衛(wèi)生紙分切機PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計

1、.PAGE 1 分 類 號： 單位代碼：畢業(yè)論文設(shè)計衛(wèi)生紙分切機PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計摘要分切機是將寬幅材料進一步加工成后續(xù)生產(chǎn)工藝所需寬度的產(chǎn)品的一種工序，本文提出PLC為核心，結(jié)合步進電機實現(xiàn)位置控制方法，以及通過指撥開關(guān)實現(xiàn)簡單參數(shù)設(shè)定，對試劑片分切機進展改造，從而保證分切機實現(xiàn)準(zhǔn)確進給。電氣傳動系統(tǒng)采用可編程控制器(PLC)和變頻器控制技術(shù)具有良好實用前景，既能提高自動化水平，還是節(jié)能高效，對提高系統(tǒng)的運行管理水平、減輕環(huán)境污染都會起到很好的作用。目前國的中小型企業(yè)只有一部份采用 PLC 控制，所以推廣應(yīng)用這些新技術(shù)、新設(shè)備的任務(wù)仍是十分繁重。采用三菱公司的可編程控制器對該分切機設(shè)計。系

2、統(tǒng)中由三菱PLC完成數(shù)據(jù)的采集和電動機等設(shè)備的控制任務(wù)。使用F*2N可編程控制器的編程軟件G* Developer 8.0進展編程編制，模塊化的程序設(shè)計方法，大量采用代碼重用，減少了軟件的開發(fā)和維護工作量。關(guān)鍵詞：分切機電氣控制 PLC ABSTRACTSlitter wide material is further processed into the production process of a subsequent step width of the product required, we propose PLC as the core, bined with stepper mot

3、or position control method, and by the DIP switch is simple parameter setting, for reagent tablets Slitter transformation, thus ensuring precise cutting machine infeed.Electric transmission system using a programmable controller (PLC) and the inverter control technology has a good practical prospect

4、s, both to improve the level of automation, or energy efficient, to improve the systems operation and management level, reduce environmental pollution will play a good role. At present, only a part of the small and medium enterprises with PLC control, so to promote the application of these new techn

5、ologies, new equipment, the task is still very heavy.Mitsubishi PLC using the cutting machine design. System control tasks performed by Mitsubishi PLC and other data acquisition and motor equipment. Use F*2N PLC programming software G* Developer 8.0 piled programming, modular programming method uses

6、 a lot of code reuse, reduce software development and maintenance.Key words: SlitterElectrical Control PLC.1目 錄 TOC o 1-2 u 第一章緒論 PAGEREF _Toc415821126 h 11.1 目前分切機的控制水平 PAGEREF _Toc415821127 h 11.2 分切機的力控制方法 PAGEREF _Toc415821128 h 11.3 課題研究的主要容 PAGEREF _Toc415821129 h 2第二章分切機的概述 PAGEREF _Toc415821

7、130 h 32.1 衛(wèi)生紙分切機的概述 PAGEREF _Toc415821131 h 32.2 衛(wèi)生紙分切機控制研究 PAGEREF _Toc415821132 h 3第三章可編程序控制器工作原理 PAGEREF _Toc415821133 h 43.1 可編程序控制器簡介 PAGEREF _Toc415821134 h 43.2 可編程序控制器的構(gòu)造 PAGEREF _Toc415821135 h 43.3 可編程序控制器的工作原理 PAGEREF _Toc415821136 h 4第四章衛(wèi)生紙分切機控制系統(tǒng)設(shè)計 PAGEREF _Toc415821137 h 54.1 控制系統(tǒng)整體構(gòu)造

8、 PAGEREF _Toc415821138 h 54.2 系統(tǒng)設(shè)計 PAGEREF _Toc415821139 h 74.4 PLC 設(shè)置 PAGEREF _Toc415821140 h 10結(jié)論 PAGEREF _Toc415821141 h 11參考文獻 PAGEREF _Toc415821142 h 13辭 PAGEREF _Toc415821143 h 14.1緒論1.1目前分切機的控制水平在與多家國際品牌，目前我國的切割機如德國，英國，意大利，美國康普該阿特拉斯，日本富士，泰坦仍有較大差距,海所生產(chǎn)的分切機自動化水準(zhǔn)還停留在中下游水平上，雖然說對國外把持原器件運用已非常普及,價錢也

