基于PLC高速全自动包装机的控制系统设计程序及图纸样本.doc

题 目：基于PLC高速全自动包装机控制系统设计 指引教师： 职称： 学生姓名： 学号： 专 业： 机械设计制造及其自动化 院 （系）： 机电工程学院 答辩日期： 6月23日 摘要 卫生卷纸是人们生活中必要品，随着人们对纸质品用量增长，对卫生纸需求也越来越大，且对卫生纸安全性，以便性规定也越来越高。为使包装出物品整洁、美观并具备良好包装质量，研制高速、高效、高质、经济新型包装机是市场迫切需求。本设计以高速全自动卷纸包装机控制系统作背景，同步结合理论和实践，细致地记述了：光电感应技术、PLC技术、通信技术于一体先进控制技术在这款包装机控制系统中应用。 本设计重要内容如下：1.记述了可编程控制器PLC现况和它在包装机械上应用可行性与前景。2.基于对卷纸包装机生产工艺流程结识，计算其输入输出I/O点，然后对PLC选型，硬件组态设计。3.包装纸包装过程中同步控制问题。4.运用Siemens公司编程软件Step7、和通信功能设计了包装过程梯形图、PLC通信网络及STR语句，用来实现数据采集与控制输出设备高速、高效、安全地运营。 通过咱们努力，卷纸包装机控制系统设计已经完毕。并且通过了严格测试，在实验室模仿运营中，获得了良好控制效果。使该机无论从功能上还是效率上都获得了质提高，较好地实现了控制规定。核心词：PLC 包装机 同步控制 Step7Abstract A roll of toilet paper is peoples life must，with the increasing of the amount of paper products，the demand of toilet paper is also more and more big and the safety of toilet paper，convenience are increasingly high requirements. In order to make the goods neat，beautiful and have good packaging quality，the new packaging machine with high efficiency，high efficiency，high quality and economy is the urgent need of the market.The design of high-speed automatic roll paper packaging machine control system as the background，combined with theory and practice，carefully Chronicles photoelectric sensor technology，PLC technology and communications technology in one of the advanced control technology in this packaging machine control system application. The main contents of this design are as follows：1. the present situation of the programmable controller PLC and its feasibility and prospect in the application of packaging machinery. 2. based on the recognition of the production process flow of the paper packaging machine，calculate the input and output I/O points，and then select the PLC，hardware configuration design. 