基于PLC高速全自動(dòng)包裝機(jī)的控制系統(tǒng)應(yīng)用

摘   要
可編程控制器(PLC )作為控制系統(tǒng)的核心裝置，功能強(qiáng)大、性能穩(wěn)定可靠。在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。取得了理想的控制效果。
本論文以東莞佳鳴機(jī)械制造有限公司開發(fā)的高速全自動(dòng)卷紙包裝機(jī)控制系統(tǒng)為背景，理論與實(shí)踐相結(jié)合，詳細(xì)闡述了集PLC技術(shù)，變頻器技術(shù)，光電感應(yīng)技術(shù)，通信技術(shù)于一體的先進(jìn)控制技術(shù)在該包裝機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。論文主要內(nèi)容如下:1.概述了可編程控制器PLC的現(xiàn)狀及其在包裝機(jī)械上應(yīng)用的可能性和前景。2.通過對卷紙包裝機(jī)生產(chǎn)工藝流程的了解，統(tǒng)計(jì)其輸入輸出I/O點(diǎn)，然后進(jìn)行PLC選型，硬件組態(tài)的設(shè)計(jì)。3.詳細(xì)分析了包裝紙放卷過程中的受力(尤其是張力)情況，并建立了數(shù)學(xué)模型，利用自適應(yīng)控制原理實(shí)現(xiàn)了送料過程中的張力控制。4.在卷紙包裝機(jī)中，卷紙和包裝紙要求能同時(shí)到達(dá)工位1，這就產(chǎn)生了送料過程中的同步控制問題，在同步控制中，我們在卷紙供送系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)軸上安裝一個(gè)半圓形金屬片，在側(cè)面裝上接近開關(guān)探頭，通過判斷每次光電傳感器檢測到色標(biāo)時(shí)接近開關(guān)的輸出狀態(tài)，就能知道包裝紙供送系統(tǒng)是滯后還是超前于卷紙供送系統(tǒng)，從而使伺服電機(jī)正、反轉(zhuǎn)或不動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了送料過程中的同步控制。5.卷紙的包裝是一個(gè)典型的順序控制，因此我們利用一個(gè)移位寄存器，使工藝盤的每一個(gè)V形槽對應(yīng)一個(gè)二進(jìn)制位，通過移位寄存器的移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了包裝過程的程序控制。6.利用Siemens公司的編程軟件Step7、軟件WinCC及其通信功能設(shè)計(jì)了包裝過程以完成數(shù)據(jù)的采集并控制輸出設(shè)備安全、高速、高效地運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了該包裝過程的監(jiān)視功能。經(jīng)過我們的努力，卷紙包裝機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)己經(jīng)完成。并且經(jīng)過了嚴(yán)格的測試，在實(shí)驗(yàn)室的模擬運(yùn)行中，取得了良好的控制效果。使該機(jī)無論從功能上還是效率上都獲得了質(zhì)的提高，基本達(dá)到了九十年代末期國際先進(jìn)水平，較好地實(shí)現(xiàn)了廠方提出的控制要求。
關(guān)鍵詞:包裝機(jī);PLC;張力控制;自適應(yīng)控制;同步控制;WinCC; Step7。

2007-5-23

Abstrac
    This thesis mainly discussed the design of contrnl system of roll packing.As the kermel device control system, PLC is widely used in modern industrial production and do well in this field.
This thesis takes the control system of the high-speed full-automatic roll packing machine that was developed Dongguan Jiaming Machine Manufacturing Limited Company as a background. We apply the advanced control technique in the packing machine control system such as the technique of PLC, the inverter technique, light electricity technique and so on. By using these techniques, we realized tension control, Synchronous control in transmitting process and packing process program control. To complete the data of collecting and control the output equipments ments to work safely, high speed and efficiently, we designed the PLC correspondence network by using the WinCC, a supervise contrnl and configuration software of the company of Siemens, and its communication function, to realize the surveillance function of the packing process.
The machine got the exaltation of the quality whether the function or the efficiency, basically came to the international advanced level in the late of 90's,realized well the control request that the company put forward.This control system is well running in the lab.
Key  words:Packing machine; PLC; tension control; self-adaptive Control control; WinCC; Step7.

目    錄
摘要┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈1
ABSTRACT┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈2
目錄┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈3
第一章 緒論┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈5
1.1可編程控制技術(shù)的現(xiàn)狀┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈5
1.2可編程控制技術(shù)的發(fā)展趨勢┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈6
1.3 PLC與其它工業(yè)控制系統(tǒng)的比較┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈6
1.3.1 PLC與繼電器控制系統(tǒng)的比較┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈7
1.3.2 PLC與單片機(jī)控制系統(tǒng)比較┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈7
1.3.3 PLC與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的比較┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈8
1.3.4 PLC與集散型控制系統(tǒng)的比較┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈8
1.4卷紙包裝機(jī)產(chǎn)生的背景及意義┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈8
1.5  PLC在包裝機(jī)械上應(yīng)用的可能性和前景┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈9
1.6項(xiàng)目研究的主要內(nèi)容┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈9
1.7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
2.1卷紙包裝機(jī)生產(chǎn)工藝概述┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 11
2.2卷紙包裝機(jī)速度影響的分析和提高┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈12
2.3可編程控制系統(tǒng)控制方案的設(shè)計(jì)┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈12
2.4系統(tǒng)的運(yùn)行方式┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈13
2.5控制系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈14
2.5.1總體結(jié)構(gòu)關(guān)系┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈14
2.5.2控制系統(tǒng)主要器件的選擇┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈14
2.6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
3.1供電線路┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈22
3.2主要控制功能模塊的設(shè)計(jì)┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈23
3.2.1裝料工位1┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈23
3.2.2夾鉗抓緊、旋轉(zhuǎn)、窩邊工位2 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈25
3.2.3卸料工位3 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈26
3.3放卷、分切部分的張力控制. ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈26
3.3.1包裝紙分切機(jī)調(diào)節(jié)原理簡介┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈26
3.3.2放卷部分. ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈27
3.3.3張力控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈29
3.4送料過程中的同步控制┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈33
3.4.1同步控制系統(tǒng)........................................................................................ ..33
3.4.2信號的獲取┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈35
3.4.3同步控制電路原理的實(shí)現(xiàn)┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈37
3.5本章小結(jié)┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈37
第四章系統(tǒng)的軟件介紹┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈38
4.1 PLC的軟件設(shè)計(jì)........................................................................................38
4.1.1概述.....................................................................................................38
4.1.2 PLC程序的總體結(jié)構(gòu).............................. ...........................................39
參考文獻(xiàn). ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈39
全文總結(jié). ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈40
致謝┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈40
附錄包裝電路圖. ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈41