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1、基于PLLC和变频器器为核心心的包装装印刷机机控制系系统的设设计姓名系名专业指导老师师20155年 55月 6日摘要利用模拟拟或数字字载体将将媒质（如如色料）转转移到承承印物上上的过程程，叫做做印刷。印印刷是获获得高质质量，大大批量印印刷品的的最重要要的复制制过程，卷卷筒纸胶胶印机主主要用来来印刷杂杂志，报报纸等印印刷品，它它的产品品质量取取决于张张力控制制。现代代印刷机机几乎无无一例外外地采用用了变频频器张力力控制系系统，这这种控制制方式的的特点是是：运行行可靠、机机械磨损损小、控控制精度度高，适适用于高高速多套套色凹版版印刷机机。通过过本人在在日邦印印刷厂实实习经历历和对凹凹版印刷刷机的接
2、接触与了了解，理理论结合合实践， PLCC，变频频器，通通信技术术构建一一个以PPLC和和变频器器为核心心的完整整的卷筒筒纸胶印印机张力力控制系系统论文文主要内内容如下下：1概述了了变频器器与PLLC的工工作原理理和性能能；2推导了了浮辊检检测系统统模型、变变频器交交流异步步电动机机传动模模型，完完善了收收放料装装置的动动力学模模型、张张力模型型、收料料张力控控制模型型；3在数学学模型的的基础上上，开发发了系统统控制应应用程序序。4编写出出PLCC与变频频器自由由口通信信协议，得得出新型型的控制制方案。关键词：印刷机机；张力力控制；变频器器；PLLCAbsttracctVecttor usii
3、ng anaaloggue or diggitaal mmediia (eg, piigmeent) trranssferrredd too thhe ssubsstraatess onn thhe pproccesss, ccallled thee prrinttingg. PPrinntinng iis tto oobtaain higgh-qquallityy, hhighh-voolumme pprinntedd coopy of thee moost impporttantt prroceess, weeb ooffsset preess is maiinlyy ussed to p
4、riint maggaziiness, nnewsspapperss annd ootheer pprinntedd maatteer, it deppendds oon tthe tennsioon cconttroll prroduuct quaalitty. Moddernn weeb ooffsset preess hass geenerrallly ffollloweed tthe traansdduceer ttenssionn coontrrol sysstemm, tthiss coontrrol metthodd iss chharaacteerizzed by: Ruun
5、aa reeliaablee, mmechhaniicall weear is smaall, hiigh conntrool aaccuuraccy. Thrrouggh mmy iinteernsshipp inn thhe pprinnt ffacttoryy off thhe cconttactts aand unddersstanndinng tto iinteegraate theeoryy wiith praactiice, thhrouugh plcc, cconvvertterss, ccommmuniicattionns aand othher tecchnoologgy
6、tto bbuilld aa PLLC aand invvertter as thee coore of a ccompplette wweb-fedd offfseet ppresss TTenssionn Coontrrol Sysstemm . 1. An oveerviiew of invvertterss annd PPLCwworkkingg prrincciplle aand perrforrmannce; 2. Deerivvatiion of thee daanciing rolllerr innspeectiion sysstemm moodell, aand imppro
