【正文】 5 同步控制系統(tǒng)分析 卷紙機(jī)設(shè)備的同步控制系統(tǒng)框，機(jī)械動(dòng)力在提供給產(chǎn)品供送系統(tǒng)的同時(shí)還提供給差速器，把差速器的輸出提供給包裝材料的供送（無(wú)同步控制的設(shè)備是直接把機(jī)械動(dòng)力傳輸?shù)桨b材料的供送系統(tǒng)）[13]。如果是同步進(jìn)行，伺服電機(jī)停止不進(jìn)行動(dòng)作，差速器把輸入的速度輸出來(lái)給包裝材料供送系統(tǒng)[14]。 送料過(guò)程中的同步控制 在高速全自動(dòng)包裝機(jī)運(yùn)作的一系列動(dòng)作中，產(chǎn)品的供送及包裝材料的供送全部是連續(xù)實(shí)行的，并且它們分別收到外在因素的影響，舉例來(lái)說(shuō)：生產(chǎn)中速度的調(diào)換、包裝材料的張力變化以及拉伸率不均勻等等，所以這兩個(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[16]。在衛(wèi)生卷紙供送的同時(shí)，包裝材料還要執(zhí)行一個(gè)切斷程序，這就大大加大了同步供送的復(fù)雜性[17]。產(chǎn)品供送系統(tǒng)的信號(hào)依靠接近開(kāi)關(guān)取出。假設(shè)光電傳感器S檢測(cè)到有色標(biāo)信號(hào)時(shí)的輸出狀態(tài)是1，而無(wú)色標(biāo)信號(hào)時(shí)輸出是0，此時(shí)只需判斷每次光電傳感器檢測(cè)到色標(biāo)時(shí)靠近開(kāi)關(guān)的輸出狀態(tài)，就可以得到產(chǎn)品供送系統(tǒng)比包裝材料供送系統(tǒng)是滯后還是超前。我們可以根據(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。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，在這段時(shí)間內(nèi)獲得色標(biāo)信號(hào)S表示同步，控制伺服電機(jī)不進(jìn)行動(dòng)作。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[18]。根據(jù)要求選74LS10集成電路中的二個(gè)三輸入與非門組成，反相器挑中74LS00集成電路。因?yàn)門1時(shí)間越少，同步準(zhǔn)確度就突出。當(dāng)555的2腳獲取負(fù)脈沖，高電位在3腳被輸出。與非門的結(jié)果功能輸出是讓556構(gòu)成的兩個(gè)延時(shí)電路，他們的功能作用是控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。BG1與BG2各自帶動(dòng)繼電器K1與K2，達(dá)到電機(jī)正反轉(zhuǎn)的效果。正反轉(zhuǎn)的工作狀態(tài)可由發(fā)光二極管LED2與LED3顯示。調(diào)節(jié)R1可必變精度的大小，如果同步精度要求高，生產(chǎn)時(shí)間短且要求速度快，此時(shí)要合理調(diào)小R1的阻值。假如伺服電機(jī)進(jìn)行的正反向動(dòng)作交替過(guò)于頻繁，表明補(bǔ)償量已經(jīng)超過(guò)需要，這時(shí)可以合理減少補(bǔ)償?shù)臅r(shí)間。完美情況下的補(bǔ)償伺服電機(jī)所進(jìn)行的動(dòng)作補(bǔ)償不能太過(guò)頻繁，同時(shí)正反向的協(xié)動(dòng)作交替都是不可少的。從實(shí)際的操作運(yùn)行不難看出，這種控制方式的原理以及電路均是合理的，且可以滿足現(xiàn)實(shí)需要，同步控制精度可以在不停機(jī)的情況下實(shí)現(xiàn)在線調(diào)節(jié)，控制效果大大優(yōu)于常規(guī)的凸輪控制出，這控制方法的原理與電路是可行的，達(dá)到我們的預(yù)期所需效果，同步控制的精確度能在不停機(jī)的環(huán)境下完成在線調(diào)整，這就是這系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)[20]。一般的計(jì)算機(jī)進(jìn)行入出信息變換，多數(shù)僅顧及信息本身，信息的入出，滿足人機(jī)界面好就可以了[21]。特別是要考慮怎么適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境，如便于安裝，抗干擾等因素[22]。入出信息變換靠運(yùn)行存儲(chǔ)于PLC內(nèi)存中的程序?qū)崿F(xiàn)。系統(tǒng)程序提供運(yùn)行平臺(tái)，同時(shí)，還為PLC程序的可靠運(yùn)行及信號(hào)與信息轉(zhuǎn)換進(jìn)行必要的公共處理。 