畢業(yè)設(shè)計-基于plc及變頻器的印刷機控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計-文庫吧資料
2024-12-11 19:19本頁面
【正文】 7 浮輥處于某一位置時的狀態(tài) 上述圖中： L 氣缸端點 B到浮輥的氣缸軸線方向距離； 基于 PLC及變頻器的印刷機控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 7 1L O點到浮輥中心的位置； 2L O點到連桿的 A點的位置： F 氣體對浮輥的推力； T 張力； H 氣缸內(nèi)氣體的高度； ? 氣缸的仰角； ? 輥的擺角。 從表觀上看，浮輥系統(tǒng)的擺幅的大小反映了張力控制的有效程度，張力的控制效果就是要使浮輥擺幅最小，理想情況是使浮輥處于垂直位置。 各環(huán)節(jié)建模 浮輥模型 浮輥在凹版印刷系統(tǒng)中的作用非常重要，如圖 5所示，它主要由浮輥和氣缸組成，浮輥和氣缸之間有一個連桿連接，浮輥的一端 O點固定，浮輥繞 O點擺動，通過連桿帶動氣缸的活塞運動，而氣缸的一端固定在 B點，氣缸繞 B點擺動。一旦氣缸的張力被設(shè)定，就不會被改變。 擺棍 氣缸 圖 5 浮輥系統(tǒng)示意圖 由于本印刷系統(tǒng)沒有配備直接的張力檢測機構(gòu)和線速度實時檢測機構(gòu)，使得浮輥在張力控制系統(tǒng)中承擔(dān)著相當(dāng)重要的作用。 附屬裝置 本課題所研究的多色機組式凹 版印刷機的附屬裝置主要包括導(dǎo)向輥，浮輥和一些檢測機構(gòu)。 收卷部分 收卷部分與放卷部分大致相同，它們的不同點在于： (1)收卷部分沒有也不需要轉(zhuǎn)徑自動測量的功能，因為它的新卷直徑就是空軸的直徑，預(yù)先可知，不用測量。因此對壓印滾筒的直徑?jīng)]有具體的要求，但對滾筒的正圓度和圓柱度有較高的要求。 基于 PLC及變頻器的印刷機控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 5 刮刀壓印輥筒墨盆 圖 4 印刷部分示意圖 壓印滾筒通常不需要驅(qū)動裝置，而是由印版滾筒與之接觸產(chǎn)生的摩擦力帶動產(chǎn)生旋轉(zhuǎn) 。 除此之外，浮動輥、導(dǎo)向輥等也有牽引料膜的作用。牽引部分有自己的傳動機構(gòu)，能在一定的程度上協(xié)調(diào)系統(tǒng)的張力，使各個環(huán)節(jié)的張力保持相對恒定。 牽引部分 牽引部分分為放卷牽引和收卷牽引，料膜以一定的速度平穩(wěn)的導(dǎo)入 印刷機組；也叫做引入和引出。 (3)新料卷加速到同步， PLC程序根據(jù)人機界面上設(shè)定的新料卷直徑，以及當(dāng)前機組的線速度給定，對新料卷進行加速，加速到與舊料卷同步。 具體的自動放卷和自動接料的過程如下： (1)正常供料，新料卷貼上雙面膠帶，舊料卷快要放完時，讓回轉(zhuǎn)架反向轉(zhuǎn)動。 整流電路 直流中間電路 逆變電路 控制電路 交流電 頻率或電壓可調(diào)的交流電 基于 PLC及變頻器的印刷機控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 4 旋轉(zhuǎn)方向新卷 舊卷初始位置 圖 3 回轉(zhuǎn)架示意圖 放卷部分的一大特點是可以自動測量新料卷的直徑，并在高速印刷過程中進行料卷的不停機自動切換，大大地促進了生產(chǎn)的連續(xù)性，提高了生產(chǎn)效率。 放卷回轉(zhuǎn)架簡化示意圖如圖 3所示，它由可以在垂直平面自由轉(zhuǎn)動的兩個裝料軸組成。 當(dāng)工作環(huán)境發(fā)生變化 (如材料松緊程度、機器運行速度、收放卷的直徑大小等 )，張力隨即改變，浮動輥的位置也發(fā)生變化，浮輥電位器反饋給 PLC的電壓隨之改變， PLC的 PID控制器將調(diào)整輸出指令，變頻器也就控制電機做出相應(yīng)的加減速動作，以恢復(fù)張力的平穩(wěn)。當(dāng)連接至 PLC的開關(guān)量輸入端的“啟動”、“加速”等按鈕依次動作以后， PLC根據(jù)用戶編寫的程序，向變頻器發(fā)送指令。 變頻器的工作原理如圖 2所示，將動力電源經(jīng)過三相全波整流、直流平滑以后，通過 PWM(脈寬調(diào)制 )方式對逆變電路得 半導(dǎo)體開關(guān)元件進行開閉，并通過調(diào)整輸出脈沖的寬度，將平滑電路輸出的直流電源轉(zhuǎn)換為頻率和電壓都任意可調(diào)的交流電源，來實現(xiàn)對異步電動機的調(diào)速控制。 