基于PLC的光缆护套90挤塑机组电气控制设计.docx

毕 业 设 计（论文）题 目光缆护套90挤塑机组电气控制设计专 业 物理学（电子信息） 前言随着信息时代的到来，信息的传送量呈爆炸性增长。作为大容量、长距离传输的有效手段，光纤光缆得到了大量应用，增长速度令人称奇。行业的发展推动着技术的进步。新的光缆结构不断出现，制造技术得到改进。光缆技术方面的研究非常活跃。光缆的生产技术也得到了很大的提高，各生产设备也不断的在更新，在生产技术要求方面也提出了很高的要求。因此，光缆的生产技术也需要不断的改进，对设备的控制技术和电气设计也同样要不断地更新。而光缆护套的生产，是为了保护里面的光纤不受到外界环境的影响，护套生产质量的高低也直接影响到光缆的使用寿命。而光缆护套生产质量的好与坏，其主要因素取决于生产设备。因此就要求我们不但要熟悉各生产设备的性能和使用方法，更重要的是我们应用什么样的技术对这种生产设备进行控制，使其发挥最大的作用，从而生产出优质高效的商品。在现在的光缆护套生产设备中，已经有了多种型号的护套生产机器，这也对我们的控制和操作提出了更高的要求，因此我们也要对不同的设备作出符合其要求的控制设计，达到对设备的良好控制。本课题的研究，主要是针对光缆护套生产设备的控制。通过设计控制电气图和PLC程序的编写，实现对生产设备的自动控制，提高设备的利用率和产品的质量。在本次的研究和设计过程中，虽然遇到了多方面的问题，但是通过查阅大量的资料和对实际生产的观察和研究，以及得到了大家的支持和帮助，不但使得问题得到了解决，而且使我在这种设计的过程中，学到了更多的知识。这种知识和经验的积累，将会对控制设计有更大的促进作用。此次的设计，在很多方面还存在着不足，但我相信，在今后的工作过程中，通过实际的生产经验的积累和技术的不断提高，设备的不断更新，各控制技术的发展，在设备的控制理论的不断研究，将会使得这种系统的设计更加完善，控制系统更加优越。目 录前言 1摘要 3关键词 3第1章 590控制系统、PLC介绍 41.1 英文资料 41.2 翻译 61.3 双闭环控制系统、 590控制、6RA23直流调速系统介绍 81.4 PLC发展及控制简介 9第2章 光缆护套生产线系统组成122.1 系统主要设备配置简图122.2 各设备简要介绍 132.3 产品结构图举例132.4 生产工艺流程图 14第3章 光缆护套各机组电气控制设计153.1 系统框图 153.2 各电气设计简要介绍，本课题的实际设计部分153.3 履带式牵引机电气控制设计153.3.1 牵引机控制概述 153.3.2 牵引机电气控制设计 163.3.3 牵引机控制电气原理图 163.3.4 牵引机的驱动控制 173.4 主机电气控制设计173.4.1 主机控制要求及概述 173.4.2 机身温度控制电气原理图设计 173.4.3 机身温度加热电气控制原理图 193.5 主机驱动控制 193.6 减速器、油箱压力、机头压力控制 193.7 电气信号处理20第4章 系统同步控制 21第5章 T型图及PLC处理 24结束语 30参考文献 31附录 32摘要本文详细阐述了光缆护套生产过程中的电气控制设计，它包括以下部分：主机控制、牵引控制、电气信号处理、同步控制（PLC）。首先，根据生产工艺要求对主机和牵引控制进行设计，得出电气控制原理图。再通过对各个电气信号的分析，处理；并实现对整个系统的同步控制。最后，制作出信号处理的T型图，并编写程序。在本系统的设计中，采用了590直流控制系统、6RA23直流控制装置等设备。关键词：光缆，直流调速，电气控制，同步控制，PLC程控abstractThis text is particular expatiating the design of electric control in the production course at the producing of ray cable jacket.It includes of the mainframe control,draught control,the manage of electric signal,in-phase dominate(plc).Frist we base the production of craftwork to design the mainframe and the draught control,Educeing the chart of the electric command elements.Repass analyse and transact the electric signal;And in-phase control the whole system.Finally,do the T-chart of the disposal signal,and write the formality.In this design,we adopt the 590 direct current control system.The 6RA23 direct current equipment.Key words: The Ray Cable,Direct Current Timing,Electric Control,In-phase Control,PLC Formality Control第1章 590控制系统、PLC介绍1.1 英文资料System DesignThe 590 Series Converter is designed for use in suitable enclosure,with associated control equipment.The unit accepts standard three-phase ac supply voltages in the range 110v to 660v,depending upon the model, and is suitable for the powering of DC shunt filed and permanent magnet motors,providing controlled dc output voltage and current for armature and