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1、 基于PLC高速全自动包装机的控制系统设计题 目：基于PLLC高速速全自动动包装机机的控制制系统设设计指导教师师： 职职称：学生姓名名：学号号：专 业：机械设设计制造造及其自自动化院 （系系）：机机电工程程学院答辩日期期： 220155年6月月23日日 摘要卫生卷纸纸是人们们生活中中的必须须品，随随着人们们对纸质质品用量量的增加加，对卫卫生纸的的需求也也越来越越大，且且对卫生生纸的安安全性，方方便性要要求也越越来越高高。为使使包装出出的物品品整齐、美美观并具具有良好好的包装装质量，研研制高速速、高效效、高质质、经济济的新型型包装机机是市场场的迫切切需求。本设计以高速全自动卷纸包装机控制系统作背
2、景，同时结合理论和实践，细致地记述了：光电感应技术、PLC技术、通信技术于一体的先进控制技术在这款包装机控制系统中的应用。本设计主主要内容容如下：1.记述述了可编编程控制制器PLLC的现现况和它它在包装装机械上上应用的的可行性性与前景景。2.基于于对卷纸纸包装机机生产工工艺流程程的认识识，计算算其输入入输出II/O点点，然后后对PLLC选型型，硬件件组态的的设计。3.包包装纸包包装过程程中的同同步控制制问题。4.利用用Sieemenns公司司的编程程软件SStepp7、和通通信功能能设计了了包装过过程梯形形图、PPLC通通信网络络及STTR语句句，用来来实现数数据的采采集与控控制输出出设备的的
3、高速、高效、安安全地运运行。经过我们们的努力力，卷纸纸包装机机控制系系统的设设计已经经完成。并并且经过过了严格格的测试试，在实实验室的的模拟运运行中，取取得了良良好的控控制效果果。使该该机无论论从功能能上还是是效率上上都获得得了质的的提高，较较好地实实现了控制要要求。关键词：PLCC包装机机同步控控制Sttep77IIAbsttracctA rooll of toiilett paaperr iss peeoplless liife musst, witth tthe inccreaasinng oof tthe amoountt off paaperr prroduuctss, tthe d
4、emmandd off tooileet ppapeer iis aalsoo moore andd moore bigg annd tthe saffetyy off tooileet ppapeer, connvenniennce aree inncreeasiinglly hhighh reequiiremmentts. In ordder to makke tthe gooods neaat, beaautiifull annd hhavee goood pacckaggingg quualiity, thhe nnew pacckaggingg maachiine witth hhi
5、ghh effficcienncy, hiigh effficiienccy, higgh qquallityy annd eeconnomyy iss thhe uurgeent neeed oof tthe marrkett.Thhe ddesiign of higgh-sspeeed aautoomattic rolll ppapeer ppackkagiing macchinne cconttroll syysteem aas tthe bacckgrrounnd, commbinned witth ttheoory andd prractticee, ccareefullly Chr
6、roniicleesphhotooeleectrric sennsorr teechnnoloogy, PLLC ttechhnollogyy annd ccommmuniicattionns ttechhnollogyy inn onne oof tthe advvancced conntrool ttechhnollogyy inn thhis pacckaggingg maachiine conntrool ssysttem apppliccatiion.The maiin cconttentts oof tthiss deesiggn aare as folllowws: 1. thh
