【正文】 比較電路選用一塊 74LS 10 集成電路中的二個(gè)三輸入與非門構(gòu)成，反相器選用一塊74LS00 集成電路。 同步控制電路原理的實(shí)現(xiàn) 同步控制電路原理如圖 313所示。長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 24 這時(shí)正反補(bǔ)償都不動(dòng)作，即補(bǔ)償電機(jī)停止，表示兩個(gè)系統(tǒng)處于同步狀態(tài)。 如果包裝材料供送超前， J 剛好從 1 變?yōu)?0, 1 腳為低電位，鎖住 F，而 3腳由反相器的作用為 1，如果得到 S=1，使 4 腳電位也為 1, Z輸出狀態(tài)取決于腳 5。只有當(dāng)檢測(cè)到色標(biāo)信號(hào)， S=1，電路中 2, 4 腳為高電位時(shí)， J 的狀態(tài)才對(duì)輸出有影響。 上述原理可由圖 312 實(shí)現(xiàn)。這段延時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短是可供隨時(shí)調(diào)節(jié)的，因此達(dá)到同步精度可調(diào)的目的。如果兩個(gè)系統(tǒng)剛好同步，在圖 39 的同步范圍內(nèi)，要求伺服電機(jī)既不正轉(zhuǎn)也不反轉(zhuǎn)，處于停止?fàn)顟B(tài)。在圖 39所示時(shí)刻，正好光電傳感器 S 輸出為 1時(shí)，接近開關(guān) J 的輸出也為 1，可以認(rèn)為產(chǎn)品供送滯后，當(dāng) J 為 0，即半圓金屬片遮當(dāng)住接近開關(guān)時(shí)， S 為 1，則產(chǎn)品供送超前。在產(chǎn)品供 送 系 統(tǒng) 的 驅(qū) 動(dòng) 軸 上安裝一個(gè)如圖 39 所示的半圓形金屬片 1，在側(cè)面裝上接近開關(guān) J 的探頭，如圖所示的瞬間，接近開關(guān)沒有感應(yīng)到金屬片 1，假設(shè)輸出狀態(tài)為 1，當(dāng)產(chǎn)品供送軸 3 旋轉(zhuǎn)，半圓金屬片遮住接近開關(guān)，接近開關(guān)輸出狀態(tài) J 為 0，因此產(chǎn)品供送軸每旋轉(zhuǎn)一圈，接近開關(guān)的 1 和 0 輸出狀態(tài)大約各占一半的時(shí)間 。如圖 311:包裝材料每供送到一定長(zhǎng)度時(shí)，光電傳感器讀到 色標(biāo)信號(hào)，將該信號(hào)作為同步信號(hào)送 給比較器，同時(shí)將此信號(hào)輸送給切紙機(jī)構(gòu)，由于切紙機(jī)構(gòu)與包裝材料在水平方向上是同步的 (關(guān)于切紙機(jī)構(gòu)與包裝材料的同步控制在此不作論述 )，因此他并不影響送料速度。 信號(hào)的獲取 當(dāng)包裝材料需要定長(zhǎng)裁斷時(shí)，如單個(gè)衛(wèi)生卷紙的包裝，包裝材料以卷筒的形式放于原料架上，且每隔一定長(zhǎng)度都印有一個(gè)色標(biāo)。否則當(dāng)包裝材料供送慢于產(chǎn)品的供送，伺服電機(jī)正轉(zhuǎn)，差速器在正常輸出的速度基礎(chǔ)上疊加一個(gè)正補(bǔ)償，提高包裝材料的供送速度，直到兩者同步 。將產(chǎn)品供送和包裝材料供送的信號(hào)反饋給同步控制電路，比較兩者是否同步。 送料過程中的同步控制 在高速全自動(dòng)包裝機(jī)運(yùn)作的過程中，產(chǎn)品的供送和包裝材料的供送均是連續(xù)進(jìn)行的，而 且它們分別受到許多因素的影響，如 :生產(chǎn)中速度的變化、包裝材料的張力和拉伸率不均勻等，因此這兩個(gè)系統(tǒng)相互之間有一個(gè)需要隨時(shí)調(diào)整速度的同步控制問題。定子頻率 1/s 除以極對(duì)數(shù)之值為 CB1 板字 2(實(shí)際測(cè)量值 ) 以上自適應(yīng)控制方法在變轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的張力控制系統(tǒng)中取得了良好的控制效果，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。 CB1 板通訊采用 PP04 格式，過程數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為 6 字節(jié) P694 i001=9686。附加設(shè)定位 2 為 0 P554=3001。主設(shè)定值位于 CB1 板字 2 P443 二 0。用光電編碼器測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速 P090 =1。 P163=1。本系統(tǒng)中放卷機(jī)變頻器的使用特點(diǎn)是 V/f 轉(zhuǎn)速開環(huán)控制，但通過光電編碼器采集電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速值，變頻 器通過 CB1 板經(jīng) profibusDP 總線接收 PLC 的“控制字”命令和轉(zhuǎn)速設(shè)定值，或向 PLC發(fā)送“狀態(tài)字”和轉(zhuǎn)速實(shí)際值。由于放卷機(jī)電機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)處于發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)，故采用直流母線供電，這樣可以使電能回饋到母線。 ET200M 帶有集成 I/0，除開關(guān)量信號(hào)以外，還可以采集和傳輸模擬信號(hào)。 6SE70 型矢量變頻器配置 CB1板后可與 profibusDP 總線接口，變頻器之間傳送速度給定與狀態(tài)等。主要應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)級(jí) .是一種高速 (可達(dá)12Mbit/s)和便宜的通信連接，它被設(shè)計(jì)為自動(dòng)控制系統(tǒng)和設(shè)備級(jí)分散的 I/0 之間進(jìn)行通信使用，可滿足全數(shù)字交直流調(diào)速系統(tǒng)對(duì)于電機(jī)快速的時(shí)間響應(yīng)要求。 