【正文】 顯示漢字。 控制方案的設(shè)計(jì) 根據(jù)卷紙包裝生產(chǎn)工藝，卷紙包裝機(jī)的控制系統(tǒng)主要包括放卷過程的控制，送料過程控制，同步控制，由于控制項(xiàng)目多，被控工序還都聚集在一塊，所 以選 用集中控制系統(tǒng)這方案。與 3 號(hào)工位位置吻合時(shí)，產(chǎn)品自動(dòng)掉下，包裝過程完成，過程反復(fù)進(jìn)行，等到給出暫停指令。移位寄存器假設(shè)是一個(gè) 8 位的，一個(gè) V 形槽與一個(gè)移位寄存器吻合，移位一次要 120ms， 2號(hào)工位給出上料指令時(shí)，紙片被推動(dòng)于推紙空心臺(tái)，紙球被托盤牽引并且用一樣的速度向前推進(jìn)當(dāng)?shù)谝还の磺『霉に嚤P V 形槽相吻合時(shí)，工藝盤不動(dòng)，拖延時(shí)間在這個(gè)時(shí)間是 150ms，守候紙片被放紙空心臺(tái)壓到時(shí)，到位行程開關(guān)，關(guān)閉，托盤到位行程開關(guān)，被托盤壓到時(shí)，托盤不動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了送料目的，等到延時(shí)結(jié)束，齊頭并進(jìn)。工件 先是 從 1 號(hào)工位裝入 ，然后 在 2 號(hào)工位由夾鉗機(jī)構(gòu)完成前進(jìn)，抓緊，旋轉(zhuǎn) 以及 窩邊的動(dòng)作，同時(shí) 依次 向托盤 與推紙空心臺(tái)發(fā)出送紙球和送紙片信號(hào) ，最終 在 3 號(hào)工位 處 ， 已經(jīng) 包裝好的產(chǎn)品由于重力作用 自由 落入 到 成 品 庫(kù) 中 。包裝工藝盤 一 共有八個(gè) V 形槽 和 三個(gè)加工工位，當(dāng)包裝紙 與 待包裝的卷筒紙放 到 槽中 之 后，由工藝 盤載著其 開始 轉(zhuǎn)動(dòng)，依次送 到每個(gè) 加工工位。同時(shí)卷紙庫(kù)的卷紙 通 過整理等待托盤推桿送卷紙球。切刀 向 上 和向 下的工作頻率可 借助 變頻調(diào)速電機(jī) 進(jìn)行 調(diào)整，操作 簡(jiǎn)單方便 。放卷到 規(guī)定長(zhǎng)度 （ 長(zhǎng)度 依靠 色標(biāo)來 確定 ） 時(shí)，通過色標(biāo)信號(hào)向切紙機(jī)構(gòu)發(fā) 出指令。 如 圖 所示是簡(jiǎn)易的工藝流程圖 。在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)之前，首先得了解其生產(chǎn)工藝。這里需要說明的是，正如前面所提到的那樣，可編程控制技術(shù)并非單純是指 PLC 本身，而是包括其在內(nèi)的一系列自動(dòng)化控制產(chǎn)品和技術(shù)的應(yīng)用。 第 六章根據(jù) PLC 原理用 SIEMENS 的 STEP7 設(shè)計(jì)了某些功能塊的梯形圖，并用 S7PLCSIM simulator 模擬其運(yùn)行結(jié)果。第四章主要是對(duì) 控制系統(tǒng)的供電線路及包裝 機(jī)各工位 元件的設(shè)計(jì) 。第二章分析了卷紙包裝機(jī)工藝流程和包裝各動(dòng)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 基于 PLC 高速全自動(dòng)包裝機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 件的選擇 。 設(shè)計(jì) 的安排 本設(shè)計(jì) 共分 六 章?？偨Y(jié)各機(jī)構(gòu)的動(dòng)作順序，將其用流程圖的形式表示出來，為實(shí)現(xiàn)高速全自動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制做準(zhǔn)備。 （ 2） 卷紙包裝機(jī)各動(dòng)作控制工藝的研究。通過對(duì)各種控制系統(tǒng)的分析比較，我們決定采用 PLC 控制系統(tǒng) 。如果能用 PLC 來取代的話，則可以簡(jiǎn)化機(jī)械結(jié)構(gòu)，機(jī) 械和電氣設(shè)計(jì)都可以得到簡(jiǎn)化 [6]。 因此，國(guó)外在注塑機(jī)、各種包裝機(jī)上已經(jīng)大量地采用了 PLC 來取代傳統(tǒng)的繼電器控制屏，故障率大大降低，性能有了很大提高。當(dāng)然我們不僅忽視了 PLC 的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，那就是其運(yùn)行速度及可靠性和壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于繼電器控制方式，從上述意義上來講， PLC 最適合于需要大量中間繼電器的場(chǎng)合。一般的 PLC 都有上百點(diǎn)內(nèi)部 基于 PLC 高速全自動(dòng)包裝機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6 輔助繼電器甚至更多，且還有多種專用的內(nèi)部電器，足可以應(yīng)付一般的 控制要求，唯一需要做的工作就是對(duì) PLC 進(jìn)行編程。