7、vved dynnamiic mmodeel UUnwiindiing tennsioon mmodeel; 3. In thee maatheematticaal mmodeel ddeveelopped on thee baasiss off thhe ssysttem conntrool aappllicaatioons. Fiirstt, PPID conntrool aalgooritthm is useed ffor thee coontrrol strrateegy to verrifyy thhe mmodeel iis rreassonaablee.Throoughh thh
8、e ccompplettionn off thhe aabovve ppapeer iin oordeer tto aachiievee coonsttantt teensiion conntrool, thee puurpoose of impprovvingg prrintt quualiity to meeet pprodducttionn neeedss.Key Worrds：Tennsioon cconttroll; iinveerteer; PLCC目录摘要IVVAbsttracctV第1章 绪论331.111.1课课题背景景31.1.1凹版版印刷机机工艺以以及印刷刷原理331.1
9、.2凹版版印刷机机的发展展历史331.2课课题的国国内外研研究现状状31.2.1三电电机张力力控制系系统介绍绍31.2.2 PPLC控控制变频频调速系系统41.3论论文的研研究目的的和内容容41.4论论文结构构5第2章 系统总总体设计计方案662.1印印刷机控控制系统统的基本本设计步步骤和设设计功能能62.1.1基本本设计步步骤62.1.2印刷刷机变频频器控制制系统的的基本设设计功能能62.2基基本工作作流程772.3系系统的组组成方案案7第3章 系统的的硬件选选择及接接线原理理101.233.1硬硬件选择择103.1.1电动动机1003.1.2张力力传感器器103.1.3变频频器1113.1
10、.4 PPLC的的选取1123.1.5热继继电器的的选择1123.2系系统的硬硬件接线线123.2.1系统统主电路路接线图图133.2.2 PPLC的的I/OO分配表表133.2.3 PPLC外外部I/O连接接143.2.4收卷卷、放卷卷变频器器(前后牵牵引变频频器)端子接接线图1143.2.5主牵牵引变频频器端子子接线图图16第4章 系统软软件设计计174.1系系统的软软件设计计174.1.1系统统总流程程图1774.1.2三菱菱PLCC的PIDD设定1884.2系系统梯形形图222结论255参考文献献26附录一227附录二442附录三443致谢466不要删除除行尾的的分节符符，此行行不会被
11、被打印千万不要要删除行行尾的分分节符，此此行不会会被打印印。在目目录上点点右键“更更新域”，然然后“更更新整个个目录”。打打印前，不不要忘记记把上面面“Abbstrractt”这一一行后加加一空行行- 71 -附录第1章 绪论1.1 1.1课课题背景景本文来源源于对外外包装印印刷机生生产设计计实例的的研究，目目的是进进一步完完善一套套基于可可编程控控制器(PLCC)技术术与变频频器技术术的电机机张力控控制系统统。1.1.1 凹版印刷刷机工艺艺以及印印刷原理理凹版印刷刷方式作作为包装装印刷市市场上最最好的印印刷方式式泛的被被应用，因因为对于于被用为为包装材材料的的的薄膜、纸纸、铝箔箔和除此此之外
