PLC控制的包裝食品膜分切邊料回收機(jī)[附三篇中英文翻譯].doc

plc控制的包裝食品膜分切邊料回收機(jī)摘要本課題是對(duì)plc控制的包裝食品膜分切邊料回收機(jī)進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化設(shè)計(jì)，使其更加適應(yīng)國(guó)產(chǎn)化市場(chǎng)。邊料回收機(jī)由卷繞、排布和張力控制三部分組成，它的工作速度必須與分切機(jī)同步。主傳動(dòng)部分為plc、速度控制器控制下的交流伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)的速度同步控制、調(diào)節(jié)。本設(shè)計(jì)方案中排布控制，為plc、速度控制器、交流伺服電機(jī)和位置傳感器控制下的自動(dòng)排布系統(tǒng)。張力控制部分為plc、角度傳感器、電/氣轉(zhuǎn)換器、氣缸組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)組成。此邊料回收機(jī)為典型的機(jī)、電、氣相結(jié)合的機(jī)電一體化型的單元設(shè)備。其具有結(jié)構(gòu)緊湊，回收質(zhì)量好，工作效率高的特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：邊料回收 plc控制 張力控制abstractthe task is to design retrieving machine controlled by plc, which is to reclaim the marginal material for packing foodstuff, to adapt to the domestic market. it consists of three parts: coiling, arraying and tension control and must be synchronous with slitter. the initial driving part is that synchronous control and adjustment realized by ac servo motor which is controlled by plc and speed controller. the arraying control of the scheme of this design is the automatic arraying system controlled by plc, speed controller, ac servo motor and positional sensor. the part for controlling the tension is closed-loop system consisted of plc, angular sensor, electricity and gas transformer and cylinder. this machine is typical mechatronics installation combined of mechanism, electronics and pneumatics. it has the characteristics of compact structure and good coiling quality. key words: marginal retrieve plc control tension control 引言 21世紀(jì)初期科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步日新月異，給機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)科注入新的生命力。在設(shè)計(jì)理論、設(shè)計(jì)技術(shù)、設(shè)計(jì)自動(dòng)化和設(shè)計(jì)規(guī)律等方面均有新的研究成果涌現(xiàn)。機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)科突破了傳動(dòng)的設(shè)計(jì)方法，正由靜態(tài)向動(dòng)態(tài)、由經(jīng)驗(yàn)計(jì)算向建模分析、由滿足單個(gè)機(jī)件的性能要求向整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的功能綜合和分析、由使用計(jì)算器計(jì)算和手工繪圖向cad發(fā)展。尤其在機(jī)械電子學(xué)方面，隨著機(jī)械電子學(xué)的發(fā)展和機(jī)電一體化的推廣，機(jī)械電子工程已成為機(jī)械設(shè)計(jì)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制及信息技術(shù)相互交叉、滲透的學(xué)科，其應(yīng)用已遍及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)。從發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，必須用系統(tǒng)的觀點(diǎn)走機(jī)電結(jié)合的道路，才能滿足各種機(jī)電系統(tǒng)愈來(lái)愈高的性能要求。機(jī)械電子工程設(shè)計(jì)正是從機(jī)電系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，突出總體和各子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和分析，以及常見(jiàn)的計(jì)算機(jī)化現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，從而研究和總結(jié)機(jī)械電子工程設(shè)計(jì)的規(guī)律和方法。 衡量一個(gè)國(guó)家機(jī)械行業(yè)水平高低的一個(gè)生產(chǎn)要素就是看其自動(dòng)化程度的高低。我們國(guó)家的自動(dòng)化水平還是處于較低的階段。這就有要求我們這些學(xué)習(xí)機(jī)電一體化專業(yè)的人員，要更加努力的去做，以改變這種局面。