1331-基于PLC高速全自動包裝機的控制系統(tǒng)應(yīng)用,基于,plc,高速,全自動,裝機,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，PLC 與 PLC 及計算機的互聯(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，實現(xiàn)在線組態(tài)、編程和下裝，進行在線監(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)代的微型計算機系統(tǒng)乃至專用于控制的單片機相比，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，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、無需專門的計算機軟、硬件知識就可在短期內(nèi)掌握，功能擴展方便，成本可為一般用戶所接受等優(yōu)點，是現(xiàn)代機電一體化產(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)濟的新型包裝機是市場的迫切需求。目前，該類包裝機多半為進口產(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控制系統(tǒng)的應(yīng)用，開發(fā)了“卷紙包裝機控制系統(tǒng)” ，我在其中負責(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)濟的新型包裝機是市場的迫切需求。目前，該類包裝機多半為進口產(chǎn)品，價格昂貴?；赑LC 的高速全自動包裝機控制系統(tǒng)的應(yīng)用為更好的生產(chǎn)做出巨大的貢獻。4. PLC 在包裝機械上應(yīng)用的可能性和前景． 包裝機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 進行編程。事實上 PLC 用于這種場合是最能顯現(xiàn)出其經(jīng)濟性。當然我們不僅忽視了 PLC 的另一個優(yōu)點，那就是其運行速度及可靠性和壽命遠遠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)具有擴展單元或擴展模塊，當需要較多 I/0 時可以方便地擴展。因此，國外在注塑機、各種包裝機上已經(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，則可以簡化機械結(jié)構(gòu)，機械和電氣設(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[1)平志韓.可編程序控制器及其在包裝機械中的應(yīng)用初探.1989. 2，包裝與食品機械:14-I9[2)段然.可編程控制技術(shù)采樣機控制系統(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 PLC 控制系統(tǒng)及設(shè)計.單位:重慶海康實業(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.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〕成都步進機電有限公司，步進電機和交流伺服電機性能比較，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:機械工業(yè)出版社，1983[20〕張從力，李新一種采用單片機實現(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 的聚醋薄膜分切機放卷機張力自適應(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，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.PLC 在微波遠程監(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 在包裝機械上應(yīng)用的可能性與前景。2.卷紙包裝機各動作控制工藝的研究。了解卷紙包裝機的工作過程及工藝要求?？偨Y(jié)各機構(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工藝流程和包裝各動作的時序及包裝機速度的影響因素及提高方法，設(shè)計了包裝機控制系統(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 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)期的目標正常地運行。2.全部程序(包括 PLC 程序和工控機程序 )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和改進提供了方便。3.對系統(tǒng)的可靠性進行了充分的考慮，加入了各種保護措施，盡量消除了各種可能的事故隱患。4.工控機和 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。用工控機作為上位機進行參數(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)軟件進行標準化設(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，即當變頻器或電機過熱時，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，達到提高反應(yīng)速度、降低故障危險性的目的。7.進度計劃第一周 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 在包裝機械上應(yīng)用的可能性與前景。第三周 了解卷紙包裝機的工作過程及工藝要求。第四周 總結(jié)各機構(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備。第五周 卷紙包裝機控制系統(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，準備答辯。第十八周 畢業(yè)答辯