12、的的其他材材料，都都可以使使用该类类型的印印刷机对对其进行行印制。此此种印刷刷方式具具有以下下优点: 1印印刷油墨墨层厚实实，图像像色泽好好，层次次丰富，效效果高清清。 2印印刷品无无缝隙，广泛应用于印制连续图印刷品的工业生产中。 3印印刷系统统使用周周期长，并并且具有有故障报报警维修修的特性性。 4此此种印刷刷方法对对油品要要求较低低，所以以可以对对多种材材质的印印刷物进进行印刷刷。1.1.2 凹版印刷刷机的发发展历史史20世纪纪五十年年代在中中国上海海建业义义华机器器制造股股份有限限公司制制成了第第一台凹凹版印刷刷机。220世纪纪七十年年代上海海人民机机器厂制制成单张张纸单色色凹印机机，二
13、十十世纪八八十年代代北京人人民机器器厂制成成卷筒纸纸四色凹凹印机。随随后一些些工厂也也制成了了印刷塑塑料薄膜膜的卷筒筒材料凹凹印机。凹凹印机在在中国的的生产数数量不是是太多，品品种相对对也较少少，在印印刷工业业中凹版版印刷这这种印制制方式占占的比重重也比较较小。1.2 课题的国国内外研研究现状状19世纪纪以来，凹凹版印刷刷机的发发展经历历了如下下几个发发展阶段段。无论论在生产产率方面面还是在在操作自自动化方方面，都都在不断断的提高高和改进进。体现现在张力力控制方方面表现现为经历历了磁粉粉张力系系统交交流电动动机变频频调速控控制系统统伺服服电动机机无轴控控制系统统几个发发展阶段段。在我我国，变变
14、频驱动动系统才才起步不不久，在在伺服电电机无轴轴驱动方方面的研研究也不不多，本本文基于于这种原原因，以以变频驱驱动的凹凹版印刷刷机为研研究对象象，基于于三电机机张力控控制系统统进行理理论研究究工作，为为以后的的五轴驱驱动开发发打下坚坚实的基基础。1.2.1 三电机张张力控制制系统介介绍凹版印刷刷机控制制系统主主要是由由可编程程控制器器与三台台变频器器(分别控控制放卷卷电机、收收卷电机机和主电电机)组成的的，这种种控制方方式简称称为三电电机同步步控制方方式。实实际应用用中采用用PC机或或者可编编程控制制器作为为上位机机，以一一台或多多台PLLC作为为下位机机，每台台下位机机通过PPLC扩扩展模块
15、块与若干干台智能能设备进进行通信信，从而而实现分分布式控控制，可可以实现现复杂的的控制功功能。目前最为为领先的的控制系系统当属属使用单单台可编编程控制制器，通通过数字字量输出出控制三三个变频频器的启启动或者者停止，通通过模拟拟量输出出扩展模模块EMM2322调整变变频器的的运转速速度指令令。这样样就节约约了可编编程控制制器通信信网络的的自身成成本，但但是PLLC的输输入输出出点数是是有限制制的，使使用扩展展模块控控制变频频器影响响了整机机的功能能扩展并并且由于于模块的的模拟量量数字量量转换影影响系统统的运行行速度。1.2.2 PLC控控制变频频调速系系统由变频器器、电机机和可编编程控制制器组成
16、成的印刷刷机控制制系统，通通过控制制驱动印印刷版筒筒的主电电机以及及放卷和和收卷两两个个电电机的线线速度同同步来达达到张力力的稳定定，具有有影响反反应速度度的特点点，并且且可以提提供良好好的设定定功能，以以满足各各种材料料的工艺艺特性。最近几年年，因为为变频器器的应用用范围越越来越宽宽，并且且各个厂厂家生产产的变频频器所具具有的技技术也在在日益完完善，所所以使用用变频器器对电动动机的电电源进行行改造已已经成为为提高能能源利用用率，进进一步节节约能源源的主要要方法。n600f(1s)/p (1-1)表1-11 式11-1中中各量含含义式中变量量所代表的的含义(单位)n电动机的的转速(radd/m
17、iin)f电动机的的频率(Hz)s电动机的的转差率率P电动机的的极对数数表1-11为式(11-1)各变量量的物理理意义。转转速n与频率率f成正比比，频率率f的改变变会导致致电机速速度的变变换，当当频率ff在050HHz变化化的通用用范围内内时，转转速的变变换将会会有着很很大的幅幅度和范范围。而而我们通通常所用用的变频频调速的的原理就就是通过过频率在在电源上上的改变变实现的的。交流与直直流的转转换是变变频器的的特点，首首先通过过转换我我们平常常用的550Hzz频率的的交流电电变成方方向不改改变的直直流电，然然后通过过逆变再再变回交交流电，其其电压与与频率均均可控制制。1.3 论文的研研究目的的和