field.All units are designed for simple and economical panel mounting using keyhole slots.Plug-in control connectors simplify the fitting and removal of the unit to the panel.Where possible,standard parts are used throughout the range thereby reducing the variety of spare parts required to maintain a multi-drive system.For example,the same basic control boards are used in all types of three-phase armature controller regardless of horsepower or bridge configuration.The control circuit is totally isolated from the power circuit thus simplifying the interconnection of controllers within a system and improving operator safety.The coding circuitry adjusts automatically to accept supply frequencies between 45-65Hz and possesses high immunity to supply-borne interference.The armature controllers are phase rotation insensitive.Control and CommunicationsThe Converter is controlled by a 16 bit Microcontroller proving advanced features such as:Complex control algorithms which are not achievable by simple analog techniques.Software-configurable control circuitry built around standard software blocks.Serial link communications with other drives or a PC for advanced process systems.The integral Man-Machine Interface(MMI),with a two-line 16 character display,is a powerful diagnostic tool.It provides access to all alarms,inputs and principal software blocks in the controller,whilst the front panel LED indicators give an immediate status display of the drive,key inputs and outputs.Regenerative and Non-Regenerative ModelThe motor armature controllers include both regenerative and non-regenerative modeks:Regenerative and Non-Regenerative ModwelsThe motor armature controuers include both regenerative and non-regenerative motels:Regenerative controuers consist of two fully-controlled thyristor bridges and a field bridge with full transients and overload protection,together with sophisticate electronic control of acceleration and deceleration,speed and torque in both clirections of rotation.Non-regenerative controllers consist of one fully-controlled thyristor bridge and a field bridge with full transient and overload protection,together with its associated electronic control circuitry, and procide accurate speed and/or toruew control in one selected direction of rotation Non-regenerative controllers considt of one fully-controlled thyridtor bridge and a field bridge with full transient and overload protection, together with its associated electronic control circuitry, and provide accurate speed and/or torque control in one selected direction of rotation .Field Regulator A field regulator is fitted as standard The regulator consists of a full-wave