Profibus}DP(Distributive Peripheral一分布式外設(shè) )是 profibus 的重要組成部分。 CP3425 能全自動(dòng)地處理與它相連接的設(shè)備的數(shù)據(jù)通信，以及編輯和緩沖數(shù)據(jù)，用于 SIEMENS 57300 可編程序控制器和 profibusDP 主 /從接口模板 .作為主設(shè)備接口模板時(shí)，可鏈接多達(dá) 125個(gè)從站。定時(shí)控制程序調(diào)用間隔為 lms 到 1min，性能上滿足對(duì)分切機(jī)有關(guān)傳動(dòng)電機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速控制 的 要 求 。 CPU315DP用于要 求中到大規(guī)模的程序和通過 profibusDP 進(jìn)行分布式配置的設(shè)備，具有能進(jìn)行浮點(diǎn)處理的 STEP?處理器和用于接口通訊的微控制器，可直接與編程器連接。 張力控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 2)控制系統(tǒng)硬件配置 控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見圖 38。使其線速度與分切機(jī)的線速度同步。分切機(jī)主傳動(dòng)變頻器控制主傳動(dòng)電機(jī)跟隨控制面板上速度電位器的設(shè)定值運(yùn)動(dòng)，放卷機(jī)變頻器及傳動(dòng)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。由于調(diào)節(jié)輥所受到的長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 21 向下的力 Fg是重力和氣壓力的合力，該力是一個(gè)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 T}和 T2。其放卷機(jī)控制系統(tǒng)原理如圖 3 一所示。 包裝紙分切機(jī)調(diào)節(jié)原理簡(jiǎn)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。 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(dòng)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(diǎn)測(cè)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(dòng)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。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?cè)诳刂聘髯詮埩r(shí)作出相應(yīng)的補(bǔ)償，這個(gè)過程要求響應(yīng)快。 放卷、分切部分的張力控制 卷紙包裝機(jī)有一套傳動(dòng)系統(tǒng)，包括放卷，切斷，每個(gè)部分由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)。 圖 33 第二工位控制線路圖 Fig33 Control circuit of the second working procedure 按下 SB1, KA得電， KMr2 得電， M2 正轉(zhuǎn)，軸向電機(jī)前進(jìn)，前進(jìn)到位 夾緊結(jié)束松開 SB1 , KA 斷電， mKMr1 通 電， M1 反轉(zhuǎn) (放松 )，放松到位， 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 20 如此自動(dòng)循環(huán)。延時(shí) 50ms,在此時(shí)間段中，主電機(jī)帶動(dòng)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(dòng)作，完成窩邊動(dòng)作。 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(hào)，放紙空心 臺(tái)和托盤推桿上升。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 )， K創(chuàng)得電自鎖，推紙空心臺(tái)上升一當(dāng)壓動(dòng) SQ1〕一 I}If 失電，上升停長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 19 止 先按下 SBf 一 I}!得電自鎖，托盤推桿上升一當(dāng)壓動(dòng) SQc } IdN 慶電，上升停止 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(tái)和托盤推桿同時(shí)下降，分別壓動(dòng) SQd, SQg時(shí)，下降 停止。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(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路只能完成點(diǎn) 動(dòng)控制。包裝紙推紙空心臺(tái)和卷紙托盤推桿要 自動(dòng)往返于工藝盤和地面之間以完成送料動(dòng)作，其控制線路 },6}. a 如圖 32 所示。在這個(gè)工位上， 推紙空心臺(tái)推動(dòng)己切好的包裝紙片，托盤推桿推動(dòng)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。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(chǎng)合 Gel。 主要控制功能模塊的設(shè)計(jì) 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。 在主電機(jī)啟動(dòng)后，送紙電機(jī)應(yīng)自動(dòng)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(cè)推紙板是推還是退 )的控制下有高低速自 動(dòng)切換功能。