【正文】 半圓金屬片擋住了接近開關(guān)，此時(shí)接近開關(guān)的輸出狀態(tài)J是0，所以產(chǎn)品的供送軸每作旋轉(zhuǎn)動(dòng)作一圈，靠近開關(guān)的1與0輸出狀態(tài)大概分別占一半的時(shí)間。：包裝材料每供送到要求長(zhǎng)度時(shí)，光電傳感器識(shí)別到色標(biāo)信號(hào)，把色標(biāo)信號(hào)作為同步信號(hào)送給比較器，同時(shí)把信號(hào)輸送給切紙機(jī)構(gòu)，由于切紙機(jī)構(gòu)和包裝材料在水平方向上是同步的（關(guān)于切紙機(jī)構(gòu)和包裝材料的同步控制在此不進(jìn)行一一論述），所以他并不對(duì)送料速度產(chǎn)生影響。 信號(hào)的獲取當(dāng)包裝材料需要按照固定長(zhǎng)度裁斷時(shí)，比如單個(gè)衛(wèi)生卷紙的包裝，包裝材料以卷筒的形式放置在原料架上，且每隔一段固定長(zhǎng)度都會(huì)印有一個(gè)色標(biāo)。不然當(dāng)包裝材料供送比產(chǎn)品的供送慢時(shí)，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，增加包裝材料的供送速率，直到兩者在同步范圍之內(nèi)；當(dāng)包裝材料供送速度比產(chǎn)品的供送速度快時(shí)，伺服電機(jī)進(jìn)行反轉(zhuǎn)，使包裝材料的供送速度減慢，這樣二者速度一樣[15]。把產(chǎn)品供送與包裝材料供送的信號(hào)反饋到同步控制電路，對(duì)比兩者是不是同步進(jìn)行的。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(dòng)慣量變化的影響，達(dá)到優(yōu)良的控制效果。機(jī)器運(yùn)行過程中，一旦某個(gè)部分出現(xiàn)故障，其測(cè)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(duì)各自電機(jī)進(jìn)行直流制動(dòng)。當(dāng)某一段張力出現(xiàn)允許范圍內(nèi)的抖動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)也應(yīng)該作出上述反應(yīng)。從放卷到切斷，包裝紙是連續(xù)的，當(dāng)機(jī)器起動(dòng)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(dòng)，同時(shí)通知其它各節(jié)點(diǎn)開始協(xié)調(diào)動(dòng)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。 KMr2斷電，M2停轉(zhuǎn)壓動(dòng)SQb KMf1通電，M1正轉(zhuǎn)， KOC動(dòng)作 KMr2再得電，軸向電機(jī)M2繼續(xù)前進(jìn)，前 加緊，加緊到位 進(jìn)到位，壓動(dòng)SQk，KMr2斷電，M2停止 壓動(dòng)SQa KMf1斷電，M1停轉(zhuǎn)，加緊結(jié)束 M1停，放松結(jié)束 KMf2通電，M2反轉(zhuǎn)，軸 M2停轉(zhuǎn)，后退結(jié)束 向電機(jī)后退，后退到位 壓動(dòng)SQd KMr1得電，M1反轉(zhuǎn)，再繼續(xù)放松，放松到位， 壓動(dòng)SQc，KMr1斷電，M1停止 卸料工位3分析運(yùn)行置工位三時(shí)，卷紙己經(jīng)通過支撐平臺(tái)，所以出于重力作用，自然的下落到產(chǎn)品庫(kù)里。 第二工位控制線路原理圖按下SB1， KA得電，KMr2得電，M2正轉(zhuǎn)，軸向電機(jī)開始前進(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。持續(xù)延時(shí)50ms，在這個(gè)時(shí)間段中，主電機(jī)帶動(dòng)這一機(jī)構(gòu)軸旋轉(zhuǎn)90度，此時(shí)延時(shí)正式結(jié)束，軸向電機(jī)繼續(xù)進(jìn)行動(dòng)作，完成窩邊工序。SQa為到工位2時(shí)的行程開關(guān)，當(dāng)?shù)竭_(dá)此處時(shí)，釋放進(jìn)料信號(hào)，放紙空心臺(tái)與托盤推桿開始上升。在工藝盤的底部位置裝有四個(gè)行程開關(guān)SQa，SQb，SQc，SQp，包裝機(jī)底部裝有兩個(gè)行程開關(guān)SQd,，SQg(推板處在裝料位)，一旦KT2延時(shí)到，即在1工位裝料動(dòng)作完成，KT2常開觸點(diǎn)閉合，KMd,，KMr得電并且互鎖，兩電機(jī)進(jìn)行反轉(zhuǎn)，推紙空心臺(tái)與托盤推桿同時(shí)開始下降，分別壓動(dòng)SQd,，SQg時(shí)，便停止下降。