【正文】 才停止；若按下停止按鈕，則運行立即停止，此時若再按啟動，系統(tǒng)即從該位置運行到第一步開始處停止。再按啟動，則進入下一工步運行； ：從初始位置開始，按啟動按鈕，程序自動完成一個周期的動作后返回第一步開始位置停止。 第 １７ 頁 共 42 頁 運行方式分為手動、單步、周期及自動等四種操作方式⑻。 為提高 PLC 及系統(tǒng)的抗干擾能力，在硬件配置 與安裝上，交流電源使用雙層隔離，輸入信號光電隔離，遠離強電布線，模擬量信號和脈沖信號采用屏蔽線傳遞，采用放射性一點接地等措施，消除或減弱共模和瞬變干擾。這些不足，我們選用上位機來彌補。遠程 I/0 控制系統(tǒng)的控制結構比較 獨特，類似于集中控制系統(tǒng)，又具有分散型控制系統(tǒng)的特點，經(jīng)常用于控制規(guī)模中等，控制對象比較分散、工程費用較低的場合。該控制系統(tǒng)多用于控制對象所處的地理位置比較接近，且相互之間的動作有一定聯(lián)系的場合。由于卷紙包裝機控制對象較多，有放卷分切中的張力控制，包裝過程控制，送料過程中的同步控制，且被控對象比較集中，因此我們采取集中控制系統(tǒng)方案。通過材料，機械，電氣的綜合考慮，我們的設計達到了預期目標，且在實驗室也調試成功。因此，我們在要求快速啟停的控制場合⒃，利用松下 MSMA400W 交流伺服電機作為執(zhí)行電機。一般的步進電機從上升到運行平穩(wěn)第 １６ 頁 共 42 頁 的時間約需 200400ms，達不到 120 ms的要求。 在設計中我們利用控制精度高，動態(tài)響應快的 6SE70 系列變頻器及其配套電機來替代不等速機構，從而達到變速的目的，且使包裝機結構緊湊，慣性小。傳動過程中，傳動角 Y 不等于 90 度，因此傳力特性不太好。它的結構比較簡單，加工方 便，調節(jié)容易，成本低。而凸輪齒輪組合機構，凸輪一四連桿組合機構因結構復雜，調整不方便，運動沖擊又大，因此不常用。常見的不等速機構有 :偏心鏈輪機構，偏置曲柄導桿機構，凸輪、齒輪組合機構，凸輪一四連桿組合不等速轉動機構以及非圓齒輪機構等。 二 .機械結構的影響。 卷筒包裝材料在卷曲和使用過程中，易產(chǎn)生靜電。在現(xiàn)行的卷紙包裝機材料供送機構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、定位準確，包裝材料質量標準要符合規(guī)格，停機率低，以減少包裝材料損耗，且包裝材料的裝卸都要自動化等。 第 １５ 頁 共 42 頁 為了滿足廠方的要求，本設計的高速卷紙包裝機包裝能力要求達到 60 個 /Min。如果引進國外產(chǎn)品，除了價格昂貴外而且也不利于本國的發(fā)展。 卷紙包裝機速度影響的分析和提高 隨著中國改革開放與 WTO 的加入，中國的工業(yè)正向高速化、流水化發(fā)展，而中國的傳統(tǒng)包裝業(yè)以手動與半自動為主，大大阻礙了高速化發(fā)展。到達 3 號工位時，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。當?shù)竭_ 2 號工位時，工藝盤停止，延時 250ms,同時發(fā)出上料信號，在此時段內，插紙板在工藝盤停止后也相繼停止，但由于慣性，會使包裝紙帶著紙球旋轉一個較小的角度，使包裝紙能完全包住紙球，然后再后退，同時夾鉗機構軸向運動，碰到限位開關時，軸向運動停止，而三個夾桿同時徑向運動，抓緊包裝紙的兩端，當碰到抓緊限位開關時，夾鉗機構軸旋轉 90 度后繼續(xù)向前移動，進行窩邊。設定一個 8 位移位寄存器，每位移位寄存器相應于一個 V 形槽，每 120ms 移位一次，控制相應的操作。在 3 號工位，包裝好的產(chǎn)品由于重力作用落入成品庫。工件從 1 號工位裝入 。包裝工藝盤共有八個 V形槽三個加工工位，當包裝紙和待包裝的卷筒紙放入槽中后，由工藝盤載著其轉動，依次送入各加工工位。同時卷紙庫的卷紙經(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速電機來調整，操作簡便。放卷到一定長度 (長度由色標來檢測 )時，通過色標信號向切紙機構發(fā)出指令。簡單的工藝流程如圖 21 所示。在設計控制系統(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，可編程控制技術并非單純是指 PLC 本身，而是包括其在內的一系列自動化控制產(chǎn)品和技術的應用。在設計控制系統(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，可編程控制技術并非單純是指 PLC 本身，而是包括其在內的一系列自動化控制產(chǎn)品和技術的應用。第四章根據(jù) PLC 原理用 SIEMENS 的 STEP7 設計包裝機的軟件 。第二章分析了卷紙包裝機工藝流程和包裝各動作的時序及包裝機速度的影響因素及提高方法，設計了包裝機控制系統(tǒng)的控制方案、運行方式及硬件的選擇和組態(tài)，并詳細介紹了組態(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計、 I/0 接口信號的確定、模塊的選擇，控制程序的設計。