18、内容容凹版印刷刷机是一一个复杂杂的控制制对象，主主要表现现在几个个方面：首先，几几个环节节彼此相相关性强强，其中中一个环环节的张张力发生生变化，其其它环节节的张力力也会随随之产生生变化；其次，因因为印刷刷材料的的材质不不同，纸纸卷不圆圆或纸张张的不均均匀，印印刷滚筒筒的凹槽槽或其他他因素都都会引起起纸带张张力的波波动；最最后，各各种外界界因素(例如机机器拖动动不稳定定)也可能能影响到到整个系系统的工工作状态态。所以以说印刷刷机系统统是一个个复杂的的控制系系统，本本文着重重叙述了了凹版印印刷机的的工作过过程，工工作原理理，控制制系统设设计等针针对基于于PLCC的变频频器控制制凹版印印刷机电电机转
19、动动，从而而达到令令张力恒恒定的目目的。以以便获得得更高品品质的印印刷制品品。本论文的的主要工工作如下下：本系统将将 PLLC与变变频器有有机地结结合起来来，采用用以被印印刷材料料的张力力数值为为主控参参数，实实现对印印刷机的的张力的的有效控控制，使使印刷机机制品达达到理想想的效果果。PLLC控制制系统具具有对印印刷机的的电机过过热保护护、故障障报警等等功能特特点，为为印刷机机控制系系统提供供一条新新途径。在在介绍印印刷机基基本结构构的基础础上，深深入分析析了印刷刷机的工工作原理理，阐述述了PLLC的优优点及特特点，重重点分析析了印刷刷机的硬硬件设计计和软件件设计，研研究并提提出了基基于PLL
20、C凹版版印刷机机变频器器控制系系统设计计的实现现方案。1.4 论文结构构论文主要要分为个个部分：第一章为为绪论，主主要介绍绍了凹版版印刷机机的发展展历史，论论文的主主要研究究目的，论论文的研研究意义义。第二章介介绍了印印刷机控控制系统统的总体体设计方方案，整整个系统统需要完完成的设设计功能能。第三章阐阐述了系系统各部部分的硬硬件构成成及原理理。第四章着着重介绍绍了PIID模块块的软件件编写，及及部分软软件设计计。第2章 系统总体体设计方方案2.1 印刷机控控制系统统的基本本设计步步骤和设设计功能能2.1.1 基本设计计步骤基于PLLC的设设计，首首先要确确定控制制对象及及其控制制范围，接接下来
21、，要要对PLLC的型型号进行行选定，针针对控制制对象的的要求，分分配I/O点数数。下面面分为两两个部分分，分别别为软件件设计和和硬件电电路的设设计，首首先进行行硬件设设计，包包括外部部电路的的设计和和对PLLC的安安装配线线。软件件设计包包括对程程序的设设计和程程序编完完成以后后对程序序的调试试，如果果程序调调试没有有通过，那那么就会会回到程程序编写写上来。当当硬件和和软件编编写工作作完成之之后，进进行工控控现场的的调试，根根据设计计是否符符合要求求，调整整硬件或或者软件件，依次次来完成成设计要要求。基基于PLLC系统统的设计计步骤图图如图22-1所所示。图2-11 系统统的设计计步骤2.1.
22、2 印刷机变变频器控控制系统统的基本本设计功功能本设计为为满足凹凹版印刷刷机张力力恒定的的要求，系系统的具具体设计计要求如如下：1本系系统的控控制对象象为对凹凹版印刷刷机的变变频器进进行控制制，进而而对整个个印刷机机各环节节的张力力进行控控制。2本系系统为手手动和自自动两种种工作模模式，具具有故障障报警、运运行指示示灯、控控制电机机的加速速、减速速等功能能。3运用用张力传传感器测测定运行行系统的的张力，当当张力数数值超过过设定报报警上限限时，发发出报警警信号。当当张力数数值介于于设定数数值之间间时，将将张力信信号转化化为电信信号输入入经PIID运算算后，输输出给变变频器，控控制电动动机的运运行
23、。2.2 基本工作作流程1在整整个系统统开始工工作之前前先按下下警铃按按钮，此此时是为为了避免免出现不不必要的的意外事事故。2按下下启动按按钮，此此时控制制凹版印印刷机印印刷部分分的主电电机还不不开始运运行，而而控制前前牵引和和后牵引引的将根根据张力力传感器器所测的的张力值值大小，通通过张力力传感器器将张力力变化的的大小转转换为电电信号反反馈到PPLC当当中进行行比例、积积分、微微分运算算后，再再输出给给前牵引引变频器器和后牵牵引变频频器，通通过编码码器，对对张力进进行进一一步的调调节。3当印印制品的的前牵引引和后牵牵引处的的张力都都达到稳稳定时，主主牵引才才开始运运转。4按下下加速按按钮，此