如果要調(diào)整他們的方位，就不能按下選擇按鈕SB2，這樣一來(lái)KA無(wú)法得電其常開觸點(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)與卷紙托盤推桿要自動(dòng)在工藝盤與地面之間不停往返進(jìn)而完成送料動(dòng)作。在該工位上，推紙空心臺(tái)推動(dòng)已經(jīng)切好的包裝紙片，托盤推桿推動(dòng)紙球的同時(shí)按照相同的速度前進(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)的加速性能比較強(qiáng)，以松下MSMA 400W交流伺服電機(jī)作為對(duì)照，從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速3000RPM僅需幾毫秒就可實(shí)現(xiàn)，可用于要求快速啟停的控制場(chǎng)合。 主要控制功能模塊的設(shè)計(jì) 裝料工位1要滿足高速包裝的要求，紙片與紙球需要迅速移動(dòng)送到1工位，所以一定要考慮電機(jī)的速度響應(yīng)性。以便達(dá)到故障分散的目的，而且益于調(diào)試與檢測(cè)。 供電線路，三相電源通過滑線導(dǎo)入電氣柜中，通過一個(gè)露天開關(guān)（QS1）后連接電機(jī)主回路與系統(tǒng)的次回路。針對(duì)這款包裝機(jī)的工序流程，大體包括原包裝紙給料動(dòng)作中的張力控制，送料步驟中的同步控制，包裝動(dòng)作的控制等。 在卷紙包裝機(jī)控制的系統(tǒng)里大部分傳感器用開關(guān)量分配給PLC，用它給執(zhí)行決定的根據(jù)，例如： （1）上位機(jī)開始命令 （2）色標(biāo)信號(hào) （3）貨物配送命令 （4）紙片上路徑按鈕 （5）紙球上路徑按鈕 （6）工藝盤標(biāo)準(zhǔn)位置1,2,3工位的路徑按鈕 （7）送料機(jī)、皮帶、推紙機(jī)的停止和開始命令 （8）皮帶、電磁閥等的電源信號(hào)等4 電器線路和元件模塊的設(shè)計(jì) 用三相異步電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，通過專門的變頻器電源提供，轉(zhuǎn)速用變頻調(diào)速來(lái)完成。尤其是近期時(shí)期，這種工程型變頻器的系統(tǒng)被大部分應(yīng)用在機(jī)電氣造紙生產(chǎn)行業(yè)中。另外，因?yàn)樗膬?nèi)部配備各種相關(guān)量數(shù)組構(gòu)成，增加控制的自由度，讓這款變頻器更多運(yùn)用在高運(yùn)動(dòng)性能的控制領(lǐng)域。IM321SM322IM322SM322IM321SM321IM361CPU模塊 處理部件通信部件PS307CP3436IM331IM331SM332IM332SM332IM360 變頻器的選擇 由于張力與精度控制聯(lián)系密切，且負(fù)載小的特性，所以選用的變頻器是西門子MICROMASTER 440矢量型變頻器。在該系統(tǒng)中，主要功能是收集外部開關(guān)信號(hào)（按鈕、行程開關(guān)、繼電器節(jié)點(diǎn)）的輸入，預(yù)測(cè)現(xiàn)在的系統(tǒng)的狀態(tài)和輸出信號(hào)來(lái)控制接觸器、繼電器等器件，用來(lái)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(lái)簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)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(jiǎn)捷且實(shí)惠的方式。據(jù)了解，這個(gè)包裝機(jī)的控制操作系統(tǒng)應(yīng)具備配置以下不相似的特點(diǎn)的I/0點(diǎn)。如下是PLC的選擇和它的模塊配置一定要對(duì)控制對(duì)象與控制目的計(jì)算與研討在工作開始前。 工控機(jī)：本系統(tǒng)上位機(jī)選用研華IPC610工控機(jī)，ISA總線插槽4個(gè)分布在內(nèi)部底板上、由于有2個(gè)PCI總線插槽與一個(gè)CPU插槽，所以可以更簡(jiǎn)捷的拓展系統(tǒng)，運(yùn)用WINDOWSNT操作系統(tǒng)，打印機(jī)外接一個(gè)，目的是報(bào)表的打印。工控機(jī)由串行口和PLC相接，通信交換，因此工控機(jī)是用發(fā)出信號(hào)來(lái)控制PLC的運(yùn)作來(lái)完成全自動(dòng)控制[8]?？