了解卷紙包裝機的工作過程及工藝要求。 項目研究的主要內容 勢作一簡單的介紹，明確背景知識與選型根據(jù)；分析 PLC 在包裝機械上應用的可能性與前景。更重要的是可以使原來無法實現(xiàn)的某些功能得以實現(xiàn)，使機器在某種程度上實現(xiàn)智能化。 第 １２ 頁 共 42 頁 我國包裝機械目前控制部件大多還沿用繼電器方式。 7)具有擴展單元或擴展模塊，當需要較多 I/0 時可以方便地擴展。 5)可靠性高 。 3)電氣硬件設計大大簡化 。且 PLC 與其他工業(yè)控制系統(tǒng)比較具有許多優(yōu)點 : 1)更改控制邏輯只需修改軟件，無需對硬件作改動 。事實上 PLC 用于這種場合是最能顯現(xiàn)出其經(jīng)濟性。從物理介質方面來講，前者是要用具體的電氣元件來組合，而后者只是 PLC 的內部寄存器，在 PLC 編程容量許可的范圍內，可以不花費額外的費用來實現(xiàn)復雜的控制邏輯。 PLC 在包裝機械上應用的可能性和前景⑴ 包裝機械的最大特點是動作復雜、頻繁，且有較多的執(zhí)行元件。目前，該類包裝機多半為進 口產(chǎn)品，價格昂貴。 卷紙包裝機產(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 們對紙質品用量的增加，對衛(wèi)生紙的需求也越來越大，且對衛(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)代的微型計算機系統(tǒng)乃至專用于控制的單片機相比，在工業(yè)控制方面 PLC 都具有明顯的優(yōu)越性。隨著網(wǎng)絡通信功能的不斷增強， PLC 與 PLC 及計算機的互聯(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)掛接在線通用計算機，實現(xiàn)在線組態(tài)、編程和下裝，進行在線監(jiān)控整個生產(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 價格和可靠性優(yōu)勢，使之可與傳統(tǒng)的集散控制系統(tǒng)相互競爭。 PLC 隨著微電子技術、計算機技術和通信技術的發(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，微機系統(tǒng)的外設配備較多，有些對工業(yè)控制并非必須。并有較完善 的監(jiān)控功能。而微型計算機是為科學計算、數(shù)據(jù)處理等而設計的，盡管兩者在技術上都采用了計算機技術，但由于使用對象和環(huán)境的不同， PLC較之微機系統(tǒng)具有面向工業(yè)控制、抗干擾能力強、適應工程現(xiàn)場的溫度、濕度環(huán)境、輸入、輸出一一般采用“光一電”隔離技術，并配備有可承受較大負載的繼電器或可控硅 (也有用晶體管 )輸出部件，一般可以直接驅動小型電機等負載。其通用性、兼容性和擴展性都相當差。軟件上主要受限于與 CPU類型有關的編程語言。 單片機控制系統(tǒng)僅適用于較簡單的自動化項目。前者復雜而易出錯，開發(fā)周期長。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，單片機主要使用匯編語言開發(fā)軟件。用單片機作控制部件在成本方面具有優(yōu)勢。因此，它具有較好的環(huán)境適應性。盡管其有較強的數(shù)據(jù)處理能力，但工業(yè)控制都為開關量控制，所以其長處仍得不到發(fā)揮。 PLC 與單片機控制系統(tǒng)比較 雖然單片機的配置較微機系統(tǒng)簡單，成本也較易接受，但它仍然不是為工業(yè)控制而設計的。但是目前在成本方 面 PLC 還比繼電器貴，一般進口產(chǎn)品每個 I/O 點為人民幣 80 元左右 。繼電器邏輯只能對開關量進行控制。而且體積小、功耗小、壽命長、可靠性高、還具有監(jiān)控功能和自檢功能，使程序的運行過程成為透明。 從可靠性和可維護性方面來看，繼電器控制邏輯由于使用了大量的機械觸點，連接線也多，觸點開閉時產(chǎn)生的電弧會 使觸點損壞，動作時的機械振動還可能使接線松動，所以可靠性和可維護性都較差。由于 PLC 的定時是對時基脈沖進行計數(shù)來實現(xiàn)的，所以如果是對外脈沖進行計數(shù)，就成為計數(shù)器。且環(huán)境溫度變化等因素都會對定時精度有直接的影響。對于限時控制，繼電器是利用時間繼電器的延時動作來實現(xiàn)的。而 PLC 是以微型計算機為基礎的控制裝置，其運行速度為每個指令步數(shù)十微秒 (對于高速 PLC 則是 5微秒以下 )。一次動作一般為數(shù)十毫秒。 繼電器控制邏輯是依靠觸點的機械動作來實現(xiàn)的。對于 PLC 來講，只要用 PLC 配備的編程器在現(xiàn)場就可 以完成更改。如果要在現(xiàn)場做一些更改和擴展更是難以實行。