【正文】 Y 不等于 90 度，因此傳力特性不太好。它的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，加工方便，調(diào)節(jié)容易，成本低。而凸輪齒輪組合機(jī)構(gòu)，凸輪一四連桿組合機(jī)構(gòu)因結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)整不方便，運(yùn)動(dòng)沖擊又大，因此不常用。常見的不等速機(jī)構(gòu)有 :偏心鏈輪機(jī)構(gòu)，偏置曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，凸輪、齒輪組合機(jī)構(gòu) ，凸輪一四連桿組合不等速轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及非圓齒輪機(jī)構(gòu)等。 二 .機(jī)械結(jié)構(gòu)的影響。 卷筒包裝材料在卷曲和使用過程中，易產(chǎn)生靜電。在現(xiàn)行的卷紙包裝機(jī)材料供送機(jī)構(gòu)中可通過增加沖擊力緩沖裝置來解決。這就要求包裝材料供送速度快、精度高、定位準(zhǔn)確，包裝材料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要符合規(guī)格，停機(jī)率低，以減少包裝材料損耗，且包裝材料的裝卸都要自動(dòng)化等。 成都信息工程學(xué)院畢業(yè)論文 第 １５ 頁 共 42 頁 為了滿足廠方的要求，本設(shè)計(jì)的高速卷紙包裝機(jī)包裝能力要求達(dá)到 60 個(gè) /Min。如果引進(jìn)國(guó)外產(chǎn)品，除了價(jià)格昂貴外而且也不利于本國(guó)的發(fā)展。 卷紙包裝機(jī)速度影響的分析和提高 隨著中國(guó)改革開放與 WTO 的加入，中國(guó)的工業(yè)正向高速化、流水化發(fā)展，而中國(guó)的傳統(tǒng)包裝業(yè)以手動(dòng)與半自動(dòng)為主，大大阻礙了高速化發(fā)展。到達(dá) 3 號(hào)工位時(shí)，成品落下，完成一次包裝，這樣如此循環(huán)，直到發(fā)出停止信號(hào)。當(dāng)?shù)竭_(dá) 2 號(hào)工位時(shí)，工藝盤停止，延時(shí) 250ms,同時(shí)發(fā)出上料信號(hào)，在此時(shí)段內(nèi)，插紙板在工藝盤停止后也相繼停 止，但由于慣性，會(huì)使包裝紙帶著紙球旋轉(zhuǎn)一個(gè)較小的角度，使包裝紙能完全包住紙球，然后再后退，同時(shí)夾鉗機(jī)構(gòu)軸向運(yùn)動(dòng)，碰到限位開關(guān)時(shí)，軸向運(yùn)動(dòng)停止，而三個(gè)夾桿同時(shí)徑向運(yùn)動(dòng)，抓緊包裝紙的兩端，當(dāng)碰到抓緊限位開關(guān)時(shí)，夾鉗機(jī)構(gòu)軸旋轉(zhuǎn) 90 度后繼續(xù)向前移動(dòng)，進(jìn)行窩邊。設(shè)定一個(gè) 8 位移位寄存器，每位移位寄存器相應(yīng)于一個(gè) V 形槽，每 120ms 移位一次， 控制相應(yīng)的操作。在 3 號(hào)工位，包裝好的產(chǎn)品由于重力作用落入成品庫。工件從 1 號(hào)工位裝入 。包裝工藝盤共有八個(gè) V形槽三 個(gè)加工工位，當(dāng)包裝紙和待包裝的卷筒紙放入槽中后，由工藝盤載著其轉(zhuǎn)動(dòng)，依次送入各加工工位。同時(shí)卷紙庫的卷紙經(jīng)過整理等待托盤推桿送卷紙球。切刀上、下的工作頻率可由變頻調(diào)速電機(jī)來調(diào)整，操作簡(jiǎn)便。放卷到一定長(zhǎng)度 (長(zhǎng)度由色標(biāo)來檢測(cè) )時(shí)，通過色標(biāo)信號(hào)向切紙機(jī)構(gòu)發(fā)出指令。簡(jiǎn)單的工藝流程如圖 21 所示。在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)成都信息工程學(xué)院畢業(yè)論文 第 １３ 頁 共 42 頁 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。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。第四章根據(jù) PLC 原理用 SIEMENS 的 STEP7 設(shè)計(jì)包裝機(jī)的軟件。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)行方式及硬件的選擇和組態(tài)，并詳細(xì)介紹了組態(tài)的各模塊。 論文的安排 全文共分四章。 ，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)。了解卷紙包裝機(jī)的工作過程及工藝要求。 項(xiàng)目研究的主要內(nèi)容 ，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無法實(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。 7)具有擴(kuò)展單元或擴(kuò)展模塊，當(dāng)需要較多 I/0 時(shí)可以方便地?cái)U(kuò)展。 5)可靠性高 。 3)電氣硬件設(shè)計(jì)大大簡(jiǎn)化 。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， 無需對(duì)硬件作改動(dòng) 。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)方面來講，前者是要用具體的電氣元件來組合 ，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⑴ 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)生紙的需求也越來越大，且對(duì)衛(wèi)生紙的安全性，方便性要求也越來越高。