3. Synchronization control in the process of packaging paper packaging. 4. Use Siemens STEP7 programming software，and the communication function design the packaging process ladder diagram，PLC communication network and STR statement，used to implement data acquisition and control output device of high speed，high efficiency and safe operation. After our efforts，the design of the control system of the paper packaging machine has been completed. And after a rigorous test，in the laboratory simulation，achieved good control results. The machine was to improve the quality of both the function and efficiency，achieve better control of the request.Keywords： PLC Packing machine Synchronous control Step7目录1 绪论11.1 可编程控制技术现状11.2 可编程控制技术发展趋势11.3 PLC与其他工业控制系统比较31.3.1 PLC与继电器控制系统比较31.3.2 PLC与单片机控制系统比较41.3.3 PLC与计算机控制系统比较41.3.4 PLC与集散型控制系统比较51.4 卷纸包装机产生背景及意义51.5 PLC在包装机械上应用也许性和前景51.6 本设计研究重要内容61.7 设计安排62 卷纸包装机控制系统总体设计82.1 卷纸包装机生产工艺阐述82.2 控制方案设计92.3 系统运营模式103 控制系统硬件总体设计113.1 总体构造关系113.2 控制系统重要器件选取114 电器线路和元件模块设计134.1 供电线路134.2 重要控制功能模块设计134.2.1 装料工位1134.2.2 夹钳抓紧、旋转与窝边工位2154.3 卸料工位3分析164.4 放卷、分切某些张力控制165 同步控制系统分析185.1 送料过程中同步控制185.2 信号获取185.3 同步控制电路原理分析196 系统软件设计216.1 概述216.1.1 可编程序控制器实现控制要点216.1.2 可编程序控制器实现控制过程226.1.3 可编程控制器实现控制方式226.2 PLC程序总体构造226.3 PLC软件选取236.4 Step7软件简介236.5 模块化编程236.6 程序仿真调试30结论31道谢32参照文献33附录351 绪论1.1 可编程控制技术现状 可编程控制器（Programmable Logical Controller）简称PC或PLC，是60年代末创造工业控制器件，是美国数字公司（DEC）为美国通用公司（GM）研制开发并成功应用于汽车生产线上，可编程控制器自此诞生1。随着计算机技术飞速发展，PLC软硬件水平与规模也发生了质与量变化，其控制技术也朝着智能化方向不断发展，同步推动了先进制造技术相应发展。当代PLC已经成为真正工业控制设备。最初，PLC重要是用在生产线控制和大型机械控制上。但不久，西德西门子（SIEMENS）公司、BBC公司就开始研制PLC，当时重要是用于轧钢机、升降设备等大型设备上。70年代初，日本OMRON也推出了她们PLC。三菱、日立、富土、东芝、横河、日电等公司也先后加入了PLC制造者行列。