在這種場(chǎng)合使用繼電器控制邏輯必然需要大量的中間繼電器，而這些中間繼電器在用 PLC 控制的情況下，就可以對(duì)其內(nèi)部的輔助繼電器進(jìn)行編程后來取代。為此， 我選擇了關(guān)于 卷紙 包裝機(jī)控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì)的課題 。為使包裝出 的物品整齊、美觀并具有良好的包裝質(zhì)量，研制高速、高效、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的新型 包裝機(jī)是市場(chǎng)的迫切需求。尤其是對(duì)生產(chǎn)流水線、動(dòng)作復(fù)雜的單機(jī)，比起前述幾種控制手段來具有壽命長(zhǎng)、可靠性高、對(duì)環(huán)境 無特殊要求、開發(fā)費(fèi)用低、周期短、無需專門的計(jì)算機(jī)軟、硬件知識(shí)就可在短期內(nèi)掌握，功能擴(kuò)展方便，成本可為一般用戶所接受等優(yōu)點(diǎn)，是現(xiàn)代機(jī)電一體化產(chǎn)品控制裝置的理想選擇。 由于以上的原因，可以預(yù)見隨著 PLC 成本的下降和機(jī)器要求的提高，將很快在大部分場(chǎng)合取代繼電器控制屏。并開始與小型計(jì)算機(jī)聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成了以 PLC 為重要部件的分布式控制系統(tǒng)。而集散控制系統(tǒng) DCS（ Distribution Control System） 是由回路儀表控制系統(tǒng)發(fā)展起來的分布式控制系統(tǒng)，它在模擬量處理，回路調(diào)節(jié)等方面有一定的優(yōu)勢(shì)。因此 PLC 顯然較微機(jī)系統(tǒng)更適合于工業(yè)控制。而微機(jī)系統(tǒng)則不具備上述特點(diǎn)，一般對(duì)運(yùn)行環(huán)境要求苛刻，使用高級(jí)語(yǔ)言編程，要求使用者有相當(dāng)水平的計(jì)算機(jī)硬件和軟件知識(shí)。此外，使用面向工業(yè)控制的專用語(yǔ)言而使編程及修改方便。 PLC 與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的比較 PLC 是專為工業(yè)控制所設(shè)計(jì)的。一般說來單片機(jī)或單片機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用只是為某個(gè)特定的產(chǎn)品服務(wù)的。 單片機(jī)控制系統(tǒng)僅適用于較簡(jiǎn)單的自動(dòng)化項(xiàng)目。前者復(fù)雜而易出錯(cuò)， 開發(fā)周期長(zhǎng)。雖然 PLC 也有必不可少的軟件開發(fā)過程，但兩者所用的語(yǔ)言差別很大，單片機(jī)主要使用匯編語(yǔ)言開發(fā)軟件。用單片機(jī)作控制部件在成本方面具有優(yōu)勢(shì)。因此，它具有較好的環(huán)境適應(yīng)性。盡管其有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，但工業(yè)控制都為開關(guān)量控制，所以其長(zhǎng)處仍得不到發(fā)揮。 PLC 與單片機(jī)控制系統(tǒng)比較 雖然單片機(jī)的配置較微機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)單，成本也較易接受，但它仍然不是為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)的。而 PLC 除了具有開關(guān)量控制功能外，有些功能較全的 PLC 還具有 A/D, D/A 轉(zhuǎn)換裝置，可以用來對(duì)模擬量進(jìn)行控制。 PLC 一般還具有步進(jìn)控制指令，可以進(jìn)行步進(jìn)控制，而繼電器邏輯就比較困難。而 PLC 則采用了無觸點(diǎn)的電子電路來替代繼電器觸點(diǎn)，確切地說是用存貯器內(nèi)的數(shù)據(jù)來代替觸點(diǎn)，因此不存在上述缺點(diǎn)?，F(xiàn)代的 PLC 一般都具有定時(shí)器和計(jì)數(shù)器功能。而 PLC 則是由晶體振蕩器所產(chǎn)生的脈沖經(jīng)多次分頻后得到的時(shí)基脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)來定時(shí)的，定時(shí)范圍一般為 秒， 基于 PLC 高速全自動(dòng)包裝機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 也有 秒的，精度一般高于 10 毫秒，只要根據(jù)需要由編程器送入時(shí)間常數(shù)即可實(shí)現(xiàn)定時(shí)時(shí)間的設(shè) 定或更改。由于時(shí)間繼電器是利用空氣阻力，半導(dǎo)體延時(shí)電路來實(shí)現(xiàn)延時(shí)的，所以其定時(shí)精度低，調(diào)整不方便。并且內(nèi)部有嚴(yán)格的同步，所以不會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)的問題。