half controlled single phase thyristor bridge with transient and overload protection. It provides either a fixed voltage of fixed current source, depending upon the selected mode of operation for constant torque applications The filed current mode of operation can be further enhanced to provide field weakening for drive control motors which require extended speed or constant horsepower controlEquipment Inspection and storage Check for signs of transit damage Check the product code on the rating label conforms to your requirement If the unit is not being installed immediately, store the unit in a well-ventilated place away from high temperatures, humidity, dust, of metal particles. Refer to chapter2:”An Overview of the Converter “to check the rating label/product code.Refer to chapter8:”Routine Maintenance and Repair” for information on returning damaged goods.Refer to chapter11:”Technical Specifications”-Environmental Details for the storage temperature.Packaging and Lifting details.The packaging is combustible and, if disposed of in this manner incorrectly, may lead to the generation of lethal toxic fames.Save the packaging in case of return .Improper packaging can result in transit damage.Use a safe and suitable lifting procedue when moving the drive. Never lift the drive by its terminal connections. The larger drives are fitted with lifting points.Prepare clear, flat surface to receive the drive before attempting to move it. Do not damage any terminal connections when purring the drive down. Refer to chapter11:”Technical Specifications”-Mechanical Details for unit weights About this Manual This manual is intended for the installer, user and programmer of the 590 converter. It assumes a reasonable level of understanding in these three disciplines.Note: please read all safety Information before proceeding with the installation and operation of this unit. Enter the “Model No” from the rating label into the table at the front of seeing in the table in chapter 10. It is important that you pass this manual on to any new user of this unit.Three phase regenerative, four quadrant armature controllers.590-for currents up to 720A598-external stack option for currents exceeding 720AThree phase non-regenerative, two quadrant armature controllers:591-for currents up to 720A599_external stack option for currents exceeding 720A590H and 591H (further detail is provided in separate Addendum manual)Initial Steps Use the manual to help you plan the following:InstallationKnow your requirements:Certification requirements, ce/ul/c-ul conformanceConformance with local installation requirements Supply and cabling requirements1.2 翻译系统设计590 系列是被设计用来作适当的调速系统而使用的,基于其联合的控制器件.