PLC是整個系統(tǒng)的核心部分。浮動輥上的電位器檢測當(dāng)前浮動輥位置，亦即張力狀況，以模擬電壓信號反饋給 PLC； PLC根據(jù)任 務(wù)要求及自身程序，計算出相應(yīng)輸出，通過自由 圖 1 張力系統(tǒng)示意圖 基于 PLC及變頻器的印刷機控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 3 口通信讀取變頻器工作狀態(tài)，并向變頻器發(fā)出指令，保證各個電機工作在同步狀態(tài)，使張力保持穩(wěn)定。 由 PLC和變頻器及其電機組成的印刷機控制系統(tǒng)，通過控制驅(qū)動印刷版筒的主電機以及放卷、入料牽引、出料牽引、收卷各個電機的線速度同步來達到張力穩(wěn)定，具有響應(yīng)快速的特點，并且可以提供良好的設(shè)定功能，以滿足各種材料的工藝特性。利用變頻器對交流電動機進行調(diào)速控制的張力系統(tǒng)，可以實現(xiàn)大范圍內(nèi)高效連續(xù)調(diào)速控制，容易實現(xiàn)放卷、收卷方向的正反轉(zhuǎn)切換，在不停機換軸時減少由于張力波動產(chǎn)生的廢料等。這樣大大節(jié)省了 PLC通信網(wǎng)絡(luò)的成本，但是 PLC的 I/O點數(shù)是有限制的，使用擴展模塊控制變頻器影響了整機的功能擴展并且由于模塊的 A/D轉(zhuǎn)換影響系統(tǒng)的運行速度。在控制工程中使用了 PC機或者高端的 PLC作為上位機，以一臺或多臺 PLC作為下位機，每臺下基于 PLC及變頻器的印刷機控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 2 位機通過可編程擴展模塊與若干臺智能設(shè)備 (包括變頻器 )進行通信，從而實現(xiàn)分布式控制，可以實現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。在上述模型的基礎(chǔ)上，針對目前已在使用的七電機控制系統(tǒng)，改進現(xiàn)有 PLC程序，設(shè)計整個系統(tǒng)的控制程序；同時，利用 PLC與變頻器的 RS485通信接口，開發(fā)出 PLC與變頻器自由口通信協(xié)議，克服由于使用擴展通信模塊而帶來的系統(tǒng)響應(yīng)速度慢的缺點，以求達到更加快速、穩(wěn)定的張力控制效果。基于以上三種原因，凹版印刷機控制起來非常復(fù)雜。而在我國，變頻驅(qū)動系統(tǒng)才起步不久，印刷水平相對比較落后，與世界先進的印刷技術(shù)還有一定的差距。無論在生產(chǎn)率方面還是在操作自動化方面，都在不斷地提 高和改進。近十多年來，隨著新技術(shù)、新材料的不斷出現(xiàn)，特別是包裝、裝潢和建材工業(yè)的發(fā)展，給凹版印刷技術(shù)帶來更為廣闊的發(fā)展前景。 freeport munication 基于 PLC及變頻器的印刷機控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 目 錄 1 引言 .................................................................... 1 課題背景 ............................................................ 1 論文的研究目的和內(nèi)容 ................................................ 1 2 印刷機控制系統(tǒng)的總體方案設(shè)計 ............................................ 1 七電機張力控制系統(tǒng) .................................................. 1 PLC 控制變頻調(diào)速系統(tǒng) ................................................ 2 系統(tǒng)組成方案 ........................................................ 2 3 張力控制分析 .
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