1331-基于PLC高速全自動包裝機(jī)的控制系統(tǒng)應(yīng)用

1331-基于PLC高速全自動包裝機(jī)的控制系統(tǒng)應(yīng)用,基于,plc,高速,全自動,裝機(jī),控制系統(tǒng),應(yīng)用,利用,運用 畢業(yè)設(shè)計開題報告 1.課題名稱：基于 PLC 的高速全自動包裝機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用2.項目研究背景：PLC 是由繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來的。而集散控制系統(tǒng) DCS < DistributionControl System)是由回路儀表控制系統(tǒng)發(fā)展起來的分布式控制系統(tǒng)，它在模擬量處理，回路調(diào)節(jié)等方面有一定的優(yōu)勢。PLC 隨著微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，無論在功能上、速度上、智能化模塊以及聯(lián)網(wǎng)通信上，都有很大的提高。并開始與小型計算機(jī)聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成了以 PLC 為重要部件的分布式控制系統(tǒng)。隨著網(wǎng)絡(luò)通信功能的不斷增強(qiáng)，PLC 與 PLC 及計算機(jī)的互聯(lián)，可以形成大規(guī)模的控制系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)高速公路上(Data Highway)掛接在線通用計算機(jī)，實現(xiàn)在線組態(tài)、編程和下裝，進(jìn)行在線監(jiān)控整個生產(chǎn)過程，這樣就已經(jīng)具備了集散控制系統(tǒng)的形態(tài)，加上 PLC價格和可靠性優(yōu)勢，使之可與傳統(tǒng)的集散控制系統(tǒng)相互競爭。由于以上的原因，可以預(yù)見隨著 PLC 成本的下降和機(jī)器要求的提高，將很快在大部分場合取代繼電器控制屏。無論是與傳統(tǒng)的繼電器、接觸器控制邏輯相比，還是與現(xiàn)代的微型計算機(jī)系統(tǒng)乃至專用于控制的單片機(jī)相比，在工業(yè)控制方面PLC 都具有明顯的優(yōu)越性。尤其是對生產(chǎn)流水線、動作復(fù)雜的單機(jī)，比起前述幾種控制手段來具有壽命長、可靠性高、對環(huán)境無特殊要求、開發(fā)費用低、周期短、無需專門的計算機(jī)軟、硬件知識就可在短期內(nèi)掌握，功能擴(kuò)展方便，成本可為一般用戶所接受等優(yōu)點，是現(xiàn)代機(jī)電一體化產(chǎn)品控制裝置的理想選擇。衛(wèi)生卷紙是人們生活中的必須品，隨著人們對紙質(zhì)品用量的增加，對衛(wèi)生紙的需求也越來越大，且對衛(wèi)生紙的安全性，方便性要求也越來越高。為使包裝出的物品整齊、美觀并具有良好的包裝質(zhì)量，研制高速、高效、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的新型包裝機(jī)是市場的迫切需求。目前，該類包裝機(jī)多半為進(jìn)口產(chǎn)品，價格昂貴。為此，我的畢業(yè)設(shè)計選題為基于 PLC 的高速全自動包裝機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用，開發(fā)了“卷紙包裝機(jī)控制系統(tǒng)” ，我在其中負(fù)責(zé)控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計工作。3. 項目研究意義：衛(wèi)生卷紙是人們生活中的必須品，隨著人們對紙質(zhì)品用量的增加，對衛(wèi)生紙的需求也越來越大，且對衛(wèi)生紙的安全性，方便性要求也越來越高。為使包裝出的物品整齊、美觀并具有良好的包裝質(zhì)量，研制高速、高效、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的新型包裝機(jī)是市場的迫切需求。目前，該類包裝機(jī)多半為進(jìn)口產(chǎn)品，價格昂貴。基于PLC 的高速全自動包裝機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用為更好的生產(chǎn)做出巨大的貢獻(xiàn)。4. PLC 在包裝機(jī)械上應(yīng)用的可能性和前景． 包裝機(jī)械的最大特點是動作復(fù)雜、頻繁，且有較多的執(zhí)行元件。在這種場合使用繼電器控制邏輯必然需要大量的中間繼電器，而這些中間繼電器在用 PLC 控制的情況下，就可以對其內(nèi)部的輔助繼電器進(jìn)行編程后來取代。