该系统模型由三相交流电压从110V到660V范围内供电。而且直流分路对永磁电机的动力供给有着适当的估计性能,提供控制直流电的输出电压和电枢电压的领域。所有的控制单位被设计成键孔来使用。由于键孔在控制连接器的使用，使得其简单和节俭的嵌板架设计对嵌板的单位可以进行装配和排除。在可能的情况下,标准的零配件在正在藉此减少但必需维持一个多的驱动系统。例如：基本的控制板在所有的类型三相的电枢控制器中被用的不管是马力或跨越试结构的一样多的后备元件中的多样性的各地方范围内被使用。控制线路完全地从以电力驱动的线路供给的，是在一个被隔离的系统中，通过单一化的安全的控制器互相连接的。这种驱动电路能自动地调整频率在45-65之间的供给，且不受任何影响。这种电枢控制器使得旋转装置能实现无极调速系统的逐步运行。控制和通信这种16位的微型控制器证实了进一步的特征，例如：合成物的运算法则不是藉着简单的类比技术可以做的成的。软件- 结构的控制电路建造在标准软件平台。把信息和其他的驱动或者一个简单的pc机按顺序连接起来以实现进一步的程序系统。一个完整的人机接口（MMI），包含一个双排16字符的排列，是一个强有力的诊断工具。在控制器中提供所有的警报存取，该控制器是输入最主要的软件平台，当引导指压计的前面嵌板给驱动，主要输入和输出呈一个立即的排列。再生的和非再生的模型电机的电枢控制器含再生的和无再生的模型 再生的和非再生的组件电机的电枢控制器含再生的和非再生的存储器再生的控制器由二个完全-被完整的暂态和过量负荷保护控制闸流体结桥和一个领域结桥所组成，连同在旋转装置的两端中的加速度和减速度，速率和扭矩的模糊电子控制。 而再生的控制器完全由一个完全的被全部的暂态和过量负荷保护控制闸流体结桥和一个领域结桥所组成,和它的电子控制电路联合在一起, 和正确速率及扭矩在他里面控制选择旋转装置的方向控制。一种非再生的控制器完全- 控制了闸流体结桥和一个领域结桥是由于他完整的暂态和过量负荷保护,和它的电子控制电路联合一起, 而且提供正确速率及扭矩在他里面控制选择旋转装置的方向。 范围调整器一个领域调整器被适合标准的如调整器由控制单一相闸流体的一个全波半份和暂态克服并有过载保护装置所组成。它提供或有固定来源的一个固定的电压,由于操作的被选择模态为不变的扭矩，应用操作命令的发送，现实的模态可能是进行比较进一步提高提供领域而变弱，因为驱动控制需要广大的速率或不变的马力电动机控制。设备检验和存储检查受损的标志，检查定额标签上的产品密码是否符合你的需求，如果不是立刻被安装,储存单位应保存在一个井通风的场所中，远离高的温度，湿度,灰尘,金属制的粒子。表示2:检查定额标签/产品密码的“概述”。关于正在发现被损坏的产品，请参照8:“常式维护和修补” 。关于仓储温度参照11:“技术上的规范”- 环境的详述。包装搬运注意事项包装是易燃的,如果以不正确的方式丢弃,可能导致致命的有毒物质的产生。 维护包装以免被退回，以至在运输中造成损害。在移动搬运时要保证合理的搬运方法。从不消除端子的驱动连接。比较大的驱动配备显示装置。准备妥当, 平的表面作好准备在尝试移动它之前接受驱动。不损害任何的端子连接的实时驱动。关于单位压重参照 11:“技术上的规范”- 机械的详述关于这本手册这本手册对 590调速装置使用人和程序师是有严格要求的。它承担合理水平的在这三种训练方面了解。注意:在用这个单位的装置和操作着手进行之前请读了所有的安全数据。在第10章中的看见的前面进入来自定额标签的“模型”之内。再生的三个相,四个四分圆电枢控制器。590-为电流达到 720A 598- 外面栈电流超出 720A再生的三个相，无二个四分圆电枢控制器：591-为电流达到 720A 599_ 外面栈电流超出 720A590H 和 591H(进一步的阐述被提供在分开的各自手册中) 开始阶段 使用手册帮助你计划下列各项: 装置 了解你的需求: 证明需求有地方性的装置需求供给和打海底电报需求 1.3 双闭环控制系统、590控制系统简介 1、双闭环控制系统介绍转速、电流双闭环直流调速系统是性能很好，应用最广泛的直流调速系统，为实现转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统中设置两个调节器，即分别引入转速负反馈和电流负反馈，二者之间实行嵌套连接，从闭环结构上可以看出电流环在内，转速环在外，形成转速电流双闭环调速系统。为获得良好的静、动态性能，转速和电流两个调节器一般采用PI调节器，由于PI调节器其输出量的稳态值与输入无关，而是由它后面环节的需要决定的，后面需要PI调节器提供多么大的输出值，它就能提供多少，直到饱和为止，根据各调节器的给定与反馈值计算有关反馈系数：其中由设计者决定，受运算放大器和稳压电源的限制。Idm也是设计者选定，取决于电动机的容许过载能力和拖动系统允许的最大加速度。而转速调节器和电流调节器在双闭环直流调速系统中有如下作用：（1）、转速调节器的作用：、转速调节器是调速系统的主导调节器，它使转速n很快地跟随给定电压变化，稳态时可减小转速误差，使用PI调节器实现无静差 、载变化起抗扰作用 、其输出限幅决定电动机允许的最大电流（2）、电流调节器的作用：、 作为内环调节器，在转速外环的调节过程中，它使电流紧紧跟随其给定电压变化、 对电网电压的波动起及时抗扰的作用、 在转速动态过程中，保证获得电动机允许的最大电流，从而加快动态过程当电机过载甚至堵转时，限制电枢电流的最大值，起快速的自动保护作用，一旦故障消失，系统立即恢复正常，保证系统的可靠运行。2、590控制系统590控制系统也是一种双闭环直流调速系统，主要是电流和转速的控制调节。其工作原理是：电流环从速度环或者直接从现场接收电流给定，并形成误差信号，它是给定与平均反馈值之间的差值。误差信号被送到比例积分调节器，它产生电流环的输出，即触发信号。在590传动装置中，以两种不同的确形式生成不同误差信号。平均误差计算如上，并被送到P+I算法的积分部分，而瞬时误差计算则是瞬时值与瞬时反锁值之间的差值。这一误差被送到P+I算法的比例部分，产生较高的瞬时效能，因为与平均值不同，不含有任何时间滞后。而平均值含有电源周期1/6的固有滞后。