70年代中期，美国和西德一方面浮现了微电脑化小型PLC。由于PLC是为工业控制所生产通用性很强，适合于大批量生产装置，因此成本迅速下降；加上其是专为工业控制所设计，因此具备极好抗干扰性能；并且她使用和维护都极为以便，实现了低水平操作、高性能控制，因此在机械制造业深受欢迎。小型PLC开始步入诸如塑料注塑机、包装机械、橡胶机械、纺织机械等轻工机械控制领域，其成本低廉和性能优良对直接使用微机作为控制单元做法构成了强有力挑战，更有全面取代老式继电器控制屏趋势。据国外资料简介：1982年美国PLC顾客中，有48%来自自动程序操作部门（如汽车、拖拉机工业、机械工业等）、13%来自石油化工业、9%来自食品饮料业、7%来自冶金工业、别的某些来自造纸、采矿、污水解决等部门。近年来，随着国内对外开放，日、美、西德等国生产PLC已通过各种途径进入了国内，引起了各方面注重并得到应用。如宝钢工程应用了数百台PLC，首钢、武钢、开滦煤矿也分别应用了美国和西德PLC。1.2 可编程控制技术发展趋势 随着计算机科学发展和工业自动化愈来愈高需求，可编程控制技术得到了飞速发展，其技术和产品日趋完善2。仅仅将PLC理解为开关量控制时代已通过去，PLC不但以其良好性能满足了工业生产广泛需要，并且将通信技术和信息解决技术融为一体，其功能也日趋完善。此后，PLC将重要朝着如下两个方向发展：一种是向超小型专用化和低价格方向发展；另一种是向高速多功能和分布式自动化网络方向发展。总趋势如下： （1）可编程控制技术原则化 在工业自动化产品繁花似锦今天，各生产厂商既互相竞争又互相合伙。一种自动化产品竞争力除体当前其技术上个性外，更重要还在于其满足国际原则化限度和水平。原则化一方面保证了产品出厂质量，另一方面也保证了各个厂家产品互相兼容。出厂检查时各可编程控制产品厂家均有相应技术原则作根据。按照这些原则，各种型号PLC产品对工业应用环境、抗干扰性等条目都给出了明确规定。但是，这些原则当前只能是统一区域性产品，而不能实现全球统一性。为了使各厂家产品有一种共同参照平面，制定了国际原则。 （2）CPU解决速度进一步加快 当前PLCCPU与微型计算机CPU相比，还处在比较落后地步，最高也仅仅处在80486一级。将来会所有使用64位RISC芯片，实现多CPU并行解决或分时解决或分任务解决，实现各种模块智能化，且某些系统程序用门阵列电路固化。这样PLC执行指令速度将达到纳秒级。 （3）可编程控制技术智能化 提高一种系统智能限度不但提高系统品质，在某种意义上也提高了系统可靠性。 （4）系统开放性和兼容性 开放性和兼容性是不可分割并且是相辅相成概念。一方面是某一产品和第三家同类产品在通信上兼容限度，另一方面是指某系统特别是软件上开发平台对使用者有多大开放限度。当今可编程控制产品种类繁多，加上自动化项目越来越大，致使经常在一种工程项目中浮现不同厂家产品做主从站现象，这就规定每一厂家产品族中，都要考虑到和其她厂家产品兼容性问题；另一方面，可编程控制器与工业控制机等其她装置通信难易也体现了开放性特点。除此之外，同一厂家产品族中各系列产品兼容性也代表了可编程控制产品水平。 （5）通用性和专业化结合 可编程控制产品是通用。但是工业每一领域均有其自己特点。如何才干使一种系统既具备通用性又具备专业化呢?硬件系统模块化便是解决这一矛盾钥匙。这样，适合于某个行业或某些特殊问题专用模块就可以很容易地集成到通用系统中去。惯用专用模块涉及：定位模块、温度测量模块、高速采样模块、网络接口模块等。 （6）可靠性进一步提高随着PLC进入过程控制领域，对PLC可靠性规定进一步提高。硬件冗余容错技术将进一步得到应用，不但会有CPU单元冗余、通信单元冗余、电源单元冗余、1/0单元冗余、并且整个系统都会实现冗余。但从主线上来讲，系统可靠性取决于系统各单元可靠限度。要保证整个系统可靠运营，一方面规定系统各单元质量要得到保证。MTBF(平均无端障时间)是衡量产品质量重要指标。纵观各知名厂商，其PLC产品均有不同限度冗余功能，并且发展越来越完善。 （7）控制系统分散化 依照分散控制、集中管理原则，PLC控制系统1/0模块将直接安装在控制现场，通过通信电缆或光纤与主CPU进行数据通信。这样使控制更有效，系统更可靠。 （8）控制与管理功能一体化 为了满足当代化大生产控制与管理需要，PLC将广泛采用计算机信息解决技术、网络通信技术和图形显示技术，使PLC系统生产控制功能和信息管理功能融为一体。综上所述，咱们不难得出下面几种结论：工控机、计算机集散控制系统及PLC正在走着一条互相融合道路。智能分布式控制是可编程控制系统基于现场总线新型控制思想。系统智能性将越来越重要，因而系统分析运算能力将越来越强。基于原则化开放性和兼容性是衡量系统质量重要判据。通用性、高度专业化融合是可编程控制系统新特性3。1.3 PLC与其他工业控制系统比较在当代工业设备及自动化项目中，咱们会遇到大量开关量、脉冲量及模仿量等控制装置。如电机启动与停止，电磁阀开闭，工件位置、速度、加速度测定，产品计数以及温度、压力、流量等物理量设定和控制等等。老式工业自动控制重要是由继电器或分离电子线路来实现。这种控制方式虽然造价便宜，但却存在许多致命弱点：只合用于简朴逻辑控制，仅合用某种控制项目，缺少通用性，一旦要实现改动或者优化，只能通过硬件重新组合来实现。当前，工业界比较有代表性控制方式重要有如下几种类别：继电器控制系统，单片机控制系统，微型计算机系统，集散型控制系统4。1.3.1 PLC与继电器控制系统比较 继电器控制是采用硬接线逻辑，运用继电器触点串、并联及时间继电器延迟动作来构成控制逻辑，其缺陷是一种系统一旦拟定就很难容易再改动。如果要在现场做某些更改和扩展更是难以实行。而PLC是运用其内部存储器以数据形式将控制逻辑存储起来，因此只要变化PLC内存储器内容，也就可以实现更改控制逻辑目。对于PLC来讲，只要用PLC配备编程器在现场就可以完毕更改。至于PLC对外部联系，只有I/O点，只要输入输出对象不变，就不必对硬接线作任何改动。继电器控制逻辑是依托触点机械动作来实现。工作频率很低。一次动作普通为数十毫秒。对于复杂控制，使用继电器越多，反映就越慢。而PLC是以微型计算机为基本控制装置，其运营速度为每个指令步数十微秒(对于高速PLC则是5微秒如下)。并且内部有严格同步，因此不会浮现抖动问题。对于限时控制，继电器是运用时间继电器延时动作来实现。由于时间继电器是运用空气阻力，半导体延时电路来实现延时，因此其定期精度低，调节不以便。且环境温度变化等因素都会对定期精度有直接影响。而PLC则是由晶体振荡器所产生脉冲经多次分频后得届时基脉冲进行计数来定期，定期范畴普通为0.1秒，也有0.01秒，精度普通高于10毫秒，只要依照需要由编程器送入时间常数即可实现定期时间设定或更改。由于PLC定期是对时基脉冲进行计数来实现，因此如果是对外脉冲进行计数，就成为计数器。当代PLC普通都具备定期器和计数器功能。从可靠性和可维护性方面来看，继电器控制逻辑由于使用了大量机械触点，连接线也多，触点开闭时产生电弧会使触点损坏，动作时机械振动还也许使接线松动，因此可靠性和可维护性都较差。而PLC则采用了无触点电子电路来代替继电器触点，确切地说是用存贮器内数据来代替触点，因而不存在上述缺陷。并且体积小、功耗小、寿命长、可靠性高、还具备监控功能和自检功能，使程序运营过程成为透明。PLC普通还具备步进控制指令，可以进行步进控制，而继电器逻辑就比较困难。继电器逻辑只能对开关量进行控制。而PLC除了具备开关量控制功能外，有些功能较全 PLC还具备A/D，D/A转换装置，可以用来对模仿量进行控制。但是当前在成本方面PLC还比继电器贵，普通进口产品每个I/O点为人民币80元左右；国产普通点I/O为60元左右。1.3.2 PLC与单片机控制系统比较 虽然单片机配备较微机系统简朴，成本也较易接受，但它依然不是为工业控制而设计。同样存在着编程难、不易掌握、需要做大量接口工作，可靠性仍较差，成本高等缺陷。尽管其有较强数据解决能力，但工业控制都为开关量控制，因此其长处仍得不到发挥。