7、e ppressentt siituaatioon oof tthe proograammaablee coontrrolller PLCC annd iits feaasibbiliity andd prrosppectt inn thhe aappllicaatioon oof ppackkagiing macchinneryy. 22. baasedd onn thhe rrecoogniitioon oof tthe prooducctioon pproccesss fllow of thee paaperr paackaaginng mmachhinee, ccalcculaate
8、thee innputt annd ooutpput I/OO poointts, andd thhen sellectt thhe PPLC, haardwwaree coonfiigurratiion dessignn. 33.Synnchrroniizattionn coontrrol in thee prroceess of pacckaggingg paaperr paackaaginng.44. UUse Sieemenns SSTEPP7 pproggrammminng ssofttwarre, andd thhe ccommmuniicattionn fuuncttionn d
9、eesiggn tthe pacckaggingg prroceess laddderr diiagrram, PLLC ccommmuniicattionn neetwoork andd STTR sstattemeent, ussed to impplemmentt daata acqquissitiion andd coontrrol outtputt deevicce oof hhighh sppeedd, hhighh effficcienncy andd saafe opeerattionn. Afteer oour efffortts, thee deesiggn oof tth
10、e conntrool ssysttem of thee paaperr paackaaginng mmachhinee haas bbeenn coomplleteed. Annd aafteer aa riigorrouss teest, inn thhe llaboorattoryy siimullatiion, acchieevedd goood conntrool rresuultss. TThe macchinne wwas to impprovve tthe quaalitty oof bbothh thhe ffuncctioon aand effficiienccy, ach
11、hievve bbettter conntrool oof tthe reqquesst.Keywwordds：PLCC PPackkingg maachiineSSyncchroonouus cconttrollSteep7I目录1 绪绪论11.1 可编编程控制制技术的的现状111.2 可编编程控制制技术的的发展趋趋势11.3 PLLC与其其它工业业控制系系统的比比较31.3.1 PLCC与继电电器控制制系统的的比较331.3.2 PLCC与单片片机控制制系统比比较41.3.3 PLCC与计算算机控制制系统的的比较441.3.4 PLCC与集散散型控制制系统的的比较551.4 卷纸纸包装机机
12、产生的的背景及及意义551.5 PLLC在包包装机械械上应用用的可能能性和前前景51.6 本设设计研究究的主要要内容661.7 设计计的安排排62 卷卷纸包装装机控制制系统的的总体设设计82.1 卷纸纸包装机机生产工工艺论述述82.2 控制制方案的的设计992.3 系统统的运行行模式1103 控控制系统统硬件总总体设计计113.1 总体体结构关关系1113.2 控制制系统主主要器件件的选择择114 电电器线路路和元件件模块的的设计1134.1 供电电线路1134.2 主要要控制功功能模块块的设计计134.2.1 装料工工位11134.2.2 夹钳抓抓紧、旋旋转与窝窝边工位位21554.3 卸料