對(duì)于復(fù)雜的控制，使用的繼電器越多，反應(yīng)就越慢。工作頻率很低。至于 PLC 對(duì)外部的聯(lián)系，只有 I/O 點(diǎn)，只要輸入輸出對(duì)象不變，就無須對(duì)硬接線作任何改動(dòng)。而 PLC 是利用其內(nèi)部的存儲(chǔ)器以數(shù)據(jù)形式將控制邏輯存儲(chǔ)起來的，所以只要改變 PLC 內(nèi)存儲(chǔ)器的內(nèi)容，也就可以實(shí)現(xiàn)更改控制邏輯的目的。 PLC 與繼電器控制系統(tǒng)的比較 繼電器控制是采用硬接線邏輯，利用繼電器觸點(diǎn)的串、并聯(lián)及時(shí)間繼電器的延遲動(dòng)作來組成控制邏輯，其缺 點(diǎn)是一個(gè)系統(tǒng)一旦確定就很難輕易再改動(dòng)。這種控制方式雖然造價(jià)便宜，但卻存在許多致命的弱點(diǎn) ： 只適用于簡(jiǎn)單的邏輯控制，僅適用某種控制項(xiàng)目，缺乏通用性，一旦要實(shí)現(xiàn)改動(dòng)或者優(yōu)化，只能通過硬件的重新組合來實(shí)現(xiàn)。如電機(jī)的啟動(dòng)與停止，電磁閥的開閉，工件的位置、速度、加速度的測(cè)定，產(chǎn)品的計(jì)數(shù)以及溫度、壓力、流量等物 理量的設(shè)定和控制等等。 ⑤ 通用性、高度專業(yè)化的融合是可編程控制系統(tǒng)的新特征 [3]。 ③ 系統(tǒng) 的智能性將越來越重要，因此系統(tǒng)的分析運(yùn)算能力將越來越強(qiáng)。綜上所述，我們不難得出下面幾個(gè)結(jié)論 ： ① 工控機(jī)、計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)及PLC 正在走著一條相互融合的道路。這樣使控制更有效，系統(tǒng)更可靠。縱觀各著名廠商，其PLC 產(chǎn)品都有不同程度的冗余功能，而且發(fā)展越來越完善。要保證整個(gè)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，首先要求系統(tǒng)各單元的質(zhì)量要得到保證。硬件冗余的容錯(cuò)技術(shù)將進(jìn)一步得到應(yīng)用，不僅會(huì)有 CPU 單元冗余、通信單元冗余、電源單元冗 余、1/0 單元冗余、而且整個(gè)系統(tǒng)都會(huì)實(shí)現(xiàn)冗余。常用的專用模塊包括 ： 定位模塊、溫度測(cè)量模塊、高速采樣模塊、網(wǎng)絡(luò)接口模塊等。怎樣才能使一個(gè)系統(tǒng)既具有通用性又具備專業(yè)化呢 ?硬件系統(tǒng)的模塊化便是解決這一矛盾的鑰匙。 （ 5） 通用性和專業(yè)化的結(jié)合 可編程控制產(chǎn)品是通用的。當(dāng)今可編程控制產(chǎn)品種類繁多，加上自動(dòng)化項(xiàng)目越來越大，致使常常在一個(gè)工程項(xiàng)目中出現(xiàn)不同廠家的產(chǎn)品做主從站的現(xiàn)象，這就要求每一廠家的產(chǎn)品族中，都要考慮到和其他廠家產(chǎn)品的兼容性問題 ； 另一方面，可編程控制器與工業(yè)控制機(jī)等其他裝置的通信難易也體現(xiàn)了開放性的特點(diǎn)。 （ 4） 系統(tǒng)的開放性和兼容 性 開放性和兼容性是不可分割的而且是相輔相成的概念。這樣PLC 執(zhí)行指令的速度將達(dá)到納秒級(jí)。 （ 2） CPU 處理速度進(jìn)一步加快 目前 PLC 的 CPU 與微型計(jì)算機(jī)的 CPU 相比，還處在比較落后的地步，最高的也僅僅處在 80486 一級(jí)。但是，這些標(biāo)準(zhǔn)目前只能是統(tǒng)一區(qū)域性的產(chǎn)品，而不能實(shí)現(xiàn)全球的統(tǒng)一性。出廠檢驗(yàn)時(shí)各可編程控制產(chǎn)品的廠家都有相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)作依據(jù)。一種自動(dòng)化產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力除表現(xiàn)在其技術(shù)上的個(gè)性外，更重要的還在于其滿足國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的程度和水平。今后， PLC 將主要朝著以下兩個(gè)方向發(fā)展 ： 一個(gè)是向超小型專用化和低價(jià)格方向發(fā)展 ； 另一個(gè)是向高速多功能和分布式自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展。 可編程控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展和工業(yè)自動(dòng)化愈來愈高的需求，可編程控制技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，其技術(shù)和產(chǎn)品日趨完善 [2]。近年來，隨著我國(guó)對(duì)外開放，日、美、西德等國(guó)生產(chǎn)的 PLC 已通過多種途徑進(jìn)入了我國(guó)，引起了各方面的重視并得到應(yīng)用。