可靠物理實(shí)現(xiàn)主要靠輸入（input）及輸出（output）電路。輸入電路要對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波，以去掉高頻干擾。輸出電路內(nèi)外也是電隔離的，靠光禍合元件或輸出繼電器建立聯(lián)系。輸入電路時(shí)刻監(jiān)視著輸入狀況，并將其暫存到輸入寄存器中。這里的輸入鎖存器及輸出鎖存器實(shí)際就是PLC處理器1/O口的寄存器。把輸入暫存器的信息讀到PLC的內(nèi)存中，稱輸入刷新。這個(gè)區(qū)的每一對(duì)應(yīng)位（bit）稱之為輸入繼電器，或稱軟接點(diǎn)。由于它的狀態(tài)是由輸入刷新得到的，所以，它反映的就是輸入狀態(tài)。一個(gè)輸出鎖存器也有一個(gè)內(nèi)存位（bit）與其對(duì)應(yīng)，這個(gè)位稱為輸出繼電器，或稱輸出線圈。特別是怎么按輸入的時(shí)序變換成輸出的時(shí)序。這里輸出繼電器輸入繼電器暫存器輸入點(diǎn) 輸入電路 I/O刷新 運(yùn)行程序輸出點(diǎn)鎖存器 輸出電路 I/O刷新 PLC內(nèi)部原理示意圖體現(xiàn)了PLC實(shí)現(xiàn)控制的兩個(gè)基本要點(diǎn)，同時(shí)也反映了PLC中信息的空間關(guān)系。 有了上述過(guò)程，用PLC實(shí)現(xiàn)控制顯然是可能的。又由于這個(gè)過(guò)程是永不停止的循環(huán)反復(fù)地進(jìn)行著，所以，輸出總是反映輸入的變化，只是在時(shí)間的響應(yīng)上略有滯后。為此，PLC的工作速度要快，速度快、執(zhí)行指令時(shí)間短，是PLC實(shí)現(xiàn)控制的基礎(chǔ)。是用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制的一種方式。待處理完中斷，又返回運(yùn)行原來(lái)程序。顯然，中斷方式和掃描方式是不同的。該軟件提供了在線和離線編程的功能，可以對(duì)PLC在線上載或下載。 一個(gè)自動(dòng)化項(xiàng)目的基本步驟項(xiàng)目可用來(lái)存儲(chǔ)為自動(dòng)化任務(wù)解決方案而生成的數(shù)據(jù)和程序。它們都被收集在一個(gè)項(xiàng)目下。數(shù)據(jù)在一個(gè)項(xiàng)目中以對(duì)象的形式存儲(chǔ)。在組態(tài)硬件時(shí)，可經(jīng)借助于模板樣本對(duì)可編程控制器中的CPU及各模板進(jìn)行定義，通過(guò)雙擊站來(lái)啟動(dòng)硬件組態(tài)的應(yīng)用程序。連接表可用來(lái)定義網(wǎng)絡(luò)中可編程模板之間的通訊連接。為可編程模板編制的軟件存儲(chǔ)在對(duì)象文件夾中。在子菜單中，可以選擇要生成的塊的類型（如：數(shù)據(jù)塊DB，功能FC，功能塊FCB，組織塊OB或變量表VAT）。要下裝S7用戶程序塊，或S7可編程控制器上裝程序到編程器和其它操作，需在編程設(shè)備和可編程控制器之間建立連接。然后，可通過(guò)一個(gè)在線的項(xiàng)目窗口或“Accessible Nodes（可訪問(wèn)站點(diǎn)）”窗口訪問(wèn)可編程控制器。這種訪問(wèn)方式可快速訪問(wèn)可編程控制器，可用于測(cè)試目的。該窗口顯示可編程控制器中的項(xiàng)目數(shù)據(jù)。 PLC軟件的選擇 為了便于我們實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，直觀，方便我們修改的這些要求，所以我們采用Step7這款軟件，Step7這軟件是我們?cè)撓到y(tǒng)的最佳選擇，該款軟件可對(duì)硬件與網(wǎng)絡(luò)完成組態(tài)功能，很有優(yōu)勢(shì)[23]。它具有三種編輯語(yǔ)言分別是，梯形圖，指令表，功能塊圖。模塊化編程的定義：總程序與子程序之分，每個(gè)程序塊都含有某些設(shè)備和任務(wù)的程序指令，各個(gè)功能區(qū)中相互獨(dú)立，達(dá)到幾個(gè)人能同時(shí)編程的效果，還有就是程序的調(diào)試，故障的同時(shí)查檢[25，26]。系統(tǒng)程序塊的定義：是集成在CPU操作系統(tǒng)中的預(yù)定義的功能與功能塊，不消耗使用者存儲(chǔ)內(nèi)存，還在整個(gè)系統(tǒng)中配備一樣的接口、一樣的名稱、一樣的編號(hào)。Step7的用戶程序指令存放在“塊”中。FB和FC是OB的子程序。具體到各站的定義又根據(jù)設(shè)備和通信的需要稍有不同。 （1）組織塊（OB）：提供CPU操作的接口。 （2）功能塊（FB）：有相連存儲(chǔ)器區(qū)的邏輯塊。FB塊定義為“可再調(diào)用”塊，用戶程序?qū)γ看蜦B調(diào)用提供新參數(shù)。