13、料工位33分析1164.4 放卷卷、分切切部分的的张力控控制1665 同同步控制制系统分分析1885.1 送料料过程中中的同步步控制1185.2 信号号的获取取185.3 同步步控制电电路原理理的分析析196 系系统的软软件设计计216.1 概述述216.1.1 可编程程序控制制器实现现控制的的要点2216.1.2 可编程程序控制制器实现现控制的的过程2226.1.3 可编程程控制器器实现控控制的方方式2226.2 PLLC程序序的总体体结构2226.3 PLLC软件件的选择择236.4 Sttep77软件的的介绍2236.5 模块块化编程程236.6 程序序的仿真真调试330结论311致谢3
14、22参考文献献33附录355II1 绪绪论1.1 可编编程控制制技术的的现状可编程控控制器（Proograammaablee Loogiccal Conntroolleer）简称PPC或PPLC，是是60年年代末发发明的工工业控制制器件，是是美国数数字公司司（DECC）为美国国通用公公司（GM）研制开开发并成成功应用用于汽车车生产线线上，可可编程控控制器自自此诞生生1。随着着计算机机技术的的飞速发发展，PPLC软软硬件水水平与规规模也发发生了质质与量的的变化，其其控制技技术也朝朝着智能能化方向向不断发发展，同同时推动动了先进进制造技技术的相相应发展展。现代代PLCC已经成成为真正正的工业业控制
15、设设备。最最初，PPLC主主要是用用在生产产线控制制和大型型机械的的控制上上。但不不久，西西德的西西门子（SIEEMENNS）公司、BBBC公公司就开开始研制制PLCC，当时时主要是是用于轧轧钢机、升升降设备备等大型型设备上上。700年代初初，日本本的OMMRONN也推出出了他们们的PLLC。三三菱、日日立、富富土、东东芝、横横河、日日电等公公司也先先后加入入了PLLC制造造者的行行列。770年代代中期，美美国和西西德首先先出现了了微电脑脑化的小小型PLLC。由由于PLLC是为为工业控控制所生生产的通通用性很很强，适适合于大大批量生生产的装装置，所所以成本本迅速下下降；加上其其是专为为工业控控
16、制所设设计，所所以具有有极好的的抗干扰扰性能；并且他他的使用用和维护护都极为为方便，实实现了低低水平的的操作、高高性能的的控制，所所以在机机械制造造业深受受欢迎。小小型PLLC开始始步入诸诸如塑料料注塑机机、包装装机械、橡橡胶机械械、纺织织机械等等轻工机机械的控控制领域域，其成成本的低低廉和性性能的优优良对直直接使用用微机作作为控制制单元的的做法构构成了强强有力的的挑战，更更有全面面取代传传统继电电器控制制屏的趋趋势。据据国外资资料介绍绍：19882年美美国PLLC用户户中，有有48%来自自自动程序序操作部部门（如汽车车、拖拉拉机工业业、机械械工业等等）、133%来自自石油化化工业、99%来自
17、自食品饮饮料业、77%来自自冶金工工业、其其余部分分来自造造纸、采采矿、污污水处理理等部门门。近年年来，随随着我国国对外开开放，日日、美、西西德等国国生产的的PLCC已通过过多种途途径进入入了我国国，引起起了各方方面的重重视并得得到应用用。如宝宝钢工程程应用了了数百台台PLCC，首钢钢、武钢钢、开滦滦煤矿也也分别应应用了美美国和西西德的PPLC。1.2可可编程控控制技术术的发展展趋势随着计算算机科学学的发展展和工业业自动化化愈来愈愈高的需需求，可可编程控控制技术术得到了了飞速的的发展，其其技术和和产品日日趋完善善2。仅仅仅将PLLC理解解为开关关量控制制的时代代已经过过去，PPLC不不仅以其其
18、良好的的性能满满足了工工业生产产的广泛泛需要，而而且将通通信技术术和信息息处理技技术融为为一体，其其功能也也日趋完完善。今今后，PPLC将将主要朝朝着以下下两个方方向发展展：一个是是向超小小型专用用化和低低价格方方向发展展；另一个个是向高高速多功功能和分分布式自自动化网网络方向向发展。总总的趋势势如下：（1）可可编程控控制技术术的标准准化 在工业业自动化化产品繁繁花似锦锦的今天天，各生生产厂商商既互相相竞争又又互相合合作。一一种自动动化产品品的竞争争力除表表现在其其技术上上的个性性外，更更重要的的还在于于其满足足国际标标准化的的程度和和水平。标标准化一一方面保保证了产产品的出出厂质量量，另一一