機(jī)電一體化是在機(jī)械的主功能，動(dòng)力功能，信息功能，控制功能中引進(jìn)了微電子技術(shù)，并將機(jī)械裝置與電子裝置用相關(guān)的軟件有結(jié)合而構(gòu)成的系統(tǒng)。機(jī)電一體化系統(tǒng)主要用于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。 首先，機(jī)械電子工程所研究的對(duì)象是機(jī)電系統(tǒng)，也就是機(jī)電結(jié)合的產(chǎn)物。目前形式多樣、功能各異的機(jī)械電子設(shè)備、產(chǎn)品都是機(jī)電系統(tǒng)的具體體現(xiàn)。從系統(tǒng)的含義而言，一般是指具有特定功能的、相互間具有有機(jī)聯(lián)系的許多要素構(gòu)成的一個(gè)整體，而機(jī)電系統(tǒng)則是一個(gè)非常重要的系統(tǒng)。 現(xiàn)在我們?cè)O(shè)計(jì)的課題是邊料回收機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)。邊料回收機(jī)是一種把分切機(jī)分切塑料完成后把邊料進(jìn)行卷取的機(jī)器。津澤（天津）塑料有限公司，是一個(gè)生產(chǎn)塑料膜的廠家。其生產(chǎn)設(shè)備主要來(lái)自于日本，且自動(dòng)化程度也比較高，從而選取此次設(shè)計(jì)作為我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題。 這臺(tái)邊料回收機(jī)是一個(gè)機(jī)、電、液、氣結(jié)合的典型小型機(jī)電一體化系統(tǒng)，總體來(lái)說(shuō)，整個(gè)系統(tǒng)可分為：動(dòng)力系統(tǒng)，傳動(dòng)系統(tǒng)，執(zhí)行元件系統(tǒng)，檢測(cè)部分，信息處理系統(tǒng)等幾個(gè)部分。分別介紹如下：動(dòng)力系統(tǒng)：主要利用電力為運(yùn)轉(zhuǎn)執(zhí)行部件提供動(dòng)力，分別用主電機(jī)和伺服電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。傳動(dòng)部件：主傳動(dòng)采用同步帶傳動(dòng)和壓力傳動(dòng)。機(jī)器上部左右擺動(dòng)部分，采用伺服電機(jī)帶動(dòng)搖桿完成。執(zhí)行元件系統(tǒng)：主要包括一些汽缸，電磁閥等。傳感檢測(cè)系統(tǒng)：主要是利用一些傳感器進(jìn)行檢測(cè)，為plc提供各種狀態(tài)信號(hào)，為控制服務(wù)。主要包括溫度傳感器，速度傳感器，射線測(cè)厚儀等。信息處理系統(tǒng)：plc控制部分是總系統(tǒng)的信息中心，運(yùn)用控制整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)工作。隨著現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的改變，利用plc程序的運(yùn)行，產(chǎn)生的某種控制信號(hào)控制各個(gè)執(zhí)行部分的動(dòng)體。從而控制整臺(tái)機(jī)器各個(gè)部分的協(xié)調(diào)動(dòng)體。簡(jiǎn)單地介紹了整臺(tái)機(jī)器，系統(tǒng)的詳細(xì)資料請(qǐng)參閱說(shuō)明書(shū)。設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)是：邊料回收機(jī)和分切機(jī)同步工作穩(wěn)定，利用plc控制，使用控制較簡(jiǎn)單。同時(shí)使得自動(dòng)化程度更高，對(duì)降低工人勞動(dòng)程度、提高生產(chǎn)率也起著重要的作用。 第一章 方案論證第一節(jié) 總體方案設(shè)計(jì) 邊料機(jī)是用于塑料膜分切時(shí)產(chǎn)生的邊料進(jìn)行卷取的機(jī)器。因此，它的主體應(yīng)該和分切機(jī)是同步的。根據(jù)對(duì)邊料機(jī)的特點(diǎn)以及其主體狀況，我給出了如下設(shè)計(jì)思路，對(duì)傳動(dòng)部分來(lái)說(shuō)：我把主電機(jī)和主動(dòng)輪之間的傳動(dòng)采用同步帶傳動(dòng)；主動(dòng)輪和從動(dòng)輪以及從動(dòng)輪與卷取部分的傳動(dòng)，采用摩擦輪傳動(dòng)。對(duì)于機(jī)器上部左右擺動(dòng)部分（跳舞軸譯名）則采用絲杠傳動(dòng)。 對(duì)于控制部分，我選取plc控制。因?yàn)閜lc控制的可靠性較高，且編程簡(jiǎn)單。我選取日本三菱公司的歐姆龍產(chǎn)品。第二節(jié) 方案論證一 傳動(dòng)部分 傳動(dòng)裝置是大多數(shù)機(jī)器的主要組成部分。它是一種在距離間傳遞能量并兼實(shí)現(xiàn)某些其他作用的裝置，如：能量的分配，轉(zhuǎn)速的改變，運(yùn)動(dòng)形式的改變等等。按照傳遞和控制動(dòng)力時(shí)所用機(jī)件或介質(zhì)的不同，傳遞機(jī)構(gòu)可分為：機(jī)械傳動(dòng)、電傳動(dòng)、流體傳動(dòng)三種。1 電氣傳動(dòng)電氣傳動(dòng)是以電能為動(dòng)力，將電能轉(zhuǎn)換為位移或轉(zhuǎn)角，再經(jīng)機(jī)械調(diào)速器拖動(dòng)負(fù)載，以實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)的。電氣傳動(dòng)一般是由電動(dòng)機(jī)、繼電器等來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其調(diào)速性能較好。由于本課題對(duì)調(diào)速并沒(méi)有什么要求，所以我沒(méi)有選擇電氣傳動(dòng)。2 流體傳動(dòng)流體傳動(dòng)有液壓傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)兩種。