单片机与PLC比较：在很大限度上，单片机是专为工业控制而设计。因而，它具备较好环境适应性。事实上，当代PLC核心就是单片微解决器。用单片机作控制部件在成本方面具备优势。但是不可否认，从单片机到工业控制装置之间毕竟有一种硬件开发和软件开发过程。虽然PLC也有必不可少软件开发过程，但两者所用语言差别很大，单片机重要使用汇编语言开发软件。而PLC用专用指令系统来编程。前者复杂而易出错，开发周期长。后者简便易学，现场就可以开发调试。 单片机控制系统仅合用于较简朴自动化项目。硬件上重要受CPU、内存容量及I/O接口限制；软件上重要受限于与CPU类型关于编程语言。普通说来单片机或单片机系统应用只是为某个特定产品服务。其通用性、兼容性和扩展性都相称差。1.3.3 PLC与计算机控制系统比较 PLC是专为工业控制所设计。而微型计算机是为科学计算、数据解决等而设计，尽管两者在技术上都采用了计算机技术，但由于使用对象和环境不同，PLC较之微机系统具备面向工业控制、抗干扰能力强、适应工程现场温度、湿度环境、输入、输出普通采用“光电”隔离技术，并配备有可承受较大负载继电器或可控硅(也有用晶体管)输出部件，普通可以直接驱动小型电机等负载。此外，使用面向工业控制专用语言而使编程及修改以便。并有较完善监控功能。而微机系统则不具备上述特点，普通对运营环境规定苛刻，使用高档语言编程，规定使用者有相称水平计算机硬件和软件知识。此外，微机系统外设配备较多，有些对工业控制并非必要。因而PLC显然较微机系统更适合于工业控制。1.3.4 PLC与集散型控制系统比较 PLC是由继电器逻辑控制系统发展而来5。而集散控制系统DCS（Distribution Control System）是由回路仪表控制系统发展起来分布式控制系统，它在模仿量解决，回路调节等方面有一定优势。PLC随着微电子技术、计算机技术和通信技术发展，无论在功能上、速度上、智能化模块以及联网通信上，均有很大提高。并开始与小型计算机联成网络，构成了以PLC为重要部件分布式控制系统。随着网络通信功能不断增强，PLC与PLC及计算机互联，可以形成大规模控制系统，在数据高速公路上（Data Highway）挂接在线通用计算机，实当前线组态、编程和下装，进行在线监控整个生产过程，这样就己经具备了集散控制系统形态，加上PLC价格和可靠性优势，使之可与老式集散控制系统互相竞争。由于以上因素，可以预见随着PLC成本下降和机器规定提高，将不久在大某些场合取代继电器控制屏。无论是与老式继电器、接触器控制逻辑相比，还是与当代微型计算机系统乃至专用于控制单片机相比，在工业控制方面PLC都具备明显优越性。特别是对生产流水线、动作复杂单机，比起前述几种控制手段来具备寿命长、可靠性高、对环境无特殊规定、开发费用低、周期短、无需专门计算机软、硬件知识就可在短期内掌握，功能扩展以便，成本可为普通顾客所接受等长处，是当代机电一体化产品控制装置抱负选取。1.4 卷纸包装机产生背景及意义 卫生卷纸是人们生活中必要品，随着人们对纸质品用量增长，对卫生纸需求也越来越大，且对卫生纸安全性，以便性规定也越来越高。为使包装出物品整洁、美观并具备良好包装质量，研制高速、高效、高质、经济新型包装机是市场迫切需求。当前，该类包装机多半为进口产品，价格昂贵。为此，我选取了关于卷纸包装机控制系统设计课题。1.5 PLC在包装机械上应用也许性和前景包装机械最大特点是动作复杂、频繁，且有较多执行元件。在这种场合使用继电器控制逻辑必然需要大量中间继电器，而这些中间继电器在用PLC控制状况下，就可以对其内部辅助继电器进行编程日后取代。从物理介质方面来讲，前者是要用品体电气元件来组合，而后者只是PLC内部寄存器，在PLC编程容量允许范畴内，可以不耗费额外费用来实现复杂控制逻辑。普通PLC均有上百点内部辅助继电器甚至更多，且尚有各种专用内部电器，足可以应付普通控制规定，唯一需要做工作就是对PLC进行编程。事实上PLC用于这种场合是最能显现出其经济性。