19、方面也也保证了了各个厂厂家产品品的互相相兼容。出出厂检验验时各可可编程控控制产品品的厂家家都有相相应的技技术标准准作依据据。按照照这些标标准，各各种型号号的PLLC产品品对工业业应用环环境、抗抗干扰性性等条目目都给出出了明确确的规定定。但是是，这些些标准目目前只能能是统一一区域性性的产品品，而不不能实现现全球的的统一性性。为了了使各厂厂家的产产品有一一个共同同的参考考平面，制制定了国国际标准准。（2）CCPU处处理速度度进一步步加快 目前PPLC的的CPUU与微型型计算机机的CPPU相比比，还处处在比较较落后的的地步，最最高的也也仅仅处处在8004866一级。将将来会全全部使用用64位位RIS
20、SC芯片片，实现现多CPPU并行行处理或或分时处处理或分分任务处处理，实实现各种种模块智智能化，且且部分系系统程序序用门阵阵列电路路固化。这这样PLLC执行行指令的的速度将将达到纳纳秒级。（3）可可编程控控制技术术的智能能化 提高一一个系统统的智能能程度不不仅提高高系统的的品质，在在某种意意义上也也提高了了系统的的可靠性性。（4）系系统的开开放性和和兼容性性 开放性性和兼容容性是不不可分割割的而且且是相辅辅相成的的概念。一一方面是是某一产产品和第第三家同同类产品品在通信信上的兼兼容程度度，另一一方面是是指某系系统尤其其是软件件上的开开发平台台对使用用者有多多大的开开放程度度。当今今可编程程控制
21、产产品种类类繁多，加加上自动动化项目目越来越越大，致致使常常常在一个个工程项项目中出出现不同同厂家的的产品做做主从站站的现象象，这就就要求每每一厂家家的产品品族中，都都要考虑虑到和其其他厂家家产品的的兼容性性问题；另一方方面，可可编程控控制器与与工业控控制机等等其他装装置的通通信难易易也体现现了开放放性的特特点。除除此之外外，同一一厂家产产品族中中的各系系列产品品兼容性性也代表表了可编编程控制制产品的的水平。（5）通通用性和和专业化化的结合合可编程控控制产品品是通用用的。但但是工业业的每一一领域都都有其自自己的特特点。怎怎样才能能使一个个系统既既具有通通用性又又具备专专业化呢呢?硬件件系统的的
22、模块化化便是解解决这一一矛盾的的钥匙。这这样，适适合于某某个行业业或某些些特殊问问题的专专用模块块就可以以很容易易地集成成到通用用系统中中去。常常用的专专用模块块包括：定位模模块、温温度测量量模块、高高速采样样模块、网网络接口口模块等等。（6）可可靠性进进一步提提高随着PLLC进入入过程控控制的领领域，对对PLCC可靠性性的要求求进一步步提高。硬硬件冗余余的容错错技术将将进一步步得到应应用，不不仅会有有CPUU单元冗冗余、通通信单元元冗余、电电源单元元冗余、11/0单单元冗余余、而且且整个系系统都会会实现冗冗余。但但从根本本上来讲讲，系统统的可靠靠性取决决于系统统各单元元的可靠靠程度。要要保证
23、整整个系统统的可靠靠运行，首首先要求求系统各各单元的的质量要要得到保保证。MMTBFF(平均均无故障障时间)是衡量量产品质质量的重重要指标标。纵观观各著名名厂商，其其PLCC产品都都有不同同程度的的冗余功功能，而而且发展展越来越越完善。（7）控控制系统统分散化化 根据分分散控制制、集中中管理的的原则，PPLC控控制系统统的1/0模块块将直接接安装在在控制现现场，通通过通信信电缆或或光纤与与主CPPU进行行数据通通信。这这样使控控制更有有效，系系统更可可靠。（8）控控制与管管理功能能一体化化为了满足足现代化化大生产产的控制制与管理理的需要要，PLLC将广广泛采用用计算机机信息处处理技术术、网络络
24、通信技技术和图图形显示示技术，使使PLCC系统的的生产控控制功能能和信息息管理功功能融为为一体。综综上所述述，我们们不难得得出下面面几个结结论：工控机机、计算算机集散散控制系系统及PPLC正正在走着着一条相相互融合合的道路路。智能分分布式控控制是可可编程控控制系统统基于现现场总线线的新型型控制思思想。系统的的智能性性将越来来越重要要，因此此系统的的分析运运算能力力将越来来越强。基于标准化的开放性和兼容性是衡量系统质量的重要判据。通用性、高度专业化的融合是可编程控制系统的新特征3。1.3 PLLC与其其它工业业控制系系统的比比较在现代工工业设备备及自动动化项目目中，我我们会遇遇到大量量的开关关量