他們分別是以液體或氣體為工作介質(zhì)，把原動(dòng)機(jī)（或電動(dòng)機(jī)）的機(jī)械能先轉(zhuǎn)化為工作介質(zhì)的壓力功能，再由傳送管道將具有壓力能的工作介質(zhì)傳送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，最后由執(zhí)行機(jī)構(gòu)推動(dòng)負(fù)載運(yùn)動(dòng)，把液體或氣體的壓力能再轉(zhuǎn)化為工作機(jī)構(gòu)所需的機(jī)械運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。液壓傳動(dòng)有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：（1） 功率/重量比和轉(zhuǎn)矩/慣性比大。液壓動(dòng)力系統(tǒng)工作壓力高（可達(dá)35mpa甚至更高）。因而在一定體積下能傳遞很大的動(dòng)力。在同等功率下。液壓動(dòng)力系統(tǒng)家具有重量輕、體積小、反應(yīng)靈敏等優(yōu)點(diǎn)。（2） 工作平穩(wěn)，能在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，還可以在運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行調(diào)速。（3） 易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。當(dāng)與電氣或氣壓傳動(dòng)配合使用時(shí)，更能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的操縱和自動(dòng)控制。（4） 易于實(shí)現(xiàn)元件的通用化、標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，便于設(shè)計(jì)、制造和推廣使用。同樣液壓動(dòng)力系統(tǒng)也存在某些缺點(diǎn)：（1） 效率較低，長(zhǎng)距離傳輸更甚。（2） 外漏油液易污染環(huán)境，故要求系統(tǒng)有良好的密封以防止外漏。（3） 介質(zhì)的工作溫度范圍有上下極限的限制，系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性必受介質(zhì)溫度的影響。（4） 對(duì)液體介質(zhì)的清潔度和元件的制造精度要求較高，因此造價(jià)較高。因本機(jī)器在工作過(guò)程中無(wú)需調(diào)速，且液壓傳動(dòng)效率低，易污染環(huán)境，成本也高。因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中沒(méi)有采用液壓元件。氣壓傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)有：（1） 以空氣為介質(zhì)，容易得到，用后排到大氣中，處理方便。它不必象液壓系統(tǒng)那樣設(shè)置回油箱和管道。如有外漏也不會(huì)污染環(huán)境。（2） 因?yàn)榭諝獾恼扯刃。s為液壓油動(dòng)力粘度的萬(wàn)分之幾），故流動(dòng)中損失小，便于集中供氣，遠(yuǎn)距離輸送。（3） 氣動(dòng)動(dòng)作迅速，工作介質(zhì)與設(shè)備維護(hù)簡(jiǎn)單，成本低。（4） 工作環(huán)境適應(yīng)性好，特別在易燃易爆、多塵埃、強(qiáng)磁輻射、振動(dòng)的惡劣工作環(huán)境中比液壓、電氣控制優(yōu)越。氣壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)：（1） 空氣可壓縮，系統(tǒng)執(zhí)行件工作速度平穩(wěn)性較差。（2） 因空氣工作壓力不宜太高，故輸出動(dòng)力較小（不大于1040kn）。（3） 噪聲大，需加消聲器。（4） 氣動(dòng)信號(hào)傳動(dòng)速度不光電信號(hào)慢，故不宜用于高速傳遞信號(hào)的復(fù)雜回路。 由于氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)執(zhí)行工件工作速度平穩(wěn)性較差，且邊料機(jī)的主運(yùn)動(dòng)多為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，故我在主要傳遞部分沒(méi)有氣壓傳動(dòng)。但鑒于氣壓傳動(dòng)傳動(dòng)體迅速、成本低、工作環(huán)境適應(yīng)性好且不污染環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)，所以，我在一些地方也使用了汽缸。如控制邊料卷取臂的升降，就采用了汽缸。3 機(jī)械傳動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)的傳動(dòng)方式很多，如有摩擦輪傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)等等。但從總體看來(lái)可分為：嚙合傳動(dòng)和摩擦傳動(dòng)兩種。摩擦傳動(dòng)的外廓尺寸較大，由于打滑和彈性滑動(dòng)等原因，其傳動(dòng)比不能保持恒定。但它的回轉(zhuǎn)體要比嚙合傳動(dòng)簡(jiǎn)單，即使精度要求很高，制造也不困難。摩擦傳動(dòng)運(yùn)行平穩(wěn)、無(wú)噪聲。大部分摩擦傳動(dòng)都能起安全作用（自動(dòng)壓緊的除外），可借助零件的打滑來(lái)限制傳遞的最大轉(zhuǎn)矩。摩擦傳動(dòng)的另一優(yōu)點(diǎn)是易于實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速、無(wú)級(jí)變速裝置中摩擦傳動(dòng)作基礎(chǔ)的很多。嚙合傳動(dòng)具有外廓尺寸小、效率高（蝸桿傳動(dòng)除外）、傳動(dòng)比恒定、功率范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)?，靠著金屬元件間的嚙合來(lái)傳遞動(dòng)力，所以即使有很小的制造誤差及齒廓變形，在高速時(shí)也將引起沖擊和噪聲，這是嚙合傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)。