9、較低廉,但國分切機廠家在使用時,了解切工藝和材料性能的開展遠遠落后于興旺國家水平的深度，尤其是缺乏有機結(jié)合的控制系統(tǒng)和機械構(gòu)造，和切割材料，在這個意義上，在粗線大局部仍留在國切割機，切割機的控制系統(tǒng)的嚴(yán)密性、合理性沒有更深入的了解。在當(dāng)今時代，科學(xué)技術(shù)飛速開展，隨著現(xiàn)代包裝機械的開展，以滿足現(xiàn)代消費者對產(chǎn)品包裝的需求，優(yōu)良品種。隨著人們對包裝機械的高自動化、人性化和較高的平安可靠性等需求也愈來愈高,伴隨著計算機在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的日漸普及,同時，微電子技術(shù)的應(yīng)用，新的傳感技術(shù)，信息處理技術(shù)，新技術(shù)，新材料技術(shù)和微型計算機技術(shù)迅速滲透到包裝機械制造領(lǐng)域，這反映出我國現(xiàn)代包裝機械向高科技水平開展。隨著

10、工業(yè)控制技術(shù)的提高,特別是是微電子技術(shù)的高速開展,微處理器與可編程控制器等大規(guī)模集成電路的廣泛應(yīng)用,將它們與傳統(tǒng)工業(yè)控制相結(jié)合,加速了工業(yè)自動化水平的提高。在可編程邏輯控制器的使用越來越多的工業(yè)過程控制和實時控制，取得了良好的效果。世界上最先進的工廠的節(jié)奏，富士，德科對提高產(chǎn)品質(zhì)量和性能的代表，主要從以下幾個方面：1采用FPC(靈活方式控制系統(tǒng))2采用對話式鍵盤操作,同時數(shù)據(jù)化顯示卷取數(shù)據(jù),3使操作不會因人而異4高性能的廢邊卷繞機構(gòu)5高品質(zhì)的磨擦傳動軸6操作方便可靠、更加人性化、外形美觀大方總之,控制先進、操作方便可靠、更加人性化、高效節(jié)能、外形簡潔美觀是目前分切機的開展趨勢。1.2分切機的力

11、控制方法力控制在實際生產(chǎn)過程中,根據(jù)調(diào)節(jié)手段分類,常用力控制方式又可以分為三種:手動控制方式、半自動控制方式和全自動控制方式。(1)手動控制:以收卷或放卷的卷徑變化而分階段調(diào)整離合器或制動器的鼓勵電流,從而獲得一致的力,用戶必須隨時檢查被控材料的力,隨時調(diào)節(jié)輸出力矩,這種控制方式是一種手動開環(huán)控制模式,僅適用于一些低速的復(fù)合機、印刷機、擠出機、分切機、卷繞機械等力控制要求不高的場合。(2)半自動控制:利用超聲波原理等自動檢出卷徑，從而調(diào)整卷料力，例如：美國Montalvo蒙特福公司U3500型超聲波力控制器，從本質(zhì)上來講是一種力的半閉環(huán)控制，不僅可以自動測出卷經(jīng)、控制扭矩輸出，同時還具有緩沖啟

12、動、防松卷和慣性補償?shù)裙δ?。該方案的實施本錢較低，因此在中檔機械中應(yīng)用廣泛。(3)全自動控制:一般也有兩種檢測方式。一種是通過力傳感器測定卷材的力，然后由控制器自動調(diào)整離合器或制動器來控制卷料力。這種方式是力的全閉環(huán)控制，原理上來講，此種方案能夠?qū)崟r反映出力的變化因此控制精度最高，因此一些高檔的精軋機、高速分切機等冶金上采用全自動的力控制系統(tǒng)。(1)直接力控制系統(tǒng)又稱反響控，又可以分為AB兩種A利用如力儀等傳感器檢測實際力，將測量值作為反響信號，構(gòu)成力閉環(huán)系統(tǒng)，即將測量的實際值與給定力相比較，由偏差產(chǎn)生控制作用，使實際力與給定力相等。視傳感器構(gòu)造不同，還可分為位置式和反響式控制 B利用活套建立