25、、脉脉冲量及及模拟量量等控制制装置。如如电机的的启动与与停止，电电磁阀的的开闭，工工件的位位置、速速度、加加速度的的测定，产产品的计计数以及及温度、压压力、流流量等物物理量的的设定和和控制等等等。传传统的工工业自动动控制主主要是由由继电器器或分离离的电子子线路来来实现的的。这种种控制方方式虽然然造价便便宜，但但却存在在许多致致命的弱弱点：只适用用于简单单的逻辑辑控制，仅仅适用某某种控制制项目，缺缺乏通用用性，一一旦要实实现改动动或者优优化，只只能通过过硬件的的重新组组合来实实现。目目前，工工业界比比较有代代表性的的控制方方式主要要有以下下几个类类别：继电器器控制系系统，单单片机控控制系统统，微
26、型型计算机机系统，集集散型控控制系统统4。1.3.1PLLC与继继电器控控制系统统的比较较继电器控控制是采采用硬接接线逻辑辑，利用用继电器器触点的的串、并并联及时时间继电电器的延延迟动作作来组成成控制逻逻辑，其其缺点是是一个系系统一旦旦确定就就很难轻轻易再改改动。如如果要在在现场做做一些更更改和扩扩展更是是难以实实行。而而PLCC是利用用其内部部的存储储器以数数据形式式将控制制逻辑存存储起来来的，所所以只要要改变PPLC内内存储器器的内容容，也就就可以实实现更改改控制逻逻辑的目目的。对对于PLLC来讲讲，只要要用PLLC配备备的编程程器在现现场就可可以完成成更改。至至于PLLC对外外部的联联系
27、，只只有I/O点，只只要输入入输出对对象不变变，就无无须对硬硬接线作作任何改改动。继电器控控制逻辑辑是依靠靠触点的的机械动动作来实实现的。工工作频率率很低。一一次动作作一般为为数十毫毫秒。对对于复杂杂的控制制，使用用的继电电器越多多，反应应就越慢慢。而PPLC是是以微型型计算机机为基础础的控制制装置，其其运行速速度为每每个指令令步数十十微秒(对于高高速PLLC则是是5微秒秒以下)。并且且内部有有严格的的同步，所所以不会会出现抖抖动的问问题。对于限时时控制，继继电器是是利用时时间继电电器的延延时动作作来实现现的。由由于时间间继电器器是利用用空气阻阻力，半半导体延延时电路路来实现现延时的的，所以以
28、其定时时精度低低，调整整不方便便。且环环境温度度变化等等因素都都会对定定时精度度有直接接的影响响。而PPLC则则是由晶晶体振荡荡器所产产生的脉脉冲经多多次分频频后得到到的时基基脉冲进进行计数数来定时时的，定定时范围围一般为为0.11秒，也也有0.01秒秒的，精精度一般般高于110毫秒秒，只要要根据需需要由编编程器送送入时间间常数即即可实现现定时时时间的设设定或更更改。由由于PLLC的定定时是对对时基脉脉冲进行行计数来来实现的的，所以以如果是是对外脉脉冲进行行计数，就就成为计计数器。现现代的PPLC一一般都具具有定时时器和计计数器功功能。从可靠性性和可维维护性方方面来看看，继电电器控制制逻辑由由
29、于使用用了大量量的机械械触点，连连接线也也多，触触点开闭闭时产生生的电弧弧会使触触点损坏坏，动作作时的机机械振动动还可能能使接线线松动，所所以可靠靠性和可可维护性性都较差差。而PPLC则则采用了了无触点点的电子子电路来来替代继继电器触触点，确确切地说说是用存存贮器内内的数据据来代替替触点，因因此不存存在上述述缺点。而而且体积积小、功功耗小、寿寿命长、可可靠性高高、还具具有监控控功能和和自检功功能，使使程序的的运行过过程成为为透明。PLC一一般还具具有步进进控制指指令，可可以进行行步进控控制，而而继电器器逻辑就就比较困困难。继继电器逻逻辑只能能对开关关量进行行控制。而而PLCC除了具具有开关关量
30、控制制功能外外，有些些功能较较全的 PLCC还具有有A/DD, DD/A转转换装置置，可以以用来对对模拟量量进行控控制。但但是目前前在成本本方面PPLC还还比继电电器贵，一一般进口口产品每每个I/O点为为人民币币80元元左右；国产一一般点II/O为为60元元左右。1.3.2PLCC与单片片机控制制系统比比较虽然单片片机的配配置较微微机系统统简单，成成本也较较易接受受，但它它仍然不不是为工工业控制制而设计计的。同同样存在在着编程程难、不不易掌握握、需要要做大量量的接口口工作，可可靠性仍仍较差，成成本高等等缺点。尽尽管其有有较强的的数据处处理能力力，但工工业控制制都为开开关量控控制，所所以其长长处