提高制造精度和改用螺旋齒可以減輕這一缺點(diǎn)，但不會(huì)完全消失。 以有齒的橡膠帶作為中間撓性件的同步帶傳動(dòng)，因?yàn)橄鄧Ш系囊粚?duì)齒中有一個(gè)是非金屬元件，所以對(duì)制造精度要求不高。傳動(dòng)的圓周速度可達(dá)100m/s。同步帶的帶于帶輪之間沒(méi)有相對(duì)滑動(dòng)，傳動(dòng)比恒定。這種帶薄而且輕，故可用于較高速度，傳動(dòng)時(shí)的線速度可達(dá)40m/s，傳動(dòng)比可達(dá)10，效率可達(dá)98%。因此同步帶的應(yīng)用日益廣泛。其主要缺點(diǎn)是制造和安裝精度要求較高，中心距要求較嚴(yán)格。 鑒于同步帶的傳動(dòng)比恒定，傳動(dòng)效率高的優(yōu)點(diǎn)，我們?cè)陔姍C(jī)和主動(dòng)輪之間的傳動(dòng)采用了同步帶傳動(dòng)。摩擦輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：（1） 由于摩擦輪輪面沒(méi)有輪齒，所以制造簡(jiǎn)單而且工作知不會(huì)發(fā)生類似齒輪節(jié)距誤差所引起的周期性沖擊，故而運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲很小。（2） 過(guò)載時(shí)發(fā)生打滑，故能防止重要零部件的損壞。（3） 能無(wú)級(jí)的改變傳動(dòng)比。摩擦輪傳動(dòng)的缺點(diǎn)：（1） 效率低。（2） 當(dāng)傳動(dòng)同樣大的功率時(shí)，輪廓尺寸和作用在軸承上的載荷都比齒輪傳動(dòng)大。（3） 不宜傳動(dòng)很大的功率。（4） 不能保持準(zhǔn)確的傳動(dòng)比。（5） 滑動(dòng)摩擦?xí)r磨損快，壽命低等。齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：（1） 和其它的機(jī)械傳動(dòng)相比較，齒輪傳動(dòng)的工作可靠，使用壽命長(zhǎng)。（2） 瞬時(shí)傳動(dòng)比為常數(shù)。（3） 傳動(dòng)效率高（4） 結(jié)果緊湊。（5） 功率和速度適用范圍很廣。齒輪傳動(dòng)的缺點(diǎn)：（1） 齒輪制造需專用機(jī)床和設(shè)備，成本較高。（2） 精度低時(shí)，震動(dòng)和噪聲較大。（3） 不宜用于軸間距離較大的傳動(dòng)。 鑒于邊料機(jī)主動(dòng)輪與從動(dòng)輪，以及從動(dòng)輪與卷取之間的傳動(dòng)比沒(méi)有特別準(zhǔn)確的要求，且都在作圓周運(yùn)動(dòng)，而摩擦輪傳動(dòng)制造簡(jiǎn)單，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。況且，摩擦輪傳動(dòng)在傳遞功率、傳動(dòng)比和調(diào)速幅度（在傳動(dòng)比可調(diào)的傳動(dòng)中，從動(dòng)軸的最大轉(zhuǎn)速與其最小轉(zhuǎn)速之比）、速度、軸間距離等方面都有著很大的適用范圍。因我們把主動(dòng)輪和從動(dòng)輪、從動(dòng)輪與卷取輪之間的傳動(dòng)采用了摩擦輪傳動(dòng)。4滾珠絲杠 另外，我把機(jī)器上部擺動(dòng)部分之間的傳動(dòng)選用普通電機(jī)和滾珠絲桿。利用滾珠絲桿的傳動(dòng)使得轉(zhuǎn)體擺動(dòng)部分左右擺動(dòng)。 滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)是以滾珠作為滾動(dòng)體的滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)的一個(gè)整體，它的作用是將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動(dòng)或者相反。滾動(dòng)絲杠的滾動(dòng)體有球和滾子兩大類。本次設(shè)計(jì)選用的滾動(dòng)絲杠的滾動(dòng)體為滾子，選用的螺母為標(biāo)準(zhǔn)件。它兩端的固定方式為一端懸空，另一端使用端蓋及筋使其固定。二控制部分 近十幾年來(lái)，大規(guī)模集成電路，超大規(guī)模集成電路和微電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品引起了重大的革新。這些巨大的變革正是由于機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)密切結(jié)合的結(jié)果。此二者的高度結(jié)合成為機(jī)電一體化。近年來(lái)，它在各行各業(yè)的各種機(jī)械中都廣泛的應(yīng)用著，其新產(chǎn)品主要的改觀和功能的提高無(wú)不體現(xiàn)機(jī)電一體化的應(yīng)用。而當(dāng)前各國(guó)的機(jī)械廠商競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)也是在于如何通過(guò)機(jī)電一體化的途徑實(shí)現(xiàn)高度的自動(dòng)化，這樣自動(dòng)化控制技術(shù)就顯得特別關(guān)鍵了?，F(xiàn)在的自動(dòng)化控制技術(shù)有好幾種，其中，可編程控制器和單片機(jī)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中起著主要的作用，是機(jī)電一體化的兩大支柱。1 單片機(jī)單片機(jī)是一種專門用于控制的計(jì)算機(jī)。在一塊芯片上集成了cup、ram、rom、定時(shí)計(jì)數(shù)器和各種i/o部件，具有體積小、功能強(qiáng)、價(jià)格便宜、可靠性高的特點(diǎn)。它在機(jī)電一體化技術(shù)中占有極為重要的位置。這是它的特點(diǎn)決定的。（1） 單片機(jī)體積小一個(gè)單片機(jī)僅有1平方厘米左右，卻具備一臺(tái)計(jì)算機(jī)的基本功能。這樣就很容易把它于其他設(shè)備和儀器組裝在一起，形成一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。