目前，工 業(yè)界比較有代表性的控制方式主要有以下幾個類別 :繼電器控制系統(tǒng)，單片機控制系統(tǒng)，微型計算機系統(tǒng)，集散型控制系統(tǒng)。傳統(tǒng)的工業(yè)自動控制主要是由繼電器或分離的電子線路來實現(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)設備及自動化項目中，我們會遇到大量的開關量、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 將廣泛采用計算機信息處理技術、網(wǎng)絡通信技術和圖形顯示技術，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)場，通過通信電纜或光纖與主 CPU進行數(shù)據(jù)通信。 MTBF(平均無故障時間 )是衡量產(chǎn)品質量的重要指標。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。 第 ８ 頁 共 42 頁 隨著 PLC 進入過程控制的領域，對 PLC 可靠性的要求進一步提高。這樣，適合于某個行業(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)的每一領域都有其自己的特點。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。當今可編程控制產(chǎn)品種類繁多，加上自動化項目越來越大，致使常常在一個工程項目中出現(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)行指令的速度將達到納秒級。 2. CPU處理速度進一步加快 目前 PLC 的 CPU 與微型計算機的 CPU 相比，還處在比較落后的地步，最高的也僅僅處在 80486 一級。 但是，這些標準目前只能是統(tǒng)一區(qū)域性的產(chǎn)品，而不能實現(xiàn)全球的統(tǒng)一性。出廠檢驗時各可編程控制產(chǎn)品的廠家都有相應的技術標準作依據(jù)。一種自動化產(chǎn)品的競爭力除表現(xiàn)在其技術上的個性外，更重要的還在于其滿足國際標準化的程度和水平。另一個是向高速多功能和分布式自動化網(wǎng)絡方向第 ７ 頁 共 42 頁 發(fā)展。僅僅將 PLC 理解為開關量控制的時代己經(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，而且將通信技術和信息處理技術融為一體，其功能也日趨完善。如寶鋼工程應用了數(shù)百臺 PLC，首鋼、武鋼、開灤煤礦也分別應用了美國和西德的 PLC。據(jù)國外資料介紹 :1982 年美國 PLC 用戶中，有 48%來自自動程序操作部門 (如汽車、拖拉機工業(yè)、機械工業(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都極為方便，實現(xiàn)了低水平的操作、高性能的控制，所以在機械制造業(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，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，當時主要是用于軋鋼機、升降設備等大型設備上?，F(xiàn) 代 PLC 已經(jīng)成為真正的工業(yè)控制設備。 Step7. 第 ４ 頁 共 42 頁 目 錄 摘要┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 1 ABSTRACT┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 2 目錄┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 3 第一章 緒論┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 5 可編程控制技術的現(xiàn)狀┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 5 可編程控制技術的發(fā)展趨勢┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 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 與單片機控制系統(tǒng)比較┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 7 PLC 與計算機控制系統(tǒng)的比較┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 8 PLC 與集散型控制系統(tǒng)的比較┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 8 卷