無論是與傳統(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，這樣就已經(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 的 。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、輸出一一般采用“光一電”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。軟件上主要受限于與 CPU類型有關(guān)的編程語言。 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，但兩者所用的語言差別很大，單片機(jī)主要使用匯編語言開發(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。但是目前在成本方面 PLC 還比繼電器貴，一般進(jìn)口產(chǎn)品每個(gè) I/O 點(diǎn)為人民幣 80 元左右 。繼電器邏輯只能對(duì)開關(guān)量進(jìn)行控制。而且體積小、功耗小、壽命長(zhǎng)、可靠性高、還具有監(jiān)控功能和自檢功能，使程序的運(yùn)行過程成為透明。 從可靠性和可維護(hù)性方面來看，繼電器控制邏輯由于使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，連接線也多，觸點(diǎn)開閉時(shí)產(chǎn)生的電弧會(huì)使觸點(diǎn)損壞，動(dòng)作時(shí)的機(jī)械振動(dòng)還可能使接線松動(dòng)，所以可靠性和可維護(hù)性都較差。由于 PLC 的定時(shí)是對(duì)時(shí)基脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)來實(shí)現(xiàn)的，所以如果是對(duì)外脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，就成為計(jì)數(shù)器。且環(huán)境溫度變化等因素都會(huì)對(duì)定時(shí)精度有直接的影響。對(duì)于限時(shí)控制，繼電器是利用時(shí)間繼電器的延時(shí)動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)的。而 PLC 是以微型計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的控制裝置，其運(yùn)行速度為每個(gè)指令步數(shù)十微秒 (對(duì)于高速 PLC 則是 5微秒以下 )。一次動(dòng)作一般為數(shù)十毫秒。 繼電器控 制邏輯是依靠觸點(diǎn)的機(jī)械動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)的。對(duì)于 PLC 來講，只要用 PLC 配備的編程器在現(xiàn)場(chǎng)就可以完成更改。如果要在現(xiàn)場(chǎng)做一些更改和擴(kuò)展更是難以實(shí)行。目前，工業(yè)界比較有代表性的控制方式主要有以下幾個(gè)類別 :繼電器控制系統(tǒng)，單片機(jī)控制系統(tǒng)，微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，集散型控制系統(tǒng)。傳統(tǒng)的工業(yè)自動(dòng)控制主要是由繼電器或分離的電子線路來實(shí)現(xiàn)的。 PLC 與其它工業(yè)控制系統(tǒng)的比較⑴、⑼ 在現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備及自動(dòng)化項(xiàng)目中，我 們會(huì)遇到大量的開關(guān)量、脈沖量及模擬量等控制裝置。 。 。 為了滿足現(xiàn)代化大生產(chǎn)的控制與管理的需要， PLC 將廣泛采用計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通 信技術(shù)和圖形顯示技術(shù)，使 PLC 系統(tǒng)的生產(chǎn)控制功能和信息管理功能融為一體。 根據(jù)分散控制、集中管理的原則， PLC 控制系統(tǒng)的 I/0 模塊將直接安裝在控制現(xiàn)成都信息工程學(xué)院畢業(yè)論文 第 ８ 頁 共 42 頁 場(chǎng)，通過通信電纜或光纖與主 CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。 MTBF(平均無故障時(shí)間 )是衡量產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)。但從根本上來講，系統(tǒng)的可靠性 取決于系統(tǒng)各單元的可靠程度。 隨著 PLC 進(jìn)入過程控制的領(lǐng)域，對(duì) PLC 可靠性的要求進(jìn)一步提高。這樣，適合于某個(gè)行業(yè)或某些特殊問題的專用模塊就可以很容易地集成到通用系統(tǒng)中去。但是工業(yè)的每一 領(lǐng)域都有其自己的特點(diǎn)。除此之外，同一廠家產(chǎn)品族中的各系列產(chǎn)品兼容性也代表了可編程控制產(chǎn)品的水平。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 。 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。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。僅僅將 PLC 理解為開關(guān)量控制的時(shí)代己經(jīng)過去，PLC 不僅以其良好的性能滿足了工業(yè)生產(chǎn)的廣泛需要，而且將通信技術(shù)和信息處理技術(shù)融為一體，其功能也日趨完善。