固然咱们不但忽视了PLC另一种长处，那就是其运营速度及可靠性和寿命远远高于继电器控制方式，从上述意义上来讲，PLC最适合于需要大量中间继电器场合。且PLC与其她工业控制系统比较具备许多长处： （1)更改控制逻辑只需修改软件，无需对硬件作改动； （2)程序可以复制，批量生产很容易； （3)电气硬件设计大大简化；（4)由于PLC除有继电器功能外，尚有各种其他功能，可以实现继电器无法实现控制功能，实现某种限度上智能化，并有也许使机构简化；（5)可靠性高；（6)成本相对于继电控制而言稍高，但继电器控制随着所用中间继电器数量增长，成本急骤上升，而PLC控制几乎保持不变，这一点对于复杂控制来讲具备无可比拟优越性；（7)具备扩展单元或扩展模块，当需要较多1/0时可以以便地扩展。因而，国外在注塑机、各种包装机上已经大量地采用了PLC来取代老式继电器控制屏，故障率大大减少，性能有了很大提高。国内包装机械当前控制部件大多还沿用继电器方式。如果能用PLC来取代话，则可以简化机械构造，机械和电气设计都可以得到简化6。更重要是可以使本来无法实现某些功能得以实现，使机器在某种限度上实现智能化。通过对各种控制系统分析比较，咱们决定采用PLC控制系统。1.6 本设计研究重要内容 （1）对可编程控制系统现状与发展趋势作一简朴简介，明确背景知识与选型依照；分析PLC在包装机械上应用也许性与前景。 （2）卷纸包装机各动作控制工艺研究。理解卷纸包装机工作过程及工艺规定。总结各机构动作顺序，将其用流程图形式表达出来，为实现高速全自动运动控制做准备。（3）可编程控制器某些设计，涉及控制方案选用与设计、I/0接口信号拟定、模块选取，控制程序设计与调试。1.7 设计安排 本设计共分六章。设计第一章重要简介了可编程控制器现状及发展趋势及其在包装机械上应用也许性及前景，分析了PLC控制系统与其她控制系统区别，简介了本课题研究内容。第二章分析了卷纸包装机工艺流程和包装各动作时序及包装机速度影响因素及提高办法，设计了包装机控制系统控制方案、运营方式及硬件选取。第三章重要对硬件进行总体设计。第四章重要是对控制系统供电线路及包装机各工位元件设计。第五章重要是对包装过程同步控制系统进行分析。第六章依照PLC原理用SIEMENSSTEP7设计了某些功能块梯形图，并用S7-PLCSIM simulator模仿其运营成果。2 卷纸包装机控制系统总体设计 第一章简介了可编程控制技术某些概要状况，下面就详细结合卷纸包装机电控系统实际来看一下它应用。这里需要阐明是，正如前面所提到那样，可编程控制技术并非单纯是指PLC自身，而是涉及其在内一系列自动化控制产品和技术应用。本系统在电气控制某些设计时，充分考虑到顾客功能需求和与本系统机械某些配合需求，在详细实现过程中，又以系统可靠性与易用性为准则，尽量把本系统设计成为一种功能齐全、可靠性高且易于使用包装机设备。在设计控制系统之前，一方面得理解其生产工艺。2.1 卷纸包装机生产工艺阐述 卷纸包装机主体作用是把来源卷纸库卷纸按照每分钟60个频率包装为满足规定卫生卷筒纸。如图2.1-1所示是简易工艺流程图。包装纸按照卷筒形式安装在原料架上方，一旦上位机释放命令，放卷电机开始动作，放卷开始。放卷到规定长度（长度依托色标来拟定）时，通过色标信号向切纸机构发出指令。切纸机构用是交流变频调速电机，带动一种凸轮旋转，进而带动切断刀上下进行运动，在凸轮上放置一种位置传感器，当凸轮转到某一固定位置时，切刀开始向上运动，二刀分离，当浮现色标信号时，刀又开始向下进行运动。切刀向上和向下工作频率可借助变频调速电机进行调节，操作简朴以便。已经完毕切割纸片通过整顿后放到纸片库中，等待推纸空心台送纸片。同步卷纸库卷纸通过整顿等待托盘推杆送卷纸球。包装过程依托包装工艺盘及其辅助机构来实现。包装工艺盘一共有八个V形槽和三个加工工位，当包装纸与待包装卷筒纸放到槽中之后，由工艺盘载着其开始转动，依次送到每个加工工位。工艺盘转动是借助交流电机通过皮带传动带动，每个加工工位动作是借助顺序逻辑控制电磁阀带动执行机构动作。