31、仍得得不到发发挥。单单片机与与PLCC的比较较：在很大大程度上上，单片片机是专专为工业业控制而而设计的的。因此此，它具具有较好好的环境境适应性性。事实实上，现现代PLLC的核核心就是是单片微微处理器器。用单单片机作作控制部部件在成成本方面面具有优优势。但但是不可可否认，从从单片机机到工业业控制装装置之间间毕竟有有一个硬硬件开发发和软件件开发的的过程。虽虽然PLLC也有有必不可可少的软软件开发发过程，但但两者所所用的语语言差别别很大，单单片机主主要使用用汇编语语言开发发软件。而而PLCC用专用用的指令令系统来来编程的的。前者者复杂而而易出错错，开发发周期长长。后者者简便易易学，现现场就可可以开发
32、发调试。单片机控控制系统统仅适用用于较简简单的自自动化项项目。硬硬件上主主要受CCPU、内内存容量量及I/O接接口的限限制；软件上上主要受受限于与与CPUU类型有有关的编编程语言言。一般般说来单单片机或或单片机机系统的的应用只只是为某某个特定定的产品品服务的的。其通通用性、兼兼容性和和扩展性性都相当当差。1.3.3 PPLC与与计算机机控制系系统的比比较 PLCC是专为为工业控控制所设设计的。而而微型计计算机是是为科学学计算、数数据处理理等而设设计的，尽尽管两者者在技术术上都采采用了计计算机技技术，但但由于使使用对象象和环境境的不同同，PLLC较之之微机系系统具有有面向工工业控制制、抗干干扰能
33、力力强、适适应工程程现场的的温度、湿湿度环境境、输入入、输出出一般采采用“光电”隔离技技术，并并配备有有可承受受较大负负载的继继电器或或可控硅硅(也有有用晶体体管)输输出部件件，一般般可以直直接驱动动小型电电机等负负载。此此外，使使用面向向工业控控制的专专用语言言而使编编程及修修改方便便。并有有较完善善的监控控功能。而而微机系系统则不不具备上上述特点点，一般般对运行行环境要要求苛刻刻，使用用高级语语言编程程，要求求使用者者有相当当水平的的计算机机硬件和和软件知知识。此此外，微微机系统统的外设设配备较较多，有有些对工工业控制制并非必必须。因因此PLLC显然然较微机机系统更更适合于于工业控控制。1
34、.3.4 PPLC与与集散型型控制系系统的比比较PLC是是由继电电器逻辑辑控制系系统发展展而来的的5。而集集散控制制系统DDCS（DisstriibuttionnConntrool SSysttem）是由回回路仪表表控制系系统发展展起来的的分布式式控制系系统，它它在模拟拟量处理理，回路路调节等等方面有有一定的的优势。PPLC随随着微电电子技术术、计算算机技术术和通信信技术的的发展，无无论在功功能上、速速度上、智智能化模模块以及及联网通通信上，都都有很大大的提高高。并开开始与小小型计算算机联成成网络，构构成了以以PLCC为重要要部件的的分布式式控制系系统。随随着网络络通信功功能的不不断增强强，P
35、LLC与PPLC及及计算机机的互联联，可以以形成大大规模的的控制系系统，在在数据高高速公路路上（Datta HHighhwayy）挂接在在线通用用计算机机，实现现在线组组态、编编程和下下装，进进行在线线监控整整个生产产过程，这这样就己己经具备备了集散散控制系系统的形形态，加加上PLLC价格格和可靠靠性优势势，使之之可与传传统的集集散控制制系统相相互竞争争。由于以上上的原因因，可以以预见随随着PLLC成本本的下降降和机器器要求的的提高，将将很快在在大部分分场合取取代继电电器控制制屏。无无论是与与传统的的继电器器、接触触器控制制逻辑相相比，还还是与现现代的微微型计算算机系统统乃至专专用于控控制的单
36、单片机相相比，在在工业控控制方面面PLCC都具有有明显的的优越性性。尤其其是对生生产流水水线、动动作复杂杂的单机机，比起起前述几几种控制制手段来来具有寿寿命长、可可靠性高高、对环环境无特特殊要求求、开发发费用低低、周期期短、无无需专门门的计算算机软、硬硬件知识识就可在在短期内内掌握，功功能扩展展方便，成成本可为为一般用用户所接接受等优优点，是是现代机机电一体体化产品品控制装装置的理理想选择择。1.4 卷纸纸包装机机产生的的背景及及意义 卫生卷卷纸是人人们生活活中的必必须品，随随着人们们对纸质质品用量量的增加加，对卫卫生纸的需求也也越来越越大，且且对卫生生纸的安安全性，方方便性要要求也越越来越高