紤]控制系統(tǒng)需要，因?yàn)榘b機(jī)運(yùn)行模式是循環(huán)模式，當(dāng)在操作完成或檢測(cè)到停止運(yùn)行信號(hào)或機(jī)器出現(xiàn)問題或突發(fā)事情時(shí)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(yùn)行模式的設(shè)計(jì)對(duì)比，停止運(yùn)動(dòng)的模式也要策劃。在自動(dòng)模式時(shí)，如果按下復(fù)位開關(guān)，系統(tǒng)還是運(yùn)行到第一步啟齒的地方才暫停；如果按停止開關(guān)，運(yùn)行就馬上停止，這時(shí)候如果再按開始，系統(tǒng)就從這位置運(yùn)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(dòng)實(shí)現(xiàn)一個(gè)來(lái)回的操作后返回到啟始位置停止。 （2）單步：按開始開關(guān)，運(yùn)作一個(gè)工序，到位就停止。控制器 A B C控制對(duì)象控制對(duì)象控制對(duì)象 系統(tǒng)的運(yùn)行模式 運(yùn)行模式有四種分別是手動(dòng)、單步、周期和自動(dòng)。針對(duì)這些缺陷，上位機(jī)的輔助是我們的理想選擇。PLC是一個(gè)控制設(shè)備，它在單獨(dú)的控制系統(tǒng)的缺點(diǎn)是有局限性，攻破不了有難度的計(jì)算，實(shí)時(shí)圖形，歷史記錄，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PV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(lái)確定）時(shí)，通過色標(biāo)信號(hào)向切紙機(jī)構(gòu)發(fā)出指令。 卷紙包裝機(jī)生產(chǎn)工藝論述 卷紙包裝機(jī)主體作用是把來(lái)源卷紙庫(kù)的卷紙按照每分鐘60個(gè)的頻率包裝為滿足要求的衛(wèi)生卷筒紙。本系統(tǒng)在電氣控制部分設(shè)計(jì)時(shí)，充分考慮到用戶的功能需求和與本系統(tǒng)機(jī)械部分的配合需求，在具體實(shí)現(xiàn)的過程中，又以系統(tǒng)的可靠性與易用性為準(zhǔn)則，盡量把本系統(tǒng)設(shè)計(jì)成為一個(gè)功能齊全、可靠性高且易于使用的包裝機(jī)設(shè)備。2 卷紙包裝機(jī)控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 第一章介紹了可編程控制技術(shù)的一些概要情況，下面就具體結(jié)合卷紙包裝機(jī)電控系統(tǒng)的實(shí)際來(lái)看一下它的應(yīng)用。第五章主要是對(duì)包裝過程的同步控制系統(tǒng)進(jìn)行分析。第三章主要對(duì)硬件進(jìn)行總體設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的第一章主要介紹了可編程控制器的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)及其在包裝機(jī)械上應(yīng)用的可能性及前景，分析了PLC控制系統(tǒng)與其他控制系統(tǒng)的區(qū)別，介紹了本課題的研究?jī)?nèi)容。（3）可編程控制器部分的設(shè)計(jì)，包括控制方案的選取與設(shè)計(jì)、I/0接口信號(hào)的確定、模塊的選擇，控制程序的設(shè)計(jì)與調(diào)試。了解卷紙包裝機(jī)的工作過程及工藝要求。 本設(shè)計(jì)研究的主要內(nèi)容 （1）對(duì)可編程控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)作一簡(jiǎn)單的介紹，明確背景知識(shí)與選型根據(jù)；分析PLC在包裝機(jī)械上應(yīng)用的可能性與前景。更重要的是可以使原來(lái)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的某些功能得以實(shí)現(xiàn)，使機(jī)器在某種程度上實(shí)現(xiàn)智能化。我國(guó)包裝機(jī)械目前控制部件大多還沿用繼電器方式。且PLC與其他工業(yè)控制系統(tǒng)比較具有許多優(yōu)點(diǎn)： （1)更改控制邏輯只需修改軟件，無(wú)需對(duì)硬件作改動(dòng)； （2)程序可以復(fù)制，批量生產(chǎn)很容易； （3)電氣硬件設(shè)計(jì)大大簡(jiǎn)化；（4)由于PLC除有繼電器功能外，尚有多種其它功能，可以實(shí)現(xiàn)繼電器無(wú)法實(shí)現(xiàn)的控制功能，實(shí)現(xiàn)某種程度上的智能化，并有可能使機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)化；（5)可靠性高；（6)成本相對(duì)于繼電控制而言稍高，但繼電器控制隨著所用中間繼電器數(shù)量的增加，成本急驟上升，而PLC控制幾乎保持不變，這一點(diǎn)對(duì)于復(fù)雜的控制來(lái)講具有無(wú)可比擬的優(yōu)越性；（7)具有擴(kuò)展單元或擴(kuò)展模塊，當(dāng)需要較多1/0時(shí)可以方便地?cái)U(kuò)展。