13、力，測量活套量，構(gòu)成活套反響控制系統(tǒng)，控制活套量恒定使產(chǎn)品力恒定。這種力控制法適用于高精度、高速度的力控制場合，具有控制精度高、實時性能好等優(yōu)點。(2)間接力控制系統(tǒng)又稱補償控制，它通過對影響力穩(wěn)定的參數(shù)的調(diào)節(jié)補償可能出現(xiàn)的力變化，間接地保持力穩(wěn)定，即只給定力設(shè)定值，不用檢測器采集力的實際值，對力不形成閉環(huán)控制，而是通過對被控機即驅(qū)動電機的電流或勵磁電流的控制來間接對力進展恒定控制，從而使電動機力矩保持不變，保證被卷取產(chǎn)品的力恒定。1.3課題研究的主要容電氣傳動系統(tǒng)采用PLC和變頻器控制技術(shù)具有良好實用前景，既能提高自動化水平，又能提高系統(tǒng)的運行管理水平、減輕環(huán)境污染。1、通過查閱資料調(diào)查了解

14、我國分切機的應(yīng)用現(xiàn)狀、存在的主要問題，以及使PLC和變頻調(diào)速技術(shù)進展設(shè)計的效益情況。 2、對日本三菱F*系列為代表的PLC硬件構(gòu)造和編程語言進展深刻研習(xí)，掌握其主要特點、編程方法和 F*2N的主要技術(shù)指標(biāo)。 3、對變頻調(diào)速器主要是華為 TD2000 系列的構(gòu)造和控制方法進展深入的學(xué)習(xí)和研究，掌握其主要的特點和正確的使用方法。 4、對分切機的工作原理和控制、操作過程進展深入學(xué)習(xí)和研究。第二章 分切機的概述2.1 衛(wèi)生紙分切機的概述衛(wèi)生紙分切機又稱為盤紙分切機用于將大軸原紙復(fù)卷分切成不同規(guī)格的盤紙。 切紙機的優(yōu)點：切割邊緣整齊，復(fù)卷松緊適宜，寬度可調(diào)，操作簡單，維修方便，切割圓刀氣動升降，采用電磁

15、滑差電機驅(qū)動，調(diào)整。該分切機由放卷機構(gòu)、糾偏機構(gòu)、牽引機構(gòu)、吹邊機構(gòu)、切害機構(gòu)、收卷機構(gòu)、卸料機構(gòu)、各功能輥以及力控制和檢測裝置組成，圖2-1所示的分切機圖片。該分切機的工作原理為:原料存放在放卷機構(gòu)上，工作時，其原料經(jīng)展平輥、力檢測輥、輔能輥、糾偏系統(tǒng)進人切割機構(gòu)。原材料經(jīng)分切后，收卷機構(gòu)進入生產(chǎn)符合標(biāo)準(zhǔn)要求用戶滾動。圖2-1 分切機根本構(gòu)造圖其中，1為放卷機構(gòu)，2為糾偏機構(gòu)，3為牽引機構(gòu)，4為吹邊機構(gòu)，5為分切刀，6為收卷壓輥,7為收卷，8為卸料。2.2衛(wèi)生紙分切機控制研究分切機必須保證快速啟動的恒力，快速停頓和連續(xù)速度控制，膜的折疊，或切割機卷或撕裂，影響產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。 分切機的電

16、氣系統(tǒng)應(yīng)具備如下功能:控制分切機程序動作，如開車、停車、自停、故障剎車等，以確保在生產(chǎn)加工過程中力恒定以及分切機整車運行速度穩(wěn)定。同時應(yīng)具備人機對話交互功能，在運行過程中能夠?qū)に噮?shù)進展設(shè)置和顯示，并能夠根據(jù)生產(chǎn)加工的工藝要求，在上位機上對工藝參數(shù)實現(xiàn)修改，包括運行速度、停車長度、力、線壓力開關(guān)等，顯示實際車速、實際長度、卷取輥徑、放卷輥徑等。第三章 可編程序控制器工作原理3.1 可編程序控制器簡介可編程序控制器，簡稱PLC。它是20世紀(jì)70年代以來，在集成電路、計算機技術(shù)根底上開展起來的一種新型工業(yè)設(shè)備。它具有可靠性高、配置靈活、使用方便以及體積小質(zhì)量輕等優(yōu)點，國外已廣泛應(yīng)用與自動控制的各