（2）功能強(qiáng)，使用靈活方便 對(duì)于一般運(yùn)算不太復(fù)雜數(shù)據(jù)管理不大的控制或檢測(cè)系統(tǒng),常常是用一塊單片機(jī)就能滿足要求,可簡(jiǎn)化硬件降低造價(jià).由于它能通過(guò)i/o接口電路擴(kuò)展各種外部設(shè)備,如:若用于數(shù)據(jù)采集,則可與各種被采集時(shí)相連接;若采集數(shù)據(jù)量很大,這可擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器;若希望對(duì)采集的數(shù)據(jù)加以處理并顯示和打印結(jié)果,則除編制相應(yīng)的軟件外,可擴(kuò)展顯示器和打印機(jī);如還要對(duì)微機(jī)進(jìn)行某些操作,則可擴(kuò)展操作鍵盤;若希望用于控制,則只要根據(jù)所確定的控制算法,如pid算式編制相應(yīng)的軟件,并將控制量經(jīng)i/o輸出到驅(qū)動(dòng)電路,使執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作.所以單片機(jī)在使用上具有極大的靈活性,它可根據(jù)各種具體被控對(duì)象的不同要求,象搭積木一樣構(gòu)成.由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的各類控制、檢測(cè)、監(jiān)視系統(tǒng),從而使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理,獲得最佳的性能價(jià)格比.在較大系統(tǒng)中,單片機(jī)可以和ibm等系統(tǒng)聯(lián)機(jī),作為系統(tǒng)的下位機(jī)或裝入顯示器,打印機(jī)等終端設(shè)備中,成為職能終端,減輕主機(jī)負(fù)擔(dān).（3） 抗干擾能力強(qiáng),適應(yīng)溫度范圍寬,可在比較惡劣的環(huán)境下工作.2. plc屬于存儲(chǔ)程序控制的可編程控制器，其控制功能是通過(guò)存放在存儲(chǔ)器內(nèi)的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的，若要對(duì)控制功能作必要的修改，只需改變軟件指令即可，使硬件軟件化?？删幊炭刂破魇且环N采用微處理技術(shù)的工業(yè)控制裝置,被譽(yù)為高精度技術(shù)普及化的典范,成為工業(yè)控制的主要手段和重要基礎(chǔ)設(shè)備.它與機(jī)器人和數(shù)控技術(shù)一起構(gòu)成工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域的三大支柱.而它的結(jié)構(gòu)與工作原理基本與微機(jī)相同.所不同的是它比計(jì)算機(jī)具有更強(qiáng)的與工業(yè)過(guò)程相連的接口能更直接的適用于控制要求的編程語(yǔ)言,能實(shí)現(xiàn)條件控制、定時(shí)控制、步進(jìn)控制、a/d和d/a轉(zhuǎn)換等功能,在工業(yè)生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用.其特點(diǎn)有:（1）編制程序簡(jiǎn)單：plc一般采用易于理解和掌握的梯形語(yǔ)言及面向工業(yè)控制的簡(jiǎn)單指令編制程序，非常形象直觀。對(duì)于小型plc而言，幾乎不需要任何專門的計(jì)算機(jī)知識(shí)，特別適合現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員使用。（4） 抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高:plc是專為工業(yè)控制設(shè)計(jì)的，能適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的惡劣環(huán)境。由于plc采用了微電子技術(shù),大量開(kāi)關(guān)動(dòng)作由無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來(lái)完成。另外還采用了屏蔽、濾波、隔離等抗干擾措施,可靠性很高.一般中小型機(jī)無(wú)故障時(shí)間約為10萬(wàn)小時(shí),大型機(jī)也在5萬(wàn)以上.（5） 通用性好:plc通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)控制,同一臺(tái)plc可用于不同控制對(duì)象.只需要改變軟件，可實(shí)現(xiàn)不同的控制要求.不同機(jī)型的功能基本相同,可以互換.plc功能模塊品種多,可靈活組成各種不同大小和不同功能的控制裝置.相比之下,繼電器控制系統(tǒng)改變控制線路不容易,擴(kuò)大規(guī)模更困難.（6） 運(yùn)行迅捷:plc控制是在集成塊內(nèi)按程序周而復(fù)始地運(yùn)行,節(jié)奏快,速度快,顯著優(yōu)于繼 電器控制系統(tǒng).（7） 功能強(qiáng):即可對(duì)開(kāi)關(guān)量進(jìn)行控制,又可對(duì)模擬量進(jìn)行控制;即可控制一臺(tái)單機(jī),一條生產(chǎn)線,又可控制一個(gè)機(jī)群,多條生產(chǎn)線;即可現(xiàn)場(chǎng)控制,又可遠(yuǎn)距離控制;即可控制簡(jiǎn)單系統(tǒng),又可控制復(fù)雜系統(tǒng).（8） 安裝簡(jiǎn)單:plc接線少而簡(jiǎn)單,占地面積少,大大簡(jiǎn)化了龐大的繼電器控制柜和復(fù)雜的接線和安裝.（9） 編程容易:plc編程多采用形象簡(jiǎn)單的繼電器控制梯形圖及命令語(yǔ)句方式,命令少 且編程簡(jiǎn)捷,易于掌握,不需要具備專門的計(jì)算機(jī)知識(shí).（10） 維修方便:用戶可通過(guò)更換模塊或整機(jī)進(jìn)行維修處理,使生產(chǎn)得以迅速恢復(fù),減少了停機(jī)時(shí)間.（11） 體積小,重量輕,功耗低;plc采用的是半導(dǎo)體集成電路.綜上所述,本系統(tǒng)可采用單片機(jī),也可采用plc控制.但考慮到plc比單片機(jī)更容易實(shí)現(xiàn)制,plc安裝簡(jiǎn)單,編程也容易,況且與邊料機(jī)配合的分切機(jī)也是plc控制.