【正文】 果無(wú)影響，信號(hào)S：I，電路中2，4腳為高電位時(shí)正反補(bǔ)償均無(wú)輸出。在這段延時(shí)結(jié)束后，如果獲得S信號(hào)，則表時(shí)產(chǎn)品供送超前，發(fā)出調(diào)控動(dòng)作。具體作法是讓控制電路在超前和滯后的轉(zhuǎn)換時(shí)，由跳變信號(hào)觸發(fā)，給出一段延時(shí)時(shí)間，在此時(shí)間內(nèi)獲得色標(biāo)信號(hào)s表示同步，控制伺服電機(jī)不動(dòng)作?？梢愿鶕?jù)這樣的判斷來(lái)控制伺服電機(jī)對(duì)產(chǎn)品供送系統(tǒng)的速度進(jìn)行補(bǔ)償。假設(shè)光電傳感器S檢測(cè)到有色標(biāo)信號(hào)時(shí)輸出狀態(tài)為1，沒(méi)有色標(biāo)信號(hào)時(shí)輸出為O，只要判斷每次光電傳感器檢測(cè)到色標(biāo)時(shí)接近開(kāi)關(guān)的輸出狀態(tài)，就能得出產(chǎn)品供送系統(tǒng)是滯后還是超前于包裝材料供送系統(tǒng)。產(chǎn)品供送系統(tǒng)的信號(hào)用接近開(kāi)關(guān)取出。在衛(wèi)生卷紙供送的同時(shí)，包裝材料還要有一個(gè)切斷的過(guò)程，這就增加了同步供送的復(fù)雜性。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；當(dāng)包裝材料供送快于產(chǎn)品的供送，伺服電機(jī)反轉(zhuǎn)，使包裝材料的供送慢下來(lái)，使得兩者速度相同。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。3．4送料過(guò)程中的同步控制 在高速全自動(dòng)包裝機(jī)運(yùn)作的過(guò)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(wèn)題。P163：1；v／f轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)控制P208=1；用光電編碼器測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速P090=1；CBl通訊板位于槽2P443=3002；主設(shè)定值位于CBl板字2P443=0；附加設(shè)定位1為OP438=0；附加設(shè)定位2為0P554=3001；開(kāi)／關(guān)1控制位于CBl板字lP697：4：CBl板通訊采用PP04格式，過(guò)程數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為6字節(jié)P694 i001=9686：狀態(tài)字1為CBl板字1(狀態(tài)字)i002=219；定子頻率1／s除以極對(duì)數(shù)之值為CBl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。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(kāi)環(huán)控制，但通過(guò)光電編碼器采集電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速值，變頻器通過(guò)CBl板經(jīng)profibus．DP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／O，除開(kāi)關(guān)量信號(hào)以外，還可以采集和傳輸模擬信號(hào)。與電機(jī)同軸的光電編碼器的輸出脈沖信號(hào)通過(guò)CU2板送變頻器．調(diào)節(jié)輥的位置信號(hào)和放卷輥的直徑信號(hào)等經(jīng)分布式I／O模塊ET200M．通過(guò)profibus—DP總線傳送給PLC。 CBI通訊板?是用于SIMOVERT Master Drives的profibus．DP總線接口，CBl通過(guò)雙口RAM與變頻器內(nèi)閉環(huán)控制電子板CU2接口．變頻器可通過(guò)CBI通訊板接人profibus—DP網(wǎng)中作為從站接收主站SIMATIC S7的控制。profibusDP由物理層、數(shù)據(jù)鏈路層以及用戶層構(gòu)成。CP5611網(wǎng)卡是將PLC的MPI口和上位機(jī)連接，以進(jìn)行程序的下載調(diào)試及變量傳輸。CP342—5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$7300可編程序控制器和profibus—DP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1ms到lmin，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。CPU315一DP用于要求中到大規(guī)模的程序和通過(guò)profibus—DP進(jìn)行分布式配置的設(shè)備，具有能進(jìn)行浮點(diǎn)處理的STEP7處理器和用于接口通訊的微控制器，可直接與編程器連接。圖中：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(jiàn)圖3—8。從而確保分切機(jī)工作時(shí)包裝紙張力的穩(wěn)定。而放卷輥的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與其直徑的平方成正比。 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(kāi)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(gè)慣性環(huán)節(jié)和積分環(huán)節(jié)。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。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(lái)的，采用的是“預(yù)測(cè)一辨識(shí)一控制”的方法，通過(guò)辨識(shí)(包括對(duì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、參數(shù)、性能指標(biāo)等的辨識(shí))而獲得自適應(yīng)能力。因此系統(tǒng)中采用了自適應(yīng)控制原理。則由上式可求得發(fā)電機(jī)阻力矩Mi。