24、此时主牵牵引才进进行启动动加速。5当线线速度达达到100-155米/分钟的的时候，才才对主牵牵引停止止加速，当当人工调调节印刷刷套准之之后达到到套准要要求，再再次按下下加速按按钮继续续加速运运行。6前牵牵引和后后牵引初初的张力力传感器器在整个个控制过过程都检检测所在在处的张张力值是是否发生生变化，目目的将张张力的大大小调节节到稳定定平衡的的状态。2.3 系统的组组成方案案整机控制制采用三三菱FXX2N-16MMR系列列PLCC、变频频器以及及张力传传感器组组成的闭闭环控制制系统。张张力传感感器将当当前的张张力转化化为电信信号，以以模拟信信号反馈馈给可编编程控制制器；此此时，PPLC根根据任务务
25、要求以以及自身身程序，计计算出相相应输出出，通过过自由口口通信读读取变频频器工作作状态，并并向变频频器发出出指令，保保证各个个电机工工作在同同步状态态，使张张力保持持稳定。系统示意意图如图图2-22所示，整整台机器器的张力力控制实实际分为为三段张张力：放放卷、收收卷、印印刷。其其中可编编程控制制器为整整个系统统组成的的核心部部分。系系统中主主要执行行元件动动作均由由可编程程控制器器输出点点控制，PLC根据设计要求，时刻调整输出指令。图2-22 系统统示意图图变频器的的工作原原理如图图2-33所示，将将动力电电源经过过三相全全波整流流、直流流平滑以以后，通通过脉宽宽调制方方式对逆逆变电路路的半导
26、导体开关关元件进进行开启启或者关关断，并并且通过过调整输输出脉冲冲的宽度度，将平平滑电路路输出的的直流电电源转换换为频率率和电压压都任意意可调的的交流电电源，来来实现对对异步电电动机的的调速控控制。图2-33 变频频器的结结构框图图系统上电电之后，可可编程控控制器即即开始扫扫描各个个输入点点的状态态，并且且检查通通信接口口是否可可用。当当连接至至PLCC 的开开关量输输入端的的启动、加加速等按按钮依次次动作以以后,PPLC根根据用户户编写的的程序，向向变频器器发送指指令。在在PLCC发送数数据包中中，速度度指令对对应着变变频器的的模拟量量指令输输入，变变频器正正是根据据这个指指令来调调整PWW
27、M控制制电路的的输出。当张力发发生变化化(如材料料松紧程程度、机机器运行行速度、收收放卷直直径的大大小等影影响因素素)，张力力传感器器作用，通通过张力力传感器器转化为为电信号号把引力力信号反反馈到PPLC进进行PIID运算算后，输输出给前前牵引变变频器和和后牵引引变频器器，进行行张力调调节，在在主牵引引运转前前薄膜的的张力就就达到稳稳定。进进而达到到张力的的稳定。如如图2-4所示示为基于于PLCC与变频频器的恒恒张力控控制过程程示意图图。图2-44 基于于PLCC与变频频器的恒恒张力控控制过程程示意图图第3章 系统的硬硬件选择择及接线线原理1.2 3.1硬硬件选择择基于凹版版印刷机机系统的的特
28、点，需需要选择择规格一一定的电电动机、传传感器、PLC以及变频器，本节主要介绍硬件的选择过程。3.1.1 电动机本论文中中的电动动机用于于牵引印印刷材质质，达到到放入印印刷系统统和从印印刷系统统中卷取取后取出出的目的的，同时时通过电电机的转转速达到到对整个个系统的的加速减减速的目目的，所所以采用用交流三三相异步步电动机机，选取取的交流流电动机机的规格格为额定定电压为为3800v、额额定功率率为30000ww、转数数为30000rr/miin。下面的简简要的介介绍一下下三相异异步交流流电动机机：1工作作原理：当电动机机的三项项定子绕绕组(各各相差1120度度电角度度)，通通入三项项交流电电后，将
29、将产生一一个旋转转磁场，该该旋转磁磁场切割割转子绕绕组，从从而在转转子绕组组中产生生感应电电流(转转子绕组组是闭合合通路)，载流流的转子子导体在在定子旋旋转磁场场作用下下将产生生电磁力力，从而而在电机机转轴上上形成电电磁转矩矩，驱动动电动机机旋转，并并且电机机旋转方方向与旋旋转磁场场方向相相同3。图3-11 三相相异步电电动机的的基本构构造图3.1.2 张力传感感器张力传感感器在印印刷机变变频器控控制系统统中的作作用为：卷筒纸纸印刷时时，应保保证纸带带在印刷刷过程中中张力大大小保持持恒定不不变。原原因有三三点：首首先，张张力太小小会导致致纸带松松弛、褶褶皱、套套印不准准等弊病病发生；其次，张张
