的拓展系統(tǒng)，運用 WINDOWSNT 操作系統(tǒng)，打印機外接一個，目的是報表的打印。工控機由串行口和 PLC 相接，通信交換，因此工控機是用發(fā)出信號來控制 PLC 的運作來完成全自動控制 [8]?？紤]控制系統(tǒng)需要，因為包裝機運行模式是循環(huán)模式，當(dāng)在操作完成或檢測到停止運行信號或機器出現(xiàn)問題或突發(fā)事情時才停止，所以該系統(tǒng)應(yīng)用硬件切斷電源，讓系統(tǒng)馬上停車。和運行模式的設(shè)計對比，停止運動的模式也要策劃。在自動模式時，如果按下復(fù)位開關(guān)，系統(tǒng)還是運行到第一步啟齒的地方才暫停 ； 如果按停止開關(guān)， 運行就馬上停止，這時候如果再按開始，系統(tǒng)就從這位置運行至啟始處停止。 （ 3） 周期 ： 從第一道工序位置算起，按開始開關(guān)，程序自動實現(xiàn)一個來回的操作后返回到啟始位置停止 。 （ 2） 單步 ： 按開始開關(guān)，運作一個工序，到位就停止。 A B C 圖 系統(tǒng) 的運行模式 運行模式有四種分別是手動、單步、周期和自動。 針對這些缺陷，上位機的輔助是我們的理想選擇。 PLC 是一個控 基于 PLC 高速全自動包裝機的控制系統(tǒng)設(shè)計 10 制設(shè)備，它在單獨的控制系統(tǒng)的缺點是有局限性，攻破不了有難度的計算，實時圖形，歷史記錄，