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(cè)方法，以放卷筒為研究對(duì)象，根據(jù)圖35受力關(guān)系，建動(dòng)態(tài)力矩平衡方程：為軸承的摩擦系數(shù)，R為軸承半徑，N為軸上總重量(包括卷材重量)，Mo空載轉(zhuǎn)矩由電機(jī)冷卻風(fēng)扇的空氣阻力損耗等構(gòu)成。使其線速度與分切機(jī)的線速度同步。調(diào)節(jié)輥的位置通過(guò)電位器檢出后送PLC，放卷輥的直徑通過(guò)超聲波測(cè)距儀檢出后送PLC。因此，只要調(diào)節(jié)輥處于靜止或勻速運(yùn)動(dòng)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(gè)恒定的力。由于調(diào)節(jié)輥所受到的向下的力F。其放卷機(jī)控制系統(tǒng)原理如圖3—4所示。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(guò)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(lái)，并且線速度和主速節(jié)點(diǎn)傳過(guò)來(lái)的速度值保持一致，這樣才能實(shí)現(xiàn)無(wú)速度差轉(zhuǎn)接，以減少?gòu)U料。在升降速過(guò)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(guò)程要求響應(yīng)快。3．3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)。 按下SBl，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(kāi)SBl，KA斷電，KMrl通電，M1反轉(zhuǎn)(放松)，放松到位，如此自動(dòng)循環(huán)。延時(shí)50ms，在此時(shí)問(wèn)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(kāi)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(pán)推桿上升。工藝盤(pán)的底部裝有行程開(kāi)關(guān)SQa，SQb，SQc，SQp，包裝機(jī)底部裝有行程開(kāi)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(kāi)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(pán)推桿同時(shí)下降，分別壓動(dòng)SQd、SOg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(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，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(pán)推桿要自動(dòng)往返于工藝盤(pán)和地面之間以完成送料動(dòng)作，其控制線路如圖3—2所示。在這個(gè)工位上，推紙空心臺(tái)推動(dòng)已切好的包裝紙片，托盤(pán)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(kāi)關(guān)時(shí)，推紙空心板停止，當(dāng)壓到托盤(pán)到位行程開(kāi)關(guān)時(shí)，托盤(pán)停止。交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好，以松下MSMA400w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。3．2主要控制功能模塊的設(shè)計(jì)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。3．送卷紙電機(jī)的控制 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。1．主電機(jī)的啟動(dòng)控制 主電機(jī)啟動(dòng)前，主操縱離合器應(yīng)處于拉開(kāi)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 如圖3—1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(kāi)關(guān)(OS1)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(guò)程中的張力控制，送料過(guò)程中的同步控制，包裝過(guò)程控制等。 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(zhuān)用的變頻器電源供電，轉(zhuǎn)速通過(guò)變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)。故在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)卷紙包裝機(jī)控制系統(tǒng)中主要的傳感器以開(kāi)關(guān)量提供給PLC，作為操作決策的依據(jù)，這些開(kāi)關(guān)輸入量有：1． 上位機(jī)啟動(dòng)信號(hào)：2． 色標(biāo)信號(hào)3． 產(chǎn)品供送信號(hào)4． 紙片上行程開(kāi)關(guān)5． 紙球上行程開(kāi)關(guān)6． 工藝盤(pán)到達(dá)3工位的行程開(kāi)關(guān)7． 送料機(jī)、皮帶、推紙機(jī)的自動(dòng)停用和工作信號(hào)8． 皮帶、電磁閥等的電源信號(hào)等 PLC的控制輸出大多是一些開(kāi)關(guān)輸出信號(hào)，如送料機(jī)、工藝盤(pán)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)。在確定所有的模塊并組建S7300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。電源輸出指示器用一個(gè)LED指示24伏直流輸出。另外，為了使模擬量輸入模塊獲得最佳的抗干擾性能，可以將不使用的通道與M短接。模塊上需接24VDC的負(fù)載電壓L+，有反接保護(hù)功能。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=256ms。