但平均值是转矩的真实量度；而转矩是受电流的控制，而且在达到零稳态误差中，不受很小的时间滞后的影响。该590控制中的励磁包括电流控制和电压控制。励磁电流回路可直接接受来自设备或外部削弱磁场回路的要求，并形成误差信号，这是给定与反馈的差值。误差信号被送到P+I补偿器，后者产生励磁回路输出，即励磁触发角信号。触发角信号被转换成距电源过零点的时间延迟，并生成触发指令，在稳态每1/2个电源周期向励磁桥发送一个指令。而励磁电压则是按规定的“输出输入比例”控制，系统预设为90%。这是在单相整流电路中，对指定的交流均方根输入能获得的最大直流电压，即415伏交流电源为370伏直流。这一定的比例直接确定控制器工作的触发角，所以不补偿励磁电阻的热效应和电源电压的变化。用这种方式，励磁过电流报警是无效的。3、6RA23直流调速装置SIMOREG整流器可用装于电子设计板上一个简单的操作员控制板上的三个键盘和三个七段显示器来设置参数。整流器也可用一台常用的PC机及其相应的软件通过电子或运行过程中的故障检测，这样它就成了一个服务性接口。对于单象限运行的整流器，电机电枢由一个三相全控桥供电，而对于四相限运行的整流器，则由两组无环流反并联结构的三相全控桥供电。对于额定电流为15A的整流器，功率部分包括门极驱动，装在一块印刷电路板上。对于额定电流为15A600A的整流器，电枢和励磁的功率部分采用隔离的晶闸管模块，这样其散热器就是电隔离的。强电连接部分的屏蔽罩子和端子盖在整流器附近工作时的意外触碰。所有的接线端子都可从前部接入。励磁由一个不可控单相桥整流器供电。所有的开环和闭环传动控制功能和通信由一个功能强大的16位微处理器实现。1.4 PLC发展及控制简介第2章 光缆护套生产线的系统组成2.1 系统主要设备配置简图2.2 各设备简要介绍FD-2000型导轨式放线装置和800-1215固定式放线装置20放线行走角度控制装置100张力控制装置松套光纤放线架平行钢丝放线架纵包装置SS-90/25DF型塑料挤出机水槽干燥器TQD-800型履带牵引机、 D-2000型导轨式放线装置和800-1215固定式放线装置。FD-2000型导轨式放线装置是主动放线的交流电机组成。PN800-1215固定式放线装置为固定式，电动升降及夹紧线盘，放线张力为磨擦式。2、20放线行走角度控制装置。由导辊、接近开关、转动支点组成，控制放线行走的角度。、100张力控制装置。100张力控制装置由100导轮、摆干及支架组成，100导轮的最低位置到最高位置之间的夹角为40度，40度内的任意位置由电位器发讯控制，支架的调节高度为800-1200mm。4、松套光纤放线架。主要用于对生产中心束管光缆时，对松套光纤的放出及张力控制。5、平行钢丝放线架。它用于钢丝被动放线，可对钢丝进行张力调节。6、纵包装置。它由放带座、轧纹装置、纵包成型台三部分组成，采用被动放线。轧纹装置为主动轧纹，由直流电机通过传动系统带动轧纹头，轧纹深浅可以调节，纵包成型台按生产的揽径配置纵包的模具，模具可以进行上下左右前后的调整，以适应成型的要求。7、SS-90/25DF型塑料挤出机主要由机筒、机身、挤塑螺杆、减速箱等组成。挤出机由75KW直流驱动电机经减速，直接带动螺杆作挤压塑料的运动，机身分五个加热区，每个区均有铸铝管状加热器，加热温度分别在0-300范围内设定，另有三个区对机头进行加热，并设有温度控制仪的自动控制，而且每个区除了有温度控制用的热电偶外，机头五个加热区还安装有冷却用的风扇，使挤塑温度调节控制在正负10，显示温度偏差在正负15，还可以放置玻璃温度计以便于实际观察校对。8、水槽。它由优质不锈钢制作，由12段水槽分段安装，总长约为36M9、干燥器。它用于吹干光缆成品从水槽中带出来的水。10、TQD-800型履带牵引机。履带牵引机主要由橡胶平带、气缸、铸件机器与变速箱等组成，整机装于一铸铁底板上。平带由7.5KW直流电机经齿轮变速箱和锥齿箱的传动，变速箱设置二级排挡，结合直流电机调速，调速可以选择牵引线速度，平带有上下两根，各设置有四只压紧气缸和一只涨紧气缸，在线揽行走通道中形成牵引力，压紧与涨紧气缸的气压可以分别进行调节，它是通过开关对电磁阀的控制来实现的。2.3 产品结构图举例2.4 生产工艺流程图第3章 光缆护套各机组电气控制设计3.1 系统框图3.2 各电气设计简要介绍及本课题的实际设计部分由于光缆护套生产各机组中，牵引控制和主机控制占了整个生产中的大部分的电气控制，下面就对这两项进行电气控制的设计。3.3 履带式牵引机电气控制设计3.3.1 牵引机控制概述本控制采用的是590控制系统。在前面已经介绍过了。为了确保光缆生产过程中护套层能够满足生产要求的一定的张力要求，需要在生产线上安装牵引设备，使牵引实现光缆在行走通道中形成牵引力，实现履带的压紧、涨紧的控制、计米控制和气压控制。并且牵引机的速度决定了整条生产线的生产速度，因此还要通过调速的控制以实现对生产速度的控制。该履带式牵引机结构如上图中的第6部分。在该生产的计米控制系统中，计米控制采用CC系列电脑控制仪，该长度控制仪采用国外先进的工业控制型单片机，基本工作方框图为：用于计量长度、定量长度测量，可任意设定测量盘周长，测得的数据自动保存，性能稳定，抗干扰能力强，测量精度优于1/1000米。若发现仪器测量长度显示（L）与实际长度（l）不符，可重新设置周长值，其方法如下：设原周长设置为D，则重新设定的周长值为：d=(l*D)/L即将周长设置值接d重新设定，仪器测量长度显示便可以与实际长度值相符合，从而达到千分之一米的测量精度。计算公式：3.3.2 牵引机电气控制设计首先在电气控制图电源引入的接口应该接上一个空气开关，以实现对整个电路的过流保护。在熔断器输出端应接紧停中间继电器，该继电器由一个按钮开关来控制，这样就可以控制整个电路的通断，并且接上指示灯，这样在实际操作的时候就可以很直观地了解该电路是否在带电工作。由于履带式牵引的平带是采用气压来控制的，因此我们采用继电器来控制气缸的气压，来达到平带的压紧和涨紧。由于气压是否满足设定值决定了该履带牵引机能否工作，故在导气管与气缸之间接入一气压开关，确保当气压达到要求时才能实现对平带进行控制。而电磁阀地通断则也用继电器和旋钮开关来操作。用三相导通电磁阀来对气缸进行调节，从而实现平带的压紧和涨紧，而把旋钮开关关闭，从而降低气缸的压力而使平带松开。这样就实现了对履带牵引机的