所以,我們選擇了plc來(lái)控制. 我們的總體思路是:傳動(dòng)部分主要以同步帶和摩擦傳動(dòng)為主,還有伺服電機(jī)以及普通電機(jī)和滾珠絲桿，以及一些汽缸.控制部分采用三菱公司的歐姆龍plc控制.第二章 傳動(dòng)計(jì)算第一節(jié) 同步帶傳動(dòng)一同步帶傳動(dòng)帶傳動(dòng)的形式主要有v帶傳動(dòng)、平帶傳動(dòng)、同步帶傳動(dòng)等，本次設(shè)計(jì)選擇的是同步帶傳動(dòng)。 帶傳動(dòng)是兩個(gè)或多個(gè)帶輪之間用帶作為撓性拉拽零件的傳動(dòng)，工作時(shí)借助零件之間的摩擦（或嚙合）來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力。根據(jù)帶的截面形狀不同，可分為v帶傳動(dòng)、平帶傳動(dòng)、同步帶傳動(dòng)、多楔帶傳動(dòng)。（6） 同步帶計(jì)算1 電機(jī)的選擇：根據(jù)工作載荷的大小和性質(zhì)、速度以及工作環(huán)境等條件來(lái)選擇電動(dòng)機(jī)的類型、結(jié)構(gòu)形式、功率和轉(zhuǎn)速，確定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)。 容量相同的同類型電動(dòng)機(jī)，有不同的轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速低的外廓尺寸及重量大、價(jià)格高，但可使傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比和結(jié)構(gòu)尺寸減小，從而降低了傳動(dòng)裝置的制造成本，因此，確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，要聯(lián)系傳動(dòng)裝置綜合考慮與比較。 所以我選用y系列（ip44）三相異步電動(dòng)機(jī)為主動(dòng)機(jī)，型號(hào)為y90s4，它的額定功率為1.1千瓦，轉(zhuǎn)速為1400轉(zhuǎn)/分，最大額定轉(zhuǎn)矩2.2 ，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 0.0021kg.m ，質(zhì)量為22kg。電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)分為二級(jí)傳動(dòng)，一級(jí)傳動(dòng)比為5，二級(jí)傳動(dòng)比為1.2。2 同步帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)的計(jì)算：（i） 第一次傳動(dòng)計(jì)算（ii）第二次傳動(dòng)計(jì)算小齒輪用40cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度241hb286hb，平均取為260hb；大齒輪用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度229hb286hb，平均取為240hb。 （iii）同步齒形帶帶輪 對(duì)同步帶帶輪應(yīng)滿足以下要求：重量輕、質(zhì)量分布均勻、安裝中性好、消除制造中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。所以選用齒形角為40度的8號(hào)直線齒廓專用銑刀。 , （ii）第二次傳動(dòng)計(jì)算計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 第二節(jié) 齒輪的校核計(jì)算 上搖臂的左右運(yùn)動(dòng)采用滾珠絲杠來(lái)完成，而且用國(guó)產(chǎn)的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠，用齒輪傳動(dòng)對(duì)其進(jìn)行減速。齒輪的傳動(dòng)比為1.5。電機(jī)的功率為0.61kw，轉(zhuǎn)速為800rpm。下面為齒輪的校核計(jì)算部分。計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 第三章 氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)第一節(jié) 氣動(dòng)回路設(shè)計(jì)一 明確邊料機(jī)氣動(dòng)系統(tǒng)自動(dòng)工作過(guò)程的要求 i 升降汽缸：接通電源，活塞桿由內(nèi)向外運(yùn)動(dòng)，支架上升； ii 裝卸邊料汽缸：接通電源，活塞桿由外向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，裝卸邊料卷取管； iii 裝卸邊料汽缸：接通電源，活塞桿由內(nèi)向外運(yùn)動(dòng)，裝卡邊料卷取管； iv 升降汽缸：接通電源，活塞桿由外向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，支架下降； v 壓力桿汽缸：接通電源，活塞桿由內(nèi)向外運(yùn)動(dòng)，將邊料壓緊在主動(dòng)輪上； vi 張力汽缸：接通電源，活塞桿由內(nèi)向外運(yùn)動(dòng)，給予邊料一定的壓力。二 氣動(dòng)回路的設(shè)計(jì) 1氣動(dòng)件及輔助件的選擇 由于邊料機(jī)和氣缸控制的動(dòng)作均為直線運(yùn)動(dòng)，故此選用單作用氣缸。所用動(dòng)作的控制又由plc控制電磁閥完成。所以所有執(zhí)行元件選用帶有磁環(huán)的單活塞雙作用推力氣缸。 1）升降氣缸的選擇 因行程較長(zhǎng)為330毫米且支架按照一定的角度升降，初步選擇具有緩沖性能的scdgbd-s型汽缸。 確定汽缸的主要參數(shù)：根據(jù)工作給定的數(shù)據(jù)，并給出一定的余量可得工作推力f1=800n， 工作壓力p=490kpa，載荷率 =0.8，=51.0mm。根據(jù)計(jì)算結(jié)果并查缸徑標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)可取d=50mm。