30、力过大大，会增增加机器器的负荷荷和增加加纸带的的应力，且且超过其其强度极极限就会会断裂；最后，张张力不稳稳定，纸纸带会发发生跳动动，以至至于会出出现套印印不准、重重影等问问题。尤尤其是机机器启动动、停车车时，张张力不稳稳，会造造成断纸纸、拥纸纸等影响响印刷质质量的问问题。基基于以上上问题，本本文采用用的是测测量压力力的电位位器式压压力传感感器，其其原理为为当张力力发生改改变时将将压力传传递给弹弹簧管，此此时弹簧簧管发生生一定的的角位移移，接着着电位器器产生一一个数值值的变化化，电阻阻值也随随之改变变，得到到一个电电压信号号，传递递给PLLC进行行下一步步的工作作。工作作原理如如图3-2。图3-
31、22 压力力传感器器工作原原理根据系统统设计要要求选取取施密特特公司的的TSBB1,此此款传感感器的特特点为连连续测量量低高张张力范围围的胶片片、绷带带、塑料料薄膜等等宽体材材料的张张力。五五个张力力范围可可选：从从0-1100ccN到00-20000ccN，导导线轮的的宽度可可在下77mm到到20mmm之间间调节轮轮子的宽宽度应与与被测材材料的宽宽度相匹匹配。3.1.3 变频器首先通过过转换我我们平常常用的550Hzz频率的的交流电电变成方方向不改改变的直直流电，然然后通过过逆变再再变回交交流电，其其电压与与频率均均可控制制。本次次设计中中采用模模拟量控控制变频频器，三三菱PLLC有许许多的
32、特特殊功能能模块，而而模拟量量模块则则是其中中的一种种，它包包括数模模转换模模块和模模数转换换模块。例例如数模模转换模模块可将将一定的的数字量量转换成成对应的的模拟量量(电压压或电流流)输出出，这种种转换具具有较高高的精度度。在设设计一个个控制系系统时，常常常会需需要对电电机的速速度进行行控制，利利用PLLC的模模拟量控控制模块块的输出出来对变变频器实实现速度度控制则则是一个个经济而而又简便便的方法法4。1模拟拟量模块块输出信信号的选选择：通过对模模拟量模模块连接接端子的的选择，可可以得到到两种信信号，00100V或005VV电压信信号以及及4220mAA电流信信号。这这里选择择0-110V的
33、的信号进进行控制制变频器器。 2模拟拟量模块块的增益益及偏置置调节：模块的增增益可设设定为任任意值。然然而如果果要得到到最大112位的的分辨率率可使用用0440000。可对对模块进进行偏置置调节，例例如数字字量040000对应应0-110V。本次设计计中选取取的三个个变频器器均为MMD3220型号号的，根根据所带带动电机机的适配配功率不不同，分分别选择择了MDD3200T7.5GBB的变频频器和MMD3220T33.7GGB的变变频器。1主牵牵引变频频器：根据系统统设计要要求选用用深圳汇汇川MDD3200T7.5GBB变频器器： 此此种变频频器含有有一个高高速脉冲冲输出端端子(可可选为开开路集
34、电电极式)，0kkHz50kkHz的的方波信信号输出出，可实实现设定定频率、输输出频率率等物理理量的输输出。一一个数字字式输出出端子(可扩展展至两个个)一个个继电器器输出端端子(可可扩展至至两个)一个模模拟输出出端子(可扩展展至两个个)，分分别可选选0/44mA20mmA或00/2VV100V，可可实现设设定频率率、输出出频率等等物理量量的输出出。MD3220系列列的输入入输出端端子数：5个DDI(双双向输入入，1个个高速口口)，22个AII，2个个DO(1个高高速口)，1个个AO，11个继电电器(可可扩展II/O)。2收卷卷、放卷卷变频器器：都选用深深圳汇川川MD3320YY3.77GB变变