小型 PLC 開始步入諸如塑料注塑機(jī)、包裝機(jī)械、橡膠機(jī)械、紡織機(jī)械等輕工機(jī)械的控制領(lǐng)域，其成本的低廉和性能的優(yōu)良對(duì)直接使用微機(jī)作為控制單元的做法構(gòu)成了強(qiáng)有力的挑戰(zhàn)，更有全面取代傳統(tǒng)繼電器控制屏的趨勢(shì)。 70 年代中期，美國(guó)和西德首先出現(xiàn)了微電腦化的小型 PLC。 70 年代初，日本的 OMRON 也推出了他們的 PLC。最初， PLC 主要是用在生產(chǎn)線控制和大型機(jī)械的控制上。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，PLC 軟硬件水平與規(guī)模也發(fā)生了質(zhì)與量的變化，其控制技術(shù)也朝著智能化方向不斷發(fā)展，同時(shí)推動(dòng)了先進(jìn)制造技術(shù)的相應(yīng)發(fā)展。 基于 PLC 高速全自動(dòng)包裝機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) V 概述 ...........................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 主要控制功能模塊的設(shè)計(jì) ........................................ 13 裝料工位 1 ............................................... 13 夾鉗抓緊、旋轉(zhuǎn)與窩邊工位 2 ............................... 15 卸料工位 3 分析 ................................................ 16 放卷、分切部分的張力控制 ...................................... 16 5 同步控制系統(tǒng)分析 ....................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 4 電器線路和元件模塊的設(shè)計(jì) ............................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 總體結(jié)構(gòu)關(guān)系 ...................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 卷紙包裝機(jī)生產(chǎn)工藝論述 .........................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 PLC 與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的比較 ................................ 4 PLC 與集散型控制系統(tǒng)的比較 ................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 PLC 與其它工業(yè)控制系統(tǒng)的比較 ...................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 可編程控制技術(shù)的現(xiàn)狀 ...........................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 關(guān)鍵詞 ： PLC 包裝機(jī) 同步控制 Step7 基于 PLC 高速全自動(dòng)包裝機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) IIAbstract A roll of toilet paper is people39。并且經(jīng)過了嚴(yán)格的測(cè)試，在實(shí)驗(yàn)室的模擬運(yùn)行中，取得了良好的控制效果。 4.利用 Siemens 公司的編程軟件 Step和通信功能設(shè)計(jì)了包裝過程梯形圖、 PLC 通信網(wǎng)絡(luò)及 STR 語(yǔ)句，用來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集與控制輸出設(shè)備的高速 、 高效、安全地運(yùn)行 。 ，計(jì)算其輸入輸出 I/O點(diǎn)，然后對(duì) PLC 選型，硬件組態(tài)的設(shè)計(jì) 。 本 設(shè)計(jì) 以高速全自動(dòng)卷紙包裝機(jī)控制系統(tǒng) 作 背景， 同時(shí)結(jié)合 理論 和 實(shí)踐，細(xì)致地記述了 ： 光電感應(yīng)技術(shù) 、 PLC 技術(shù) 、 通信技術(shù)于一 體 的先進(jìn)控制技術(shù)在這款包裝機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。 基于 PLC 高速全自動(dòng)包裝機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)