而根據(jù)邊料機(jī)需此行程為s=330mm,因此汽缸選用scdg50-330。 執(zhí)行元件耗氣量計(jì)算：根據(jù)上述所得數(shù)據(jù)，加上汽缸活塞完成全行程所需時(shí)間t=1.655s,可得q= =3.14=393cm/s .2） 壓力桿汽缸選擇 行程較短為60 mm初選后決定安裝具有緩沖性能的scdgbd-s標(biāo)準(zhǔn)汽缸。確定汽缸的主要參數(shù)：根據(jù)實(shí)際工作需要的數(shù)據(jù)，并給出一定的余量可得工作推力f=500n 工作壓力p=490kpa，載荷率=0.8，=40mm 根據(jù)計(jì)算結(jié)果并查缸徑標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)可取 d=40mm而根據(jù)工作的具體要求，此行程為s=60mm 可選scdg40-60。 執(zhí)行元件耗氣量計(jì)算：根據(jù)上述所得數(shù)據(jù)，加上氣缸活塞完成全行程所需時(shí)間t=0.3s， 可得：q=3.14=251cm/s.3) 張力氣缸選取行程300mm處選后決定安裝的是具有緩沖性能的scdgbd-s標(biāo)準(zhǔn)氣缸。確定氣缸主要參數(shù)：根據(jù)實(shí)際工作需要的數(shù)據(jù)，并給出一定的余量可得工作推力f=70n，工作壓力p=490kpa，載荷率=0.8，=15.1mm 根據(jù)計(jì)算結(jié)果并查缸徑標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)可取d=16mm而根據(jù)工作的具體要求，此行程為s=300mm，所以選用氣缸scdg16-300。 執(zhí)行元件耗氣量計(jì)算：根據(jù)上述所得數(shù)據(jù)，加上氣缸活塞完成行程所需時(shí)間t=0.3s， 可得：q=3.14=40cm/s. 2 控制元件的選擇根據(jù)系統(tǒng)對(duì)安全可靠性、控制性能、響應(yīng)速度，氣源凈化等因素要求的高低以及工作環(huán)境，控制元件體積的要求考慮，由于邊料機(jī)所處工作環(huán)境要較好，體積也較小。對(duì)可靠性、起源凈化要求不高。相對(duì)來(lái)說(shuō)對(duì)控制性能和響應(yīng)速度的要求則較高。因?yàn)殡姶砰y相對(duì)于其他控制元件，其控制性能較好，響應(yīng)速度較快，可靠性則一般。在惡劣環(huán)境中適應(yīng)性較差，綜合起來(lái)選用電磁閥比較合適。 由于個(gè)氣缸工作條件相同，故所有電磁閥均選用svk1205d-02（帶有磁環(huán)傳感器）。 氣壓三聯(lián)件選用sac2000-02d（其中調(diào)壓閥選用sar2000，壓力為490kpa時(shí)，其額定流量為8330cm/s. 3 氣動(dòng)輔助件的選擇 1） 分水過(guò)濾器 油霧器 由于前面已經(jīng)選擇好了調(diào)壓閥，所以所選擇的分水過(guò)濾器和油霧器必須跟調(diào)壓閥相匹配。它們的通信要與調(diào)壓閥相一致。所以分水過(guò)濾器選用saf2000（普通型50 ） 油霧器選用sac2000-02。 2） 消聲器 應(yīng)與氣控閥排氣口相配合，選用7000-118。第四章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)第一節(jié) 邊料機(jī)運(yùn)動(dòng)的設(shè)計(jì)要求一 設(shè)計(jì)要求1 邊料機(jī)是在分切機(jī)分切塑料薄膜后卷取百年料的一臺(tái)自動(dòng)化機(jī)器。因此它的運(yùn)轉(zhuǎn)必須要做到與邊料機(jī)同步，必須有速度檢測(cè)與反饋系統(tǒng)。2 塑料薄膜邊料必須在一定的張力下進(jìn)行卷取。因此必須有張力檢測(cè)和反饋裝置。3 塑料薄膜邊料必須在卷取時(shí)有導(dǎo)向裝置進(jìn)行分布，必須具有導(dǎo)向裝置的位置限定功能。二各氣缸的初始狀態(tài)工作順序表與編號(hào)1邊料機(jī)氣缸編號(hào)與初始位置氣缸編號(hào)與初始位置序號(hào)名 稱數(shù) 量初始位置（氣缸桿）1裝取邊料卷取管（加緊）2外2卷取臂升降2內(nèi)3壓力輪2內(nèi)4張力擺動(dòng)桿1內(nèi)2邊料機(jī)氣缸工作順序表氣缸工作順序表順序作 用動(dòng)作氣缸數(shù)動(dòng)作要求備 注 1卷取臂升起 2 內(nèi)外 2裝邊料卷取管 1外內(nèi)外 3卷取臂降 2 外內(nèi) 4張力擺動(dòng)桿 4 內(nèi)外根據(jù)卷取時(shí)張力確定 5壓力桿 3 內(nèi)外 6卷取臂升 2 內(nèi)外 7卸邊料裝卷取管 1 外內(nèi)外 第二節(jié) 方案設(shè)計(jì)一、邊料機(jī)的工作過(guò)程1安裝卷取管i 接通操作電源m1100，接通電源m1103。使相應(yīng)的電磁閥通電。使卷取臂升降氣缸動(dòng)作（內(nèi)外）使卷取臂抬升。ii 接通電源m1104，使裝卸邊料卷取管氣缸動(dòng)作（外內(nèi)）。裝上卷取管后，邊料卷取管氣缸動(dòng)作（內(nèi)外）動(dòng)作夾緊。iii卷取管安裝完畢后，卷取臂氣缸做（外內(nèi)）動(dòng)作使卷取臂下降，安裝完畢。2啟動(dòng) 把邊料卷到邊料卷取管上，啟動(dòng)主電機(jī)使主動(dòng)輪通過(guò)摩擦輪傳動(dòng)使得卷取管做旋轉(zhuǎn)動(dòng)作。降邊料卷取至卷取管上。啟動(dòng)主電機(jī)同時(shí)，伺服電機(jī)和壓力桿氣缸動(dòng)作。伺服電機(jī)動(dòng)作驅(qū)動(dòng)導(dǎo)向裝置左右移動(dòng)，使邊料能夠均勻地卷取到卷取管上。壓力桿氣缸做（內(nèi)外）動(dòng)作，把邊料平整地壓到主動(dòng)輪上。并由摩擦輪與壓緊輪共同作用將薄膜間的空氣擠出去，使纏繞后不產(chǎn)生氣泡。同時(shí)張力擺動(dòng)桿做氣缸動(dòng)作，自動(dòng)調(diào)整張力。3卸下卷取管i 接通操作電源m1100，接通電源m1103。使相應(yīng)的電磁閥通電。使卷取臂升降氣缸動(dòng)作（內(nèi)外）使卷取臂抬升。ii接通電源m1104，使裝卸邊料卷取管氣缸動(dòng)作（外內(nèi)）。