如寶鋼工程應(yīng)用了 數(shù)百臺(tái) PLC，首鋼、武鋼、開灤煤礦也分別應(yīng)用了美國(guó)和西德的 PLC。據(jù)國(guó)外資料介紹 :1982 年美國(guó) PLC 用戶中，有 48%來自自動(dòng)程序操作部門 (如汽車、拖拉機(jī)工業(yè)、機(jī)械工業(yè)等 )、 13%來自石油化工業(yè)、 9%來自食品飲料業(yè)、7%來自冶金工業(yè)、其余部分來自造紙、采礦、污水處理等部門。并且他的使用和維護(hù)都極為方便，實(shí)現(xiàn)了低水平的操作、高性能的控制，所以在機(jī)械制造業(yè)深受歡迎。由于 PLC 是為工業(yè)控制所生產(chǎn)的通用性很強(qiáng)，適合于大批量生產(chǎn)的裝置，所以成本迅速下降 。三菱、日立、富土、東芝、橫河、日電等公司也先后加入了 PLC 制造者的行列。但不久，西德的西門子(SIEMENS)公司、 BBC 公司就開始研制 PLC，當(dāng)時(shí)主要是用于軋鋼機(jī)、升降設(shè)備等大型設(shè)備上?，F(xiàn)代 PLC 已經(jīng)成為真正的工業(yè)控制設(shè)備。 Step7. 目 錄 摘要┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 1 ABSTRACT┈┈┈┈┈┈┈┈ ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 2 目錄┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 3 成都信息工程學(xué)院畢業(yè)論文 第 ４ 頁 共 42 頁 第一章 緒論┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 5 可編程控制技術(shù)的現(xiàn)狀┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 5 可編程控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 6 PLC 與其它工業(yè)控制系統(tǒng)的比較┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 6 PLC 與繼電器控制系統(tǒng)的比較┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 7 PLC 與單片機(jī)控制系 統(tǒng)比較┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 7 PLC 與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的比較┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 8 PLC 與集散型控制系統(tǒng)的比較┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 8 卷紙包裝機(jī)產(chǎn)生的背景及意義┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 8 PLC 在包裝機(jī)械上應(yīng)用的可能性和前景┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 9 項(xiàng)目研究的主要內(nèi)容┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 9 論文的安排┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 10 第二章卷紙包裝機(jī)控制系 統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 11 卷紙包裝機(jī)生產(chǎn)工藝概述┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 11 卷紙包裝機(jī)速度影響的分析和提高┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 12 可編程控制系統(tǒng)控制方案的設(shè)計(jì)┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 12 系統(tǒng)的運(yùn)行方式┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 13 控制系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 14 總體結(jié)構(gòu)關(guān)系┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 14 控制系 統(tǒng)主要器件的選擇┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 14 本章小結(jié) .......................................................................................................21 第三章電控系統(tǒng)電路及各功能模塊的設(shè)計(jì)┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 22 供電線路┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 22 主要控制功能模塊的設(shè)計(jì)┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 23 裝料工位 1┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