從物理介質(zhì)方面來講，前者是要用具體的電氣元件來組合，而后者只是 PLC 的內(nèi)部寄存器，在 PLC編程容量許可的范圍內(nèi)，可以不花費額外的費用來實現(xiàn)復(fù)雜的控制邏輯。一般的PLC 都有上百點內(nèi)部輔助繼電器甚至更多，且還有多種專用的內(nèi)部電器，足可以應(yīng)付一般的控制要求，唯一需要做的工作就是對 PLC 進(jìn)行編程。事實上 PLC 用于這種場合是最能顯現(xiàn)出其經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)然我們不僅忽視了 PLC 的另一個優(yōu)點，那就是其運行速度及可靠性和壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于繼電器控制方式，從上述意義上來講，PLC最適合于需要大量中間繼電器的場合。且 PLC 與其他工業(yè)控制系統(tǒng)比較具有許多優(yōu)點:1)更改控制邏輯只需修改軟件，無需對硬件作改動;2)程序可以復(fù)制，批量生產(chǎn)很容易;3)電氣硬件設(shè)計大大簡化;4)由于 PLC 除有繼電器功能外，尚有多種其它功能，可以實現(xiàn)繼電器無法實現(xiàn)的控制功能，實現(xiàn)某種程度上的智能化，并有可能使機(jī)構(gòu)簡化;5)可靠性高;6)成本相對于繼電控制而言稍高，但繼電器控制隨著所用中間繼電器數(shù)量的增加，成本急驟上升，而 PLC 控制幾乎保持不變，這一點對于復(fù)雜的控制來講具有無可比擬的優(yōu)越性;7)具有擴(kuò)展單元或擴(kuò)展模塊，當(dāng)需要較多 I/0 時可以方便地擴(kuò)展。因此，國外在注塑機(jī)、各種包裝機(jī)上已經(jīng)大量地采用了 PLC 來取代傳統(tǒng)的繼電器控制屏，故障率大大降低，性能有了很大提高。我國包裝機(jī)械目前控制部件大多還沿用繼電器方式。如果能用 PLC 來取代的話，則可以簡化機(jī)械結(jié)構(gòu)，機(jī)械和電氣設(shè)計都可以得到簡化。更重要的是可以使原來無法實現(xiàn)的某些功能得以實現(xiàn)，使機(jī)器在某種程度上實現(xiàn)智能化。通過對各種控制系統(tǒng)的分析比較，我們決定采用 PLC 控制系統(tǒng)。4.參考文獻(xiàn)[1)平志韓.可編程序控制器及其在包裝機(jī)械中的應(yīng)用初探.1989. 2，包裝與食品機(jī)械:14-I9[2)段然.可編程控制技術(shù)采樣機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究.碩士學(xué)位論文，西北工業(yè)大學(xué)，2001. 3[3〕陳立定，吳玉香，蘇開才.電氣控制與可編程控制器 .廣州:華南理工大學(xué)了版社，2001. 2f4)路林吉，王堅，江龍康.可編程控制器原理及應(yīng)用.北京:清華大學(xué)出版社， 2002[5)齊從謙，王士蘭。PLC 技術(shù)及應(yīng)用.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2000. 8[6)張萬忠，周淵深.可編程控制器應(yīng)用技術(shù).北京:化學(xué)工業(yè)出版社， 2001. 12[7)郝振武.PLC 遠(yuǎn)程 I/0 控制在電廠輸煤系統(tǒng)中的應(yīng)用(南京理工大學(xué)).中國工控網(wǎng)/經(jīng)驗視點/PLC 控制，2003[s〕吳亞雄.毛巾印花機(jī) PLC 控制系統(tǒng)及設(shè)計.單位:重慶?？祵崢I(yè)有限公司設(shè)備能源部，中國工控網(wǎng)/專業(yè)論文，2003[9)李勝勇.JZ6-660 全自動高速吸塑成型機(jī)智能溫度測控及運動自動控制系統(tǒng)的研究與實現(xiàn).碩士學(xué)位論文，廣東工業(yè)大學(xué)圖館，2003.[10)張琳.PLC 和組態(tài)軟件在高爐槽下配料控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究.碩士學(xué)位論文，合肥工業(yè)大學(xué)，2002. 6[11)STEP7 系列培訓(xùn)課程—硬件組態(tài)[12)SIMATIC S7 STEP7 V5.0 使用入門[13〕謝始達(dá).西門子矢量控制型交流變頻器在報紙生產(chǎn)輸送線中的應(yīng)用.廣東自動化與信息工程，2003 年第 1 期:38-40[14」肖明運.西門子 6SE70 系列變頻器調(diào)試注意事項.2001，中華紙業(yè)第 22 卷第 8期:40-41[15〕鄧星鐘，周祖德，鄧堅.