卸下卷取管后。裝上新是空管，邊料卷取管氣缸動(dòng)作（內(nèi)外）動(dòng)作夾緊。iii卷取管安裝完畢后，卷取臂氣缸做（外內(nèi)）動(dòng)作使卷取臂下降，安裝完畢。當(dāng)發(fā)生意外時(shí)，例如邊料斷裂時(shí)，必須將機(jī)器馬上停止并示警報(bào)告。二、元器件選擇1選擇plc作為控制裝置 plc優(yōu)點(diǎn)如下： 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)； 編程簡(jiǎn)單，使用方便； 控制程序可變，具有延展性有很好的柔性； 機(jī)型系列化； 可采用多個(gè)處理器，集中控制； 具有較強(qiáng)的存儲(chǔ)功能； 有很強(qiáng)的輸入輸出接口； 有很強(qiáng)的智能外用接口； 便于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化； 功能完善； 擴(kuò)充方便，組合靈活； 減少了控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及施工的工作量； 體積小，重量輕。是機(jī)電一體化特有的產(chǎn)品。 plc的基本結(jié)構(gòu)： 第一部分 中央處理單元（cpu、ram、控制、譯碼、電路、接口電路） 第二部分 輸入/輸出單元（輸入隔離和輸出選擇器，輸出鎖存器和驅(qū)動(dòng)電路以及輸入/輸出現(xiàn)時(shí)電路） 第三部分 電源單元（系統(tǒng)的電源和備用電池） plc控制原理： plc和繼電器類似，也由輸入部分、邏輯部分、輸出部分組成。 輸入 邏輯 輸出 輸入部分：收集并保存被控對(duì)象實(shí)際運(yùn)行的數(shù)據(jù)和信息（開(kāi)關(guān)信息和操作命令等）。 邏輯部分：處理輸入部分所取得的信息，并按操控對(duì)象實(shí)際的動(dòng)作要求作出反應(yīng)。 輸出部分：提供被控制的許多裝置中，哪幾個(gè)設(shè)備需要實(shí)時(shí)操作處理。2選擇電磁閥作為伺服裝置電磁閥具有良好的可控性，快速響應(yīng)性，有利于實(shí)現(xiàn)電平信號(hào)控制連通、斷電。3電磁閥，步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路具有隔離電路和功率放大的校準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)。i 使plc的驅(qū)動(dòng)可靠；ii 使驅(qū)動(dòng)電路標(biāo)準(zhǔn)化。4傳感器輸入電路選擇具有光電隔離的電路，減低干擾信號(hào)使輸入信號(hào)可靠。第三節(jié) 硬件設(shè)計(jì)一、本設(shè)計(jì)所采用plc系統(tǒng)的概述歐姆龍是主要邏輯部件繼電器邏輯：為了適應(yīng)電器控制的需要，plc為用戶提供繼電器邏輯。用邏輯與、邏輯或、邏輯非等邏輯運(yùn)算來(lái)處理各種繼電器的連接。定時(shí)邏輯器：一般包括有i 定時(shí)條件，控制定時(shí)器操作； ii 定時(shí)語(yǔ)句，指定新使用的定時(shí)器，給出定時(shí)設(shè)定值；iii 定時(shí)器的當(dāng)前值，記錄定時(shí)時(shí)間；iv 定時(shí)繼電器，定時(shí)器到達(dá)設(shè)定的定時(shí)值時(shí)on，未開(kāi)始定時(shí)和未達(dá)到定時(shí)設(shè)定值時(shí)off。定時(shí)器邏輯功能表定時(shí)條件定時(shí)器定時(shí)繼電器當(dāng)前值操作off等于設(shè)定值不操作offon0計(jì)時(shí)offon=0不操作on計(jì)數(shù)器邏輯功能表復(fù)位信號(hào)r計(jì)數(shù)信號(hào) cp計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)繼電器當(dāng)前值操作onx等于設(shè)定值不計(jì)數(shù)offoffoff on0“1”off=0不計(jì)數(shù)onon off不變不計(jì)數(shù)不 變觸發(fā)器邏輯plc為用戶提供觸發(fā)器邏輯用來(lái)記憶某些信息，該觸發(fā)器邏輯可以被置位成“1”，也可被復(fù)位成“0”。觸發(fā)器有置位輸入“s”和復(fù)位輸入“r”觸發(fā)器邏輯功能表rs觸發(fā)器offoff不變offonononoffoffononoff移位寄存器功能表零位信號(hào) r移位信號(hào) cp填充輸入in移位功能0nxx全“0”不移位offonoff on左移一位，各位填“1”off左移一位，各位填“0”on offx不移位數(shù)據(jù)寄存器plc除能進(jìn)行位運(yùn)算以外，還能進(jìn)行字運(yùn)算。plc為用戶提供若干個(gè)數(shù)據(jù)寄存器以存放數(shù)據(jù)。 二、plc控制食品膜分切回收機(jī)的plc系統(tǒng)設(shè)計(jì)選用omron公司的cpm1a-40cdr-a-v1型plc，輸入點(diǎn)數(shù)為24點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù)為16點(diǎn)。輸入輸出口的分配輸入地址描述輸出地址描述00000自動(dòng)工作開(kāi)始按鈕01000分面板電機(jī)m100001分面板復(fù)位按鈕01001m1制動(dòng)00002撥叉復(fù)位按鈕01002加速輪電機(jī)m200007霍爾開(kāi)關(guān)01003輸送帶電機(jī)m300008故障排除按鈕01004m3制動(dòng)00009送進(jìn)缸磁性開(kāi)關(guān)101005送進(jìn)閥電磁鐵100010送進(jìn)缸磁性開(kāi)關(guān)201006送進(jìn)閥電磁鐵200011夾緊缸磁性開(kāi)關(guān)301007夾緊缸電磁鐵300100夾緊缸磁性開(kāi)關(guān)401100夾緊缸電磁鐵400101紅外傳感器101101報(bào)警輸出00102紅外傳感器200103紅外傳感器300104停止按鈕00105急停按鈕語(yǔ)句指令地址指令數(shù)據(jù)0000ld not001040001il（