事實(shí)上PLC用于這種場(chǎng)合是最能顯現(xiàn)出其經(jīng)濟(jì)性。從物理介質(zhì)方面來(lái)講，前者是要用具體的電氣元件來(lái)組合，而后者只是PLC的內(nèi)部寄存器，在PLC編程容量許可的范圍內(nèi)，可以不花費(fèi)額外的費(fèi)用來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制邏輯。 PLC在包裝機(jī)械上應(yīng)用的可能性和前景包裝機(jī)械的最大特點(diǎn)是動(dòng)作復(fù)雜、頻繁，且有較多的執(zhí)行元件。目前，該類包裝機(jī)多半為進(jìn)口產(chǎn)品，價(jià)格昂貴。 卷紙包裝機(jī)產(chǎn)生的背景及意義 衛(wèi)生卷紙是人們生活中的必須品，隨著人們對(duì)紙質(zhì)品用量的增加，對(duì)衛(wèi)生紙的需求也越來(lái)越大，且對(duì)衛(wèi)生紙的安全性，方便性要求也越來(lái)越高。無(wú)論是與傳統(tǒng)的繼電器、接觸器控制邏輯相比，還是與現(xiàn)代的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)乃至專用于控制的單片機(jī)相比，在工業(yè)控制方面PLC都具有明顯的優(yōu)越性。隨著網(wǎng)絡(luò)通信功能的不斷增強(qiáng)，PLC與PLC及計(jì)算機(jī)的互聯(lián)，可以形成大規(guī)模的控制系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)高速公路上（Data Highway）掛接在線通用計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)在線組態(tài)、編程和下裝，進(jìn)行在線監(jiān)控整個(gè)生產(chǎn)過程，這樣就己經(jīng)具備了集散控制系統(tǒng)的形態(tài)，加上PLC價(jià)格和可靠性優(yōu)勢(shì)，使之可與傳統(tǒng)的集散控制系統(tǒng)相互競(jìng)爭(zhēng)。PLC隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，無(wú)論在功能上、速度上、智能化模塊以及聯(lián)網(wǎng)通信上，都有很大的提高。 PLC與集散型控制系統(tǒng)的比較 PLC是由繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來(lái)的[5]。此外，微機(jī)系統(tǒng)的外設(shè)配備較多，有些對(duì)工業(yè)控制并非必須。并有較完善的監(jiān)控功能。而微型計(jì)算機(jī)是為科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理等而設(shè)計(jì)的，盡管兩者在技術(shù)上都采用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，但由于使用對(duì)象和環(huán)境的不同，PLC較之微機(jī)系統(tǒng)具有面向工業(yè)控制、抗干擾能力強(qiáng)、適應(yīng)工程現(xiàn)場(chǎng)的溫度、濕度環(huán)境、輸入、輸出一般采用“光電”隔離技術(shù)，并配備有可承受較大負(fù)載的繼電器或可控硅(也有用晶體管)輸出部件，一般可以直接驅(qū)動(dòng)小型電機(jī)等負(fù)載。其通用性、兼容性和擴(kuò)展性都相當(dāng)差。硬件上主要受CPU、內(nèi)存容量及I/O接口的限制；軟件上主要受限于與CPU類型有關(guān)的編程語(yǔ)言。后者簡(jiǎn)便易學(xué)，現(xiàn)場(chǎng)就可以開發(fā)調(diào)試。而PLC用專用的指令系統(tǒng)來(lái)編程的。但是不可否認(rèn)，從單片機(jī)到工業(yè)控制裝置之間畢竟有一個(gè)硬件開發(fā)和軟件開發(fā)的過程。事實(shí)上，現(xiàn)代PLC的核心就是單片微處理器。單片機(jī)與PLC的比較：在很大程度上，單片機(jī)是專為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)的。同樣存在著編程難、不易掌握、需要做大量的接口工作，可靠性仍較差，成本