機(jī)電傳動控制 (第二版)，武漢:華中理工大學(xué)了出版社，1998 年 4 月[16〕成都步進(jìn)機(jī)電有限公司，步進(jìn)電機(jī)和交流伺服電機(jī)性能比較，中國工控網(wǎng)專業(yè)論文，2003[17]呂硯山，宗孔德.常用電工電子技術(shù)手冊.北京:化學(xué)工業(yè)出版社， 1995 年 1 月第 1 版[18]陳黎敏.雙底輥復(fù)卷裝置的張力控制，碩士學(xué)位論文，江南大學(xué)，2001. 1[19〕韓曾晉，自適應(yīng)控制原理，北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1983[20〕張從力，李新一種采用單片機(jī)實現(xiàn)自適應(yīng)控制的方法，礦業(yè)安全與環(huán)保，2002, 29 (1)[21]趙德安，劉星橋，王大承等，基于 PLC 的聚醋薄膜分切機(jī)放卷機(jī)張力自適應(yīng)控制系統(tǒng)，電氣傳動，2001 年第 1 期:30-32[22] SIMOVERT Master Drive Operationg Instructions, Communication BoardCB.SIEMENS AQ 1994[23] SIMOVERT Master Drive Operationg Instructions.SIEMENS AG}1994[24]賀素良，陳興國，張昌凡.包裝設(shè)備數(shù)字控制技術(shù)，湖南.長沙，國防科技大學(xué)出版社， 2002. 6[25]吳建強(qiáng)，姜三勇.《可編程序控制器原理及其應(yīng)用》 ，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， 1990[26]陳宇.可編程控制器基礎(chǔ)及編程技巧.廣州:華南理工大學(xué)出版社， 2000. 1[27〕魏志精.可編程控制器應(yīng)用技術(shù) .北京:電子工業(yè)出版社，1995. 7[28〕何衍慶，俞金壽.可編程控制器原理及應(yīng)用技巧 .北京:化學(xué)工業(yè)出版社，1998. 8[29〕袁任光.可編程控制器(PC)應(yīng)用技術(shù)與實例.廣州:華南理工大學(xué)，1997. 6[30〕賈愛民，應(yīng)群民，潘麗萍.可編程控制器系統(tǒng) .杭州:浙江大學(xué)出版社，2000. 3[31]宋德王主編。 《可編程序控制器原理及其應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計技巧》 ，冶金工業(yè)出版社， 20000[32]郭強(qiáng).PLC 在微波遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用.碩士學(xué)位論文，蘭州大學(xué)，2001. 5. 1[33] SIMENS A1482 SIMATIC S7 SYSTEM SERVICE&PROGRAMMING COURSE[34]SINAUTST7 STATION CONTROL SYSTEM MANNAUL[35] SIMATIC S7 S7-300 和 S7-400 語句表編程參考手冊[36]SIEMENS Standard software for S7and M7User Manaul[M]，1996[37]高德主編，包裝機(jī)械設(shè)計，化學(xué)工業(yè)出版社 2005[38]馮太合，陳宇駒編著，西門子 S7-300 系列 PLC 及應(yīng)用軟件 STEP7，華南理工大學(xué)出版社 2006.75.設(shè)計主要內(nèi)容1.對可編程控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢作一簡單的介紹，明確背景知識與選型根據(jù):分析 PLC 在包裝機(jī)械上應(yīng)用的可能性與前景。2.卷紙包裝機(jī)各動作控制工藝的研究。了解卷紙包裝機(jī)的工作過程及工藝要求。總結(jié)各機(jī)構(gòu)的動作順序，將其用流程圖的形式表示出來，為實現(xiàn)高速全自動運動控制做準(zhǔn)備。3.可編程控制器部分的設(shè)計，包括控制方案的選取與設(shè)計、I/0 接口信號的確定、模塊的選擇，控制程序的設(shè)計與調(diào)試。4.工控機(jī)軟件的設(shè)計，包括監(jiān)界面設(shè)計、動態(tài)現(xiàn)場狀態(tài)顯示。5. S7-300 與上位機(jī)的通信設(shè)計。6. 論文的安排 全文共分五章。論文的第一章主要介紹了可編程控制器的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢及其在包裝機(jī)械上應(yīng)用的可能性及前景，分析了 PLC 控制系統(tǒng)與其他控制系統(tǒng)的區(qū)別，介紹了本課題的研究內(nèi)容。