37、高。为使使包装出出的物品整整齐、美美观并具具有良好好的包装装质量，研研制高速速、高效效、高质质、经济济的新型型包装机是是市场的的迫切需需求。目目前，该该类包装装机多半半为进口口产品，价价格昂贵贵。为此此，我选择了了关于卷卷纸包装装机控制制系统设设计的课课题。1.5 PLCC在包装装机械上上应用的的可能性性和前景景包装机械械的最大大特点是是动作复复杂、频频繁，且且有较多多的执行行元件。在在这种场场合使用用继电器器控制逻逻辑必然然需要大大量的中中间继电电器，而而这些中中间继电电器在用用PLCC控制的的情况下下，就可可以对其其内部的的辅助继继电器进进行编程程后来取取代。从从物理介介质方面面来讲，前前
38、者是要要用具体体的电气气元件来来组合，而而后者只只是PLLC的内内部寄存存器，在在PLCC编程容容量许可可的范围围内，可可以不花花费额外外的费用用来实现现复杂的的控制逻逻辑。一一般的PPLC都都有上百百点内部部辅助继继电器甚甚至更多多，且还还有多种种专用的的内部电电器，足足可以应应付一般般的控制制要求，唯唯一需要要做的工工作就是是对PLLC进行行编程。事事实上PPLC用用于这种种场合是是最能显显现出其其经济性性。当然然我们不不仅忽视视了PLLC的另另一个优优点，那那就是其其运行速速度及可可靠性和和寿命远远远高于于继电器器控制方方式，从从上述意意义上来来讲，PPLC最最适合于于需要大大量中间间继
39、电器器的场合合。且PPLC与与其他工工业控制制系统比比较具有有许多优优点：（1)更更改控制制逻辑只只需修改改软件，无无需对硬硬件作改改动；（2)程程序可以以复制，批批量生产产很容易易；（3)电电气硬件件设计大大大简化化；（4)由由于PLLC除有有继电器器功能外外，尚有有多种其其它功能能，可以以实现继继电器无无法实现现的控制制功能，实实现某种种程度上上的智能能化，并并有可能能使机构构简化；（5)可可靠性高高；（6)成成本相对对于继电电控制而而言稍高高，但继继电器控控制随着着所用中中间继电电器数量量的增加加，成本本急骤上上升，而而PLCC控制几几乎保持持不变，这这一点对对于复杂杂的控制制来讲具具有
40、无可可比拟的的优越性性；（7)具具有扩展展单元或或扩展模模块，当当需要较较多1/0时可可以方便便地扩展展。因此，国国外在注注塑机、各各种包装装机上已已经大量量地采用用了PLLC来取取代传统统的继电电器控制制屏，故故障率大大大降低低，性能能有了很很大提高高。我国包装装机械目目前控制制部件大大多还沿沿用继电电器方式式。如果果能用PPLC来来取代的的话，则则可以简简化机械械结构，机机械和电电气设计计都可以以得到简简化66。更更重要的的是可以以使原来来无法实实现的某某些功能能得以实实现，使使机器在在某种程程度上实实现智能能化。通通过对各各种控制制系统的的分析比比较，我我们决定定采用PPLC控控制系统统
41、。1.6 本设设计研究究的主要要内容（1）对对可编程程控制系系统的现现状与发发展趋势势作一简简单的介介绍，明明确背景景知识与与选型根根据；分析PPLC在在包装机机械上应应用的可可能性与与前景。（2）卷卷纸包装装机各动动作控制制工艺的的研究。了了解卷纸纸包装机机的工作作过程及及工艺要要求。总总结各机机构的动动作顺序序，将其其用流程程图的形形式表示示出来，为为实现高高速全自自动运动动控制做做准备。（3）可可编程控控制器部部分的设设计，包包括控制制方案的的选取与与设计、II/0接接口信号号的确定定、模块块的选择择，控制制程序的的设计与与调试。1.7 设计计的安排排 本设计计共分六章。设计计的第一一章
42、主要要介绍了了可编程程控制器器的现状状及发展展趋势及及其在包包装机械械上应用用的可能能性及前前景，分分析了PPLC控控制系统统与其他他控制系系统的区区别，介介绍了本本课题的的研究内内容。第第二章分分析了卷卷纸包装装机工艺艺流程和和包装各各动作的的时序及及包装机机速度的的影响因因素及提提高方法法，设计计了包装装机控制制系统的的控制方方案、运运行方式式及硬件件的选择择。第三三章主要要对硬件件进行总总体设计计。第四四章主要要是对控控制系统统的供电电线路及及包装机机各工位位元件的的设计。第五章章主要是是对包装装过程的的同步控控制系统统进行分分析。第第六章根据据PLCC原理用用SIEEMENNS的SST