工件先是从1号工位装入，然后在2号工位由夹钳机构完毕迈进，抓紧，旋转以及窝边动作，同步依次向托盘与推纸空心台发出送纸球和送纸片信号，最后在3号工位处，已经包装好产品由于重力作用自由落入到成品库中。原包装纸防卷切纸 纸片空心台纸片库 工位3工位2工位1 V型槽 纸片整顿 托纸盘 卷纸库图2.1-1 卷纸包装工艺流程图图2.1-2包装过程各工位时序图 由于它是一种突出顺序控制，最简便办法是运用移位寄存器来运转。移位寄存器假设是一种8位，一种V形槽与一种移位寄存器吻合，移位一次要120ms，2号工位给出上料指令时，纸片被推动于推纸空心台，纸球被托盘牵引并且用同样速度向前推动当第一工位正好工艺盘V形槽相吻合时，工艺盘不动，迟延时间在这个时间是150ms，守候纸片被放纸空心台压届时，到位行程开关，关闭，托盘到位行程开关，被托盘压届时，托盘不动，实现了送料目，等到延时结束，齐头并进。存纸空心台与托盘向后运动，并且插纸板向前移动顶起纸球和工艺盘运动到2号工位位置时，工艺盘不动，延时250ms指令，在这段时间内，当工艺盘不运作后插纸板也跟着停止运作，并且给出送料但是由于惯性会浮现包装纸绕着纸球以一种很小角度旋转，目是让纸球被包装纸所有包起来，接着又向后运动，轴向移动是夹钳机构，限位开关被接触届时，轴向移动就暂停，但是三个夹杆一起径向移动，握捞包装纸两头，抓紧限位开关被打开时，通过90度变化后夹钳机构轴接着向前运动，完毕窝边后，这个机构就向后运动。与3号工位位置吻合时，产品自动掉下，包装过程完毕，过程重复进行，等到给出暂停指令。如图2.1-2所示，包装一种卫生卷纸只需880ms，由于扫描周期存在，因此一分钟只能生产出60个产品。2.2 控制方案设计 依照卷纸包装生产工艺，卷纸包装机控制系统重要涉及放卷过程控制，送料过程控制，同步控制，由于控制项目多，被控工序还都汇集在一块，因此选用集中控制系统这方案。集中控制系统如图2.2-1所示，可编程控制器特定I/0和每个被控制工序相通，因此被控对象中状态，数据转换不用此外开通信号线。PLC是一种控制设备，它在单独控制系统缺陷是有局限性，攻破不了有难度计算，实时图形，历史记录，显示中文。打印报表等功能在PLC中无法实现。针对这些缺陷，上位机辅助是咱们抱负选取。上位机功能是对数据存贮、解决和输出，用图形或表格形式给现场用动态模仿图来表达、预判限值或报警信号，依照实时需要打印报表。控制器 A B C控制对象控制对象控制对象 图2.2-1集中控制系统2.3 系统运营模式 运营模式有四种分别是手动、单步、周期和自动。 （1）手动：每道工序都单独运作，按开关按钮即可控制。 （2）单步：按开始开关，运作一种工序，到位就停止。又按开始键，就是下一道工序运作。 （3）周期：从第一道工序位置算起，按开始开关，程序自动实现一种来回操作后返回到启始位置停止。（4）自动：按开始开关，程序自动实现一种来回操作后返回到启始位置又接着从第一步开始运营，自动调节。在自动模式时，如果按下复位开关，系统还是运营到第一步启齿地方才暂停；如果按停止开关，运营就立即停止，这时候如果再按开始，系统就从这位置运营至启始处停止。从卷纸包装机实际出发，自动运营和手动运营是咱们最佳选取7。和运营模式设计对比，停止运动模式也要策划。正常停运，暂时停运和紧急停运是可编程控制器三项停运办法。考虑控制系统需要，由于包装机运营模式是循环模式，当在操作完毕或检测到停止运营信号或机器浮现问题或突发事情时才停止，因此该系统应用硬件切断电源，让系统立即停车。3 控制系统硬件总体设计3.1 总体构造关系 由于PLC管理按键、行程开关与其他开关量信号导入，和把信号送去控制接触器、继电器、变频器等电气元件，这样就控制每个电机运作，批示灯显示也得到了控制工控机作用是参数修改和设立、全自动控制、在线监督、输送信号。工控机由串行口和PLC相接，通信互换，因而工控机是用发出信号来控制PLC运作来完毕全自动控制8。3.2 控制系统重要器件选取 工控机、PLC、变频器是卷纸包装机控制系统重要零件。 