17、個領(lǐng)域，并以成為實現(xiàn)工業(yè)自動化的支柱產(chǎn)品。1987年2月，國際電工委員會IEC草案，定義可編程序控制器：“可編程序控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計，它采用了可編程序的存儲器，用來在其部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作命令，并通過數(shù)字式和模擬式輸入和輸出，控制各種類型機械和生產(chǎn)過程。3.2 可編程序控制器的構(gòu)造PLC實質(zhì)上是一種專用的計算機控制系統(tǒng)，它與一般計算機的構(gòu)造及組成相似，為了便于接線、擴大功能，便于操作與維護，以及提高系統(tǒng)的抗干擾能力，其構(gòu)造及組成又與一般計算機有所區(qū)別，其典型構(gòu)造如圖3-1 所示。圖3-1可編程序控制器的構(gòu)造圖3.3

18、可編程序控制器的工作原理3.3.1 PLC 的工作方式PLC 是以執(zhí)行用戶程序來實現(xiàn)控制要求的，在存儲器中設(shè)置輸入映像存放器區(qū)和輸出映像存放器區(qū)統(tǒng)稱I/O映像區(qū)，分別存放執(zhí)行程序之前的各輸入狀態(tài)和執(zhí)行過程中的各結(jié)果的狀態(tài)。PLC對用戶程序的執(zhí)行是以循環(huán)掃描方式進展。PLC這種運行程序的方式與微型計算機相比有較大的不同。微型計算機運行程序時，一旦執(zhí)行到END指令，程序運行完畢；而PLC從0000號存儲地址鎖存放的第一條用戶程序開場，在無中斷或跳轉(zhuǎn)的情況下，按存儲地址號遞增的方向順序逐條執(zhí)行用戶程序，直到END指令完畢，然后再從頭開場執(zhí)行，并周而復(fù)始地重復(fù)，直到停機或從運行切換到停頓工作狀態(tài)。PL

19、C每掃描完一次程序就構(gòu)成一個掃描周期。實際上，PLC 掃描工作除了執(zhí)行用戶程序外，還要完成其他工作，整個工作過程分為自診斷、通信效勞、執(zhí)行用戶程序三個大的階段。1、自診斷。PLC 上電以后，每次掃描用戶程序之前，都先執(zhí)行故障自診斷程序。自診斷容包括 I/O 局部、存儲器、CPU 等，并且通過 CPU 設(shè)置定時器來監(jiān)視每次掃描是否超過規(guī)定的時間，發(fā)現(xiàn)異常則停機顯示出錯。假設(shè)自診斷正常，繼續(xù)向下掃描。2、通信效勞。PLC 檢查是否有編程器、計算機等的通信要求，假設(shè)有則進展相應(yīng)處理。3、執(zhí)行用戶程序。具體包括：輸入處理、程序處理和輸出處理三個階段。3.3.2 PLC 對用戶程序的執(zhí)行過程可編程控制器

20、對用戶程序的執(zhí)行主要按三個掃描階段進展：1、輸入處理。PLC 在輸入采樣階段，首先按順序掃描輸入端子，把所有外部輸入電路的接通或者斷開狀態(tài)讀入到輸入映像存放器，此時輸入映像存放器被刷新。在程序執(zhí)行階段和輸出階段中，輸入映像存放器與外界隔離，其容保持不變，直到下一個掃描周期的輸入采樣階段，才被重新讀入的輸入信號刷新。2、程序執(zhí)行。PLC 在程序執(zhí)行階段，在在無中斷或跳轉(zhuǎn)的情況下，根據(jù)梯形圖程序從首地址開場按自上而下、從左到右的順序逐條掃描執(zhí)行，從輸入狀態(tài)映像區(qū)中讀取輸入信號的狀態(tài)，經(jīng)過相應(yīng)的運算處理后，將結(jié)果寫入“輸出狀態(tài)映像區(qū)。3、輸出處理。當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢后，進入輸出刷新階段，CPU將輸出