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)械制動(dòng)，確保機(jī)器的安全。 主電機(jī)啟動(dòng)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(dòng)。這樣便于將故障分散，并 且有利 于調(diào)試和檢修。 3． 1 供電線路 圖 31 供電線路 Supply power circuit 如圖 31 所示，三相電源由滑線引入電氣柜中，經(jīng)由一個(gè)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。對(duì)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。 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 17 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(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，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)。 1, 2, 3 工位的行程開關(guān) 、皮帶、推紙機(jī)的自動(dòng)停用和工作信號(hào) 、電磁閥等的電源信號(hào)等 PLC 的控制輸出大多是一些開關(guān)輸出信號(hào)，如送料機(jī)、工藝盤電機(jī)，皮帶的啟動(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)。反映出這種變頻器在造紙傳動(dòng)中的卓越性能 .6SE70 系列變頻器功能強(qiáng)大、組態(tài)靈活，能適合各種場(chǎng)合的應(yīng)用需要。滿足了不同控制系統(tǒng)的要求。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(dòng)態(tài)響應(yīng)精度。機(jī)架 0 上 24V電源由 CPU3152DP 向其它模板供電、另外插入 IM360, CP343 5 各 1 塊， SM331 模擬輸入板 2 塊， SM332 數(shù)字輸出板 4 塊。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。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。 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。輸出電流長(zhǎng)期在 5A到 7A之間時(shí)，輸出電 壓下降，電源壽命縮短 。如果正常輸出額定電壓 24V，則綠色 LED 點(diǎn) 亮 。在輸入和輸出之間有可靠的隔離。 電源模塊 PS307 (5A)及其容量計(jì)算 PS307 電源模塊的輸入接單相交流，輸入電壓為 120/230V, 50/60H Z。模塊與 S7300CPU 及負(fù)載電壓之間是光電隔離的。對(duì)于一個(gè)積分時(shí)間設(shè)定為 20ms. 8 個(gè)輸入通道都接有 外部信號(hào)且都需斷線監(jiān)視的 SM331，其循環(huán)時(shí)間為 (22+10) *8=256mso SM331 的每?jī)蓚€(gè)輸入通道構(gòu)成一個(gè)輸入通道組，可以按通道組任意選擇測(cè)量 方法 和測(cè)量范圍。某一通道從開始轉(zhuǎn)換模擬量輸入 值起，一直持續(xù)到再次開始轉(zhuǎn)換的時(shí)間稱為輸入模塊的循環(huán)時(shí)間。 SM331 的 8 個(gè)模擬量輸入通道共用一個(gè)積分式 A/D 轉(zhuǎn)換部件。 57300 模擬輸入模塊的輸入測(cè)量值范圍很寬，可直接輸 入電壓、電流、電阻、熱電偶等信號(hào)。在我國(guó)為了 抑制工頻及諧波干擾，一般選用 20ms 的積分時(shí)間，相應(yīng)精度為 12 位。積分時(shí)間越長(zhǎng)，被測(cè)值的精 度越高。 A/D 轉(zhuǎn)換部件是模塊的核心，其轉(zhuǎn)換原理采用積分方法。 8 路 12 位分辨率模擬量輸入模塊 SM331 SM331: A18*12Bit 是 8 通道的模擬量輸入模塊，在系統(tǒng)中用于輸入主傳動(dòng)電 機(jī)轉(zhuǎn)速、放卷機(jī)轉(zhuǎn)速、放卷輥直徑等的測(cè)量值。 。 SM322: D032*24DC/ 方式的模塊，只能帶直流負(fù)載 。 32 位數(shù)字輸出模塊 SM 322 D032*24DC/ 數(shù)字輸出模塊將 S7300 的內(nèi)部信號(hào)電平轉(zhuǎn)化為控制過程所需的外部信號(hào)電 平。模塊的每個(gè)輸出點(diǎn)有 一個(gè)綠色發(fā)光二極管 LED 顯示輸入狀態(tài)。 SM321 數(shù)字 輸入模塊具有 32 位獨(dú)立的輸入點(diǎn)，用于連接開關(guān)或 2 線接近開關(guān) (BERG)。 32 路數(shù)字輸入模塊 SM321 數(shù)字輸入模塊 SM321 向外提供電源，將位于現(xiàn)場(chǎng)的開關(guān)觸點(diǎn)的狀態(tài)經(jīng)過光電 隔離和濾波，將從過程傳輸來的外部數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為內(nèi)部 S7300 信號(hào)電平。與其他 SIMATIC S7 系統(tǒng)進(jìn)行通訊。它可以通過 PROFIBUS FMS 與 PROFIBUS 站點(diǎn)通訊 。 通訊處理器模塊 CP343 一 5 CP343 5 通訊處理器是用于 PROFIBUSFMS 總線系統(tǒng)的 SIMATICS7 300 的通訊處理器。 每個(gè) IM361 需要一個(gè)外部 24V電源，向擴(kuò)展機(jī)架上的所有模塊供電。 IM361 接口模塊安裝在 S7300 的 1 號(hào) 到 3 號(hào)的機(jī)架上 。一個(gè)系統(tǒng)可以有中央機(jī) 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文