第二章分析了卷紙包裝機(jī)工藝流程和包裝各動作的時序及包裝機(jī)速度的影響因素及提高方法，設(shè)計了包裝機(jī)控制系統(tǒng)的控制方案、運行方式及硬件的選擇和組態(tài)，并詳細(xì)介紹了組態(tài)的各模塊。第三章主要對控制系統(tǒng)的供電線路及包裝各工位的電氣圖進(jìn)行設(shè)計，并根據(jù)放卷分切部分的受力分析，建立模型，然后依據(jù)自適應(yīng)控制原理設(shè)計和實現(xiàn)了張力控制，同時也實現(xiàn)了送料過程中的同步控制并繪出了電路圖。第四章根據(jù) PLC 原理用 SIEMENS 的 STEP7設(shè)計了某些功能塊的梯形圖和 STL 程序，并用 S7-PLCSIM simulator 模擬其運行結(jié)果。為了實現(xiàn)監(jiān)控，利用 SIEMENS 的工控組態(tài)軟件設(shè)計了包裝過程的監(jiān)視界面。第五章介紹了通訊協(xié)議， 并介紹 S7-300 與工控機(jī) PVi nCC 之間的通訊。5.本畢業(yè)設(shè)計的成果應(yīng)包括：1.完成了電氣控制系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計與調(diào)試工作，使系統(tǒng)能夠按預(yù)期的目標(biāo)正常地運行。2.全部程序(包括 PLC 程序和工控機(jī)程序 )均采用模塊化設(shè)計思想，程序的注釋和文檔也比較充足，不僅在設(shè)計時使結(jié)構(gòu)清晰，易于檢查和修改。而且為以后軟件的維護(hù)和改進(jìn)提供了方便。3.對系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行了充分的考慮，加入了各種保護(hù)措施，盡量消除了各種可能的事故隱患。4.工控機(jī)和 PLC 的結(jié)合非常利于小型自動化系統(tǒng)的實現(xiàn)，用 PLC 作為下位機(jī)實現(xiàn)現(xiàn)場的信號輸入和實時控制，使執(zhí)行可靠，且有效地實現(xiàn)了分散控制。用工控機(jī)作為上位機(jī)進(jìn)行參數(shù)的設(shè)定及系統(tǒng)的監(jiān)控和管理。各取所長，分工明確。5.利用工控組態(tài)軟件實現(xiàn) PLC 與計算機(jī)通信的方法簡單易行，它降低了對用戶的要求，大大縮短了設(shè)計周期，系統(tǒng)繼承性較好，尤其對于大規(guī)模復(fù)雜控制系統(tǒng)來說這些優(yōu)點更為突出，因此在現(xiàn)代工業(yè)自動化控制領(lǐng)域，采用工控組態(tài)軟件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計是一必然趨勢。6.本設(shè)計中存在著一些不足之處和需要改進(jìn)的地方: 1.程序中實時畫面的主要作用是輔助監(jiān)控現(xiàn)場狀況，以防意外事件的發(fā)生。但實際使用中，許多操作員認(rèn)為還是直接觀察現(xiàn)場更加直觀穩(wěn)妥。故此擬在下一版本中引入 CCD 攝像頭，將現(xiàn)場情形直接顯示到顯示器上，這樣就可以降低工人操作的復(fù)雜性，并使界面更加漂亮直觀。2.設(shè)計中采用了熱繼電器，變頻器及電機(jī)等也都有過熱恢復(fù)，擬在以后的設(shè)計中加入聲音報警功能，即當(dāng)變頻器或電機(jī)過熱時，程序利用蜂鳴器發(fā)出尖銳的聲音提醒操作員有故障發(fā)生，達(dá)到提高反應(yīng)速度、降低故障危險性的目的。7.進(jìn)度計劃第一周 畢業(yè)實習(xí)，收集資料 。第二周 需求分析，明確背景知識與選型根據(jù):分析 PLC 在包裝機(jī)械上應(yīng)用的可能性與前景。第三周 了解卷紙包裝機(jī)的工作過程及工藝要求。第四周 總結(jié)各機(jī)構(gòu)的動作順序，將其用流程圖的形式表示出來，為實現(xiàn)高速全自動運動控制做準(zhǔn)備。第五周 卷紙包裝機(jī)控制系統(tǒng)的總體設(shè)計。第六周 電控系統(tǒng)電路及各功能模塊的設(shè)計。第七周 可編程控制器部分的設(shè)計，包括控制方案的選取與設(shè)計、I/0 接口信號的確定、模塊的選擇，控制程序的設(shè)計與調(diào)試。第八周 工控機(jī)軟件的設(shè)計，包括監(jiān)界面設(shè)計、動態(tài)現(xiàn)場狀態(tài)顯示第九周 S7-300 與上位機(jī)的通信設(shè)計。第十周第十一周繪圖 3 張 第十二周第十三周撰寫畢業(yè)論文第十四周第十五周第十六周 整理第十七周形成畢業(yè)設(shè)計全部文件，準(zhǔn)備答辯。第十八周 畢業(yè)答辯