某一通道從開(kāi)始轉(zhuǎn)換模擬量輸入值起，一直持續(xù)到再次開(kāi)始轉(zhuǎn)換的時(shí)間稱(chēng)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。S7300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：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。按負(fù)載回路使用的電源不同分為：直流輸出模塊、交流輸出模塊和交直流兩用輸出模塊。輸入開(kāi)關(guān)閉合即有輸入電壓時(shí)，LED亮。數(shù)據(jù)采集部分與背板總線通過(guò)光電耦合器隔離。然后送至輸入緩沖器等待CPU采樣，采樣時(shí)，信號(hào)經(jīng)過(guò)背板總線進(jìn)入到輸入映像區(qū)。圖24給出了本項(xiàng)目中配置的S732路數(shù)字輸入模塊SM321。圖24 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和配置圖在本系統(tǒng)中，PLC的主要任務(wù)是接受外部開(kāi)關(guān)信號(hào)(按鈕、行程開(kāi)關(guān)、繼電器節(jié)點(diǎn))的輸入，判斷當(dāng)前的系統(tǒng)狀態(tài)以及輸出信號(hào)去控制接觸器、繼電器等器件， 以完成相應(yīng)的控制任務(wù)。此外，S7—300系列PLC還具有模塊點(diǎn)數(shù)密度高，結(jié)構(gòu)緊湊，性價(jià)比高，性能優(yōu)越，裝卸方便等優(yōu)點(diǎn)。本系統(tǒng)所用的主機(jī)模塊是CPU3152DP，可以通過(guò)MPI轉(zhuǎn)接電纜或通訊模塊與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊，再加上其全面的診斷功能和完善的自我保護(hù)技術(shù)，使其具有極高的可靠性，極其適合本系統(tǒng)的需求。SIMATICS7300所具備的高電磁兼容性和強(qiáng)抗振動(dòng)，抗沖擊性，更使其具有最高的工業(yè)環(huán)境適應(yīng)性。S7300系列所具有的多種性能遞增的CPU和豐富的且?guī)в性S多方便功能的I／O擴(kuò)展模塊，使用戶可以完全根據(jù)實(shí)際應(yīng)用選擇合適的模塊。據(jù)統(tǒng)計(jì)，該包裝機(jī)控制系統(tǒng)需要配置如下的不同性質(zhì)的I／O點(diǎn)：80個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入：50個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出；15個(gè)模擬量輸入；15個(gè)模擬量輸出； 根據(jù)對(duì)上述控制任務(wù)的分析，本項(xiàng)目選擇了Siemens的模塊化中小型PLC系統(tǒng)S7300，它能滿足中等性能要求的應(yīng)用，應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)廣泛。下位PLC的選型及其模塊配置 在進(jìn)行這項(xiàng)工作之前，需要對(duì)控制對(duì)象和控制任務(wù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。它們的選擇都是以在保證功能的前提下盡可能地選擇可靠性高和使用方便的產(chǎn)品為依據(jù)，具體情況如下： 本系統(tǒng)上位機(jī)選用研華IPC610工控機(jī)，128M內(nèi)存，10G硬盤(pán)，內(nèi)部底板上有4個(gè)ISA總線插槽、2個(gè)PCI總線插槽和一個(gè)CMJ插槽，可以方便地進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展，另外選配飛利浦IOSA型顯示器，可清晰地顯示各種圖形和文字，運(yùn)行WINDOWSNT操作系統(tǒng)，外接打印機(jī)，打印報(bào)表。工控機(jī)通過(guò)串行口與PLC相連，進(jìn)行相互通信，所以工控機(jī)是通過(guò)發(fā)出命令去控制PLC的運(yùn)行以達(dá)到進(jìn)行全自動(dòng)控制的目的。PLC負(fù)責(zé)按鈕、行程開(kāi)關(guān)和其它開(kāi)關(guān)量信號(hào)的輸入，以及發(fā)出信號(hào)去控制接觸器、繼電器、變頻器等電氣元件，進(jìn)而控制各電機(jī)的運(yùn)行，同時(shí)控制相應(yīng)指示燈的顯示。 全自動(dòng)運(yùn)行按下啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)即可連續(xù)、協(xié)調(diào)、周期性地循環(huán)完成各包裝動(dòng)作，直到系統(tǒng)接收到停止運(yùn)行信號(hào)。根據(jù)控制系統(tǒng)要求，由于包裝機(jī)運(yùn)行期間采用循環(huán)工作方式，只有在工作結(jié)束或接收到操作人員的停止運(yùn)行指令或設(shè)備出現(xiàn)故障或異常情況時(shí)才停止，因此本系統(tǒng)采用硬件切斷電源，使系統(tǒng)立即停車(chē)。與運(yùn)行方式的設(shè)計(jì)相對(duì)應(yīng)，還必須考慮停止運(yùn)行方式的設(shè)計(jì)。在自動(dòng)方式下，中途若按下復(fù)位按鈕，則系統(tǒng)要繼續(xù)運(yùn)行到第一步開(kāi)始位置才停止；若按下停止按鈕，則運(yùn)行立即停止，此時(shí)若再按啟動(dòng)，系統(tǒng)即從該位置運(yùn)行到第一步開(kāi)始處停止。再按啟動(dòng)，則進(jìn)入下一工步運(yùn)行；3．周期：從初始位置開(kāi)始，按啟動(dòng)按鈕，程序自動(dòng)完成一個(gè)周期的動(dòng)作后返回到第一步開(kāi)始位置停止。2．3系統(tǒng)的運(yùn)行方式運(yùn)行方式分為手動(dòng)、單步、周期及自動(dòng)等四種操作方式。這些不足，我們選用上位機(jī)來(lái)彌補(bǔ)。遠(yuǎn)程I／O控制系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)比較獨(dú)特，類(lèi)似于集中控制系統(tǒng)，又具有分散型控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，經(jīng)常用于控制規(guī)模中等，控制對(duì)象比較分散、工程費(fèi)用較低的場(chǎng)合。該控制系統(tǒng)多用于控制對(duì)象所處的