21、映像存放器中的容集中轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器，然后傳送到個相應(yīng)的輸出端子，最后在驅(qū)動實際輸出負(fù)載，這才是PLC的實際輸出，這是一種集中輸出的方式。輸出設(shè)備的狀態(tài)要保持一個掃描周期。第四章 衛(wèi)生紙分切機控制系統(tǒng)設(shè)計4.1控制系統(tǒng)整體構(gòu)造采用三菱公司PLC集中控制置2軸位置控制功能、高速計數(shù)功能等，編程軟件采用梯形圖，采用TAMAGAWA公司的五相步進電機及步進電機控制器，步進角為0.72度,既每500脈沖/轉(zhuǎn).另外用指撥開關(guān)設(shè)定分切長度參數(shù)。圖1為設(shè)備的構(gòu)成原理圖。試劑片卷料經(jīng)進給輪，移送相應(yīng)長度后，分切電機動作，帶動切刀，將試劑片卷料切成小片電氣系統(tǒng)的構(gòu)造框圖如圖5-1所示：圖 4-2 分切機控制系統(tǒng)

22、框圖4.2系統(tǒng)設(shè)計因為本系統(tǒng)只有一臺步進電機，所以只有1軸位置控制，其中Y0為PLC位置通道1的脈沖輸出端子。利用速度及位置控制指令可以方便的實現(xiàn)步進電機的轉(zhuǎn)速，旋轉(zhuǎn)量等的控制，從而控制分切的長度。并且進給輪連續(xù)運行，不須要原點復(fù)位及絕對值位置控制。只要在原來的根底上相對位移多長的距離就可以了。步進電機與進給輪用1：1驅(qū)動。而步進電機為500脈沖/轉(zhuǎn)。知道需要步進的距離，及進給輪的半徑就可以計算需要多少個脈沖。本設(shè)計中進給輪周長為50mm，即每個脈沖為0.1mm。本設(shè)計中對于步進的精度要求不是很高，0.1已經(jīng)足夠。假設(shè)要提高精度，可以采用閉環(huán)控制。分切機I/O表序號輸入序號輸出1*0/(1)1

23、Y0步進電機驅(qū)動2*1啟動/(2)2Y1主電機3*2停頓/43Y2數(shù)據(jù)輸入繼電器4*3點動/84Y3頻率個位5*4進給信號5Y4頻率十位6*5凸輪信號6Y5步數(shù)個位7*6定位凸輪7Y6步數(shù)十位8*7數(shù)據(jù)輸入按鈕8Y7數(shù)據(jù)輸入/主控指令轉(zhuǎn)換表 5-1分切機I/O表因為為了節(jié)約本錢選用PLCI/O口比較少，對I/O口進展復(fù)用，*0-4作為主控與指撥開關(guān)的8421復(fù)用，通過Y2控制一個4組觸點的繼電器切換；Y3-Y6是指撥開關(guān)的分時輸入控制。程序中較多的地方應(yīng)考慮32位數(shù)據(jù)的計算。脈沖數(shù)量的計算：500/周長=每mm的脈沖數(shù)每mm脈沖數(shù)*步進距離=總脈沖數(shù)S為參數(shù)表首地址,n為指定脈沖輸出端,n只能

24、為0或1,n=0時,輸出端為Y0,方向控制端為Y2,原點輸入端為*0.n=1時輸出端為Y1,方向控制端為Y3,原點輸入端為*1。表 5-2 指令參數(shù)設(shè)置表地址編號設(shè)定容命令代碼低8位工作方式命令代碼高8位設(shè)定脈沖的占空比，當(dāng)設(shè)為H0時50%，H1時固定脈寬，其他為0.1%，第8為與高8位組合組成首地址。首地址S命令代碼H00不使用相對值方向輸出S+1最小速度脈沖頻率H02使用相對值方向輸出，正向off,反向onS+2最大速度脈沖頻率H03使用相對值方向輸出，正向off,反向onS+3加減速時間H10不使用絕對值方向輸出S+4目標(biāo)脈沖數(shù)低位H12使用絕對值方向輸出，正向off,反向onS+5目標(biāo)脈沖數(shù)高位H13使用絕對值方向輸出，正向off,反向onH20不使用原點返回方向輸出S+6停頓頻率H22原點返回方向輸出offH23原點返回方向輸出on4.2.1電動機主電路設(shè)計控制系統(tǒng)設(shè)計時，只是將主拖動的直流電動機變換為輸出力矩相等的變頻調(diào)速電動機型號為 YBP315-8，功率為 55kW。各電動機主電路如圖 4-3 所示。4.4 PLC 設(shè)置本控制系統(tǒng)共有輸入設(shè)備 34 個，輸出設(shè)備 26 個。根據(jù)此數(shù)