43、EPP7设计计了某些些功能块块的梯形形图，并并用S77-PLLCSIIMsiimullatoor模拟拟其运行行结果。512 卷卷纸包装装机控制制系统的的总体设设计第一章介介绍了可可编程控控制技术术的一些些概要情情况，下下面就具具体结合合卷纸包包装机电电控系统统的实际际来看一一下它的的应用。这这里需要要说明的的是，正正如前面面所提到到的那样样，可编编程控制制技术并并非单纯纯是指PPLC本本身，而而是包括括其在内内的一系系列自动动化控制制产品和和技术的的应用。本本系统在在电气控控制部分分设计时时，充分分考虑到到用户的的功能需需求和与与本系统统机械部部分的配配合需求求，在具具体实现现的过程程中，又又
44、以系统统的可靠靠性与易易用性为为准则，尽尽量把本本系统设设计成为为一个功功能齐全全、可靠靠性高且且易于使使用的包包装机设设备。在在设计控控制系统统之前，首首先得了了解其生生产工艺艺。2.1卷卷纸包装装机生产产工艺论论述 卷纸包包装机主主体作用用是把来来源卷纸纸库的卷卷纸按照照每分钟钟60个个的频率率包装为为满足要要求的卫卫生卷筒筒纸。如如图2.11-1所示示是简易易的工艺艺流程图图。包装装纸按照照卷筒的的形式安安装在原原料架上上方，一旦上位位机释放放命令，放放卷电机机开始动作作，放卷卷开始。放放卷到规规定长度度（长度依靠靠色标来来确定）时，通通过色标标信号向向切纸机机构发出出指令。切切纸机构构
45、用的是是交流变变频调速速电机，带带动一个个凸轮旋旋转，进进而带动动切断刀刀上下进进行运动动，在凸凸轮上放放置一个个位置传传感器，当当凸轮转转到某一一固定位置置时，切切刀开始始向上运运动，二二刀分离离，当出出现色标标信号时时，刀又又开始向下下进行运动动。切刀刀向上和向下的的工作频频率可借借助变频频调速电电机进行行调整，操操作简单单方便。已经完完成切割割的纸片片经过整理后后放到纸片库库中，等等待推纸纸空心台台送纸片片。同时时卷纸库库的卷纸纸通过整理理等待托托盘推杆杆送卷纸纸球。包包装过程程依靠包装装工艺盘盘及其辅辅助机构构来实现现。包装装工艺盘盘一共有八八个V形形槽和三个加加工工位位，当包包装纸与
46、与待包装装的卷筒筒纸放到到槽中之后，由由工艺盘盘载着其其开始转动动，依次次送到每每个加工工工位。工工艺盘的的转动是是借助交流流电机通通过皮带带传动带带动的，每个加工工位的动作是借助顺序逻辑控制电磁阀带动执行机构动作的。工件先是从1号工位装入，然后在2号工位由夹钳机构完成前进，抓紧，旋转以及窝边的动作，同时依次向托盘与推纸空心台发出送纸球和送纸片信号，最终在3号工位处，已经包装好的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型型槽纸片整理托纸盘卷纸库图2.11-1 卷纸包包装工艺艺流程图图图2.11-2包包装过程程各工位位时序图图因为它是是一个突突出
47、的顺顺序控制制，最简简便的方方法是运运用移位位寄存器器来运转转。移位位寄存器器假设是是一个88位的，一一个V形形槽与一一个移位位寄存器器吻合，移移位一次次要1220mss，2号工工位给出出上料指指令时，纸纸片被推推动于推推纸空心心台，纸纸球被托托盘牵引引并且用用一样的的速度向向前推进进当第一一工位恰恰好工艺艺盘V形形槽相吻吻合时，工工艺盘不不动，拖拖延时间间在这个个时间是是1500ms，守守候纸片片被放纸纸空心台台压到时时，到位位行程开开关，关关闭，托托盘到位位行程开开关，被被托盘压压到时，托托盘不动动，实现现了送料料目的，等等到延时时结束，齐齐头并进进。存纸纸空心台台与托盘盘向后运运动，并并且插纸纸板向前前移动顶顶起纸球球和工艺艺盘运动动到2号号工位的的位置时时，工艺艺盘不动动，延时时2500ms指指令，在在这段时时间内，当当工艺盘盘不运作作后插纸纸板也跟跟着停止止运作，并并且给出出送料不不过因为为惯性会会出现包包装纸绕绕着纸球球以一个个很小的的角度旋旋转，目目的是让让纸球被被包装纸纸全部包包起来，接接着又向向后运动动，轴