工控机：本系统上位机选用研华IPC-610工控机，ISA总线插槽4个分布在内部底板上、由于有2个PCI总线插槽与一种CPU插槽，因此可以更简捷拓展系统，运用WINDOWSNT操作系统，打印机外接一种，目是报表打印。达到报表数据完善性。如下是PLC选取和它模块配备一定要对控制对象与控制目计算与研讨在工作开始前。这样才可以明确系统机型，规模，与配值。据理解，这个包装机控制操作系统应具备配备如下不相似特点I/0点。一方面选取80个开关量导入；然后再选取50个开关量导出；再对任意挑个类似量导入；最后任意挑个类似量导出；由控制任务得，该设计挑中了S7-300软件，它特点是适合中档控制系统需要，并且被非常广泛应用。它模块化、没有排电扇构造功能、但是很用以完毕分布，顾客学习操作起来简朴等优势让S7-300能达到各式由小规模到中档性能需求控制任务简捷且实惠方式。依照I/0点数拟定要按照实际点数再加20Yo-30%备用量及其特性，配备了如下模块： （1）2个模仿量输入模块SM331为16路模数转换通道； （2）4个模仿量输出模块SM332为16路模数转换通道； （3）4个数字量输入模块SM321为输入通道； （4）3个数字量输出模块SM322关量输出通道； （5）中央解决单元CPU315-2DP； （6）通讯解决器CP343-5； （7）接口模块IM360和IM361。在该系统中，重要功能是收集外部开关信号（按钮、行程开关、继电器节点）输入，预测当前系统状态和输出信号来控制接触器、继电器等器件，用来达到控制任务目。此外，尚有一种艰巨任务就是收集工控机控制命令，达到全自动包装循环效果。本项目中配备S7-3OOPLC模板型号和数量如图3.2-1所示。IM321SM322IM322SM322IM321SM321IM361CPU模块 解决部件通信部件PS307CP3436IM331IM331SM332IM332SM332IM360 图3.2-1系统构造和配备图 变频器选取 由于张力与精度控制联系密切，且负载小特性，因此选用变频器是西门子MICROMASTER 440矢量型变频器。这个系列变频器控制和动态感应度都较好。此外，由于她内部配备各种有关量数组构成，增长控制自由度，让这款变频器更多运用在高运动性能控制领域。完善了各种各样控制工程需求。特别是近期时期，这种工程型变频器系统被大某些应用在机电气造纸生产行业中。MICROMASTER 440系列变频器作用稳定，可以适合各类环境应用需求9，10。 在卷纸包装机控制系统里大某些传感器用开关量分派给PLC，用它给执行决定依照，例如： （1）上位机开始命令 （2）色标信号 （3）货品配送命令 （4）纸片上途径按钮 （5）纸球上途径按钮 （6）工艺盘原则位置1,2,3工位途径按钮 （7）送料机、皮带、推纸机停止和开始命令 （8）皮带、电磁阀等电源信号等4 电器线路和元件模块设计 用三相异步电动机提供动力，通过专门变频器电源提供，转速用变频调速来完毕。配备数台小型电机依次辅助驱动提供动力源，切纸机构，送料机构，插纸板，拿放操作手等11。针对这款包装机工序流程，大体涉及原包装纸给料动作中张力控制，送料环节中同步控制，包装动作控制等。工艺盘转动动力源由三相异步电机用皮带传动提供，电磁发给各道工序带来外加动力转向从而带动机械构造移动来完毕。4.1 供电线路如图4.1-1所示，三相电源通过滑线导入电气柜中，通过一种露天开关（QS1）后连接电机主回路与系统次回路。其控制某些配备了1.2KW变压器（TC2）将380V电压变为220V，还要分5条回路输出，依次向工控机、PLC，PLC输入回路、PLC输出回路与继电器回路输送电源。以便达到故障分散目，并且益于调试与检测。在QS1前导出一路电源目是给空调器与照明灯提供电源，由于它们都是属于附属设备，和控制无关，因而可以从QS1之前引出，为了在检修时也不干涉它正常运作12。图4.1-1供电线路4.2 重要控制功能模块设计4.2.1 装料工位1要满足高速包装规定，纸片与纸球需要迅速