啟動(dòng)塊OB100上電執(zhí)行1次 啟動(dòng)循環(huán)監(jiān)視時(shí)間 輸入模塊 從輸入模塊中讀入信號(hào)狀態(tài)并把數(shù)據(jù)存入過(guò)程輸入映像表中 C P U 執(zhí)行OB1中的程序（循環(huán)處理）、事件（定時(shí)中斷、硬件中斷），并調(diào)用其它FB和FC程序塊 掃 描 周 期把過(guò)程輸出映像表寫(xiě)到輸出模塊 輸出模塊 CPU循環(huán)程序處理過(guò)程N(yùn)etwork1Call FC 127Call FC 121Call SFC 30 ，F(xiàn)C127功能模塊有開(kāi)始時(shí)必須完成的重大任務(wù)，如開(kāi)始時(shí)期的組織目的，如啟動(dòng)與監(jiān)視請(qǐng)求，反饋命令等。FC121功能模塊完善CPU中不間斷內(nèi)容與時(shí)間的管理[28]。卷紙包裝機(jī)PLC控制軟件分別由8個(gè)FC塊，2個(gè)DB塊與及一個(gè)SFC系統(tǒng)功能塊組成。OB1作為循環(huán)掃描塊，來(lái)回重復(fù)同樣的動(dòng)作。OB35為循環(huán)中斷（或定時(shí)中斷）程序塊。并且裝料的上升和下降步驟運(yùn)行達(dá)到互鎖的效果，以免電機(jī)誤操作而損害設(shè)備。例如MW6開(kāi)始導(dǎo)入數(shù)據(jù)為二進(jìn)制的0000000000000001，相差一個(gè)時(shí)差MW6左移1位，當(dāng)移動(dòng)到0000000100000000時(shí)，剛好與編輯的MW8的數(shù)據(jù)一樣，移動(dòng)指令MOVE讓它馬上返回0000000000000001，周期循環(huán)這樣的動(dòng)作。 包裝過(guò)程程序模擬運(yùn)行圖結(jié)論 通過(guò)辛苦的研究與設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)仿真模擬調(diào)試最后在仿真調(diào)試中各項(xiàng)功能都基本達(dá)到了預(yù)先設(shè)定目標(biāo)，達(dá)到了卷紙包裝機(jī)的高速，全自動(dòng)的功能的實(shí)現(xiàn)，突出PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方便，廉價(jià)，適應(yīng)當(dāng)代市場(chǎng)發(fā)展的需求。 （1）實(shí)現(xiàn)電氣控制系統(tǒng)硬件與軟件的設(shè)計(jì)和調(diào)試工作的預(yù)期目的。 （3）借助工控組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)PLC和計(jì)算機(jī)通信的方法簡(jiǎn)單且便于操作，它有效降低了對(duì)用戶的要求，同時(shí)縮短了設(shè)計(jì)周期，系統(tǒng)繼承性良好，特別對(duì)于大規(guī)模復(fù)雜控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)這些優(yōu)點(diǎn)更是尤為珍貴，所以在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化控制生產(chǎn)中，使用工控組態(tài)軟件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)是大勢(shì)所趨。無(wú)論P(yáng)LC控制系統(tǒng)怎么復(fù)雜，我都采用了一些新的技術(shù)和設(shè)備去完善它。比如我的設(shè)計(jì)在包裝機(jī)運(yùn)行的監(jiān)視方面不是很完備，這讓我感到很遺憾。不足和遺憾不會(huì)給我打擊只會(huì)更好的鞭策我前行，今后我更會(huì)關(guān)注新技術(shù)新設(shè)備新工藝的出現(xiàn)，并爭(zhēng)取盡快的掌握這些先進(jìn)的知識(shí)，更好的為社會(huì)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)，為祖國(guó)的四化服務(wù)。導(dǎo)師淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的治學(xué)態(tài)度和一絲不茍的工作作風(fēng)時(shí)刻影響著我。 在設(shè)計(jì)的完成中，還得到同班同學(xué)，師兄等的支持和幫助，在此感謝他們。最后再一次誠(chéng)摯地感謝所有給予我指導(dǎo)和幫助的老師和同學(xué)，感謝在百忙中抽出時(shí)間進(jìn)行論文評(píng)審的各位老師。Carroll, Murray D. 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