35、频器：此种变变频器输输入电压压：单相相2200V、三三相3880V、电电源容量量(KVVA)：1.00400、输入入电流(A)：5.44622、输出出电流(A)：2.33699、适配配电机(kW)：0.4330。3.1.4 PLC的的选取选取三菱菱FX22N-116MRR系列，88个模拟拟量输入入、8个个继电输输出输出出。编程程指令很很强，运运行速度度很快，可可适用于于要求较较高的场场合。FFX2NN 是FFX系列列中功能能最强、运运行速度度最快的的PLCC。基本本指令执执行时间间高达 0.008ss，超过过了许多多大、中中型 PPLC，FFX2NN 的用用户存贮贮器容量量可扩展展到166K，
36、FFX2NN 的II/O点点数最大大可扩展展到2556点，FFX2NN 有多多种模拟拟量输入入输出模模块、高高速计数数器模块块、脉冲冲输出模模块、位位置控制制模块、RRSRSS-2232CC/RSS2322C/RRS-4222/RSS4222/RSS-44854485串串行通信信模块或或功能扩扩展板、模模拟定时时器扩展展板等。当当这些特特殊功能能的模块块和扩展展板被使使用时，可可以实现现对模拟拟量的控控制、位位置的控控制和联联网通信信等功能能。3.1.5 热继电器器的选择择热继电器器的原理理为当流流入热继继电器的的电流经经过继电电器中的的热元件件并且产产生热量量时，热热继电器器中含有有的不同同
37、膨胀系系数的金金属片受受热膨胀胀，发生生变形，当当变形到到达一定定程度时时，这种种变形程程度就会会使连杆杆也发生生相应的的变化，造造成整个个电路中中的控制制电路断断开，电电路的断断开必然然导致整整个电路路没有通通电，从从而主电电路也就就断开，此此时电动动机就停停止运行行，这就就是利用用继电器器对电动动机实现现过载保保护的基基本原理理。根据系统统设计要要求，当当线路发发生故障障时，需需要切断断电路以以保证系系统整体体不会受受到损坏坏，所以以选取热热继电器器起到保保护系统统的作用用。3.2 系统的硬硬件接线线本节着重重介绍了了系统主主电路、PPLC接接线图、AAD和DDA模块块的接线线图以及及变频
38、器器端子接接线图。3.2.1 系统主电电路接线线图如图3-3所示示，该印印刷机变变频器控控制系统统有三台台变频器器，分别别拖动三三台电动动机。合合上空气气开关后后，当KKM1、KKM2、KKM3主主触点闭闭合时，电电动机为为变频运运行模式式，此时时变频器器控制电电动机的的动作，从从而改变变当前的的张力情情况。三三个热继继电器KKR1KR33分别对对三台电电动机进进行保护护，避免免电动机机在过载载时可能能产生的的过热损损坏。图3-33 系统统主电路路图3.2.2 PLC的的I/OO分配表表本系统中中共有三三个输入入，分别别为启动动按钮SSB1、急急停按钮钮SB22、加速速按钮SSB3、减减速按钮
39、钮SB44、报警警按钮SSB5。同同时，具具有四个个输出，分分别为运运行指示示灯、警警铃、前前牵引变变频器、后后牵引变变频器、主主牵引变变频器。PPLC的的I/OO分配表表如表33-1所所示。表3-11 PPLC的的 I/O接口口分配表表输入输出序号名称地址序号名称地址1启动按钮钮SB11X00001运行指示示灯Y00112急停按钮钮SB22X00112警铃Y00223加速按钮钮SB33X00223主牵引变变频器Y00444减速按钮钮SB44X00334后牵引变变频器Y00555报警按钮钮SB55X00445前牵引变变频器Y00663.2.3 PLC外外部I/O连接接根据设计计需求，选选取三菱
40、菱FX22N-116MRR CPPU 控控制核心心FX22N系列列可编程程控制器器。控制制规模：162566点内置置8K容容量的EEEPRROM存存储器,最大可可以扩展展到166K，CCPU运运算处理理速度00.5550.7SS/。基基本指令令：在FFX2NN系列右右侧可连连接输入入输出扩扩展模块块和特殊殊功能模模块,基基本单元元内置22轴独立立最高1100kkHz定定(晶体体管输出出型)拥拥有四个个模拟量量输入四四个模拟拟量输出出通道。如如图3-4为PPLC外外部接线线图以及及模拟量量输入、模模拟量输输出模块块接线图图，图中中X0X7为为八个输输入继电电器接口口，Y00Y77为八个个输出继继
41、电器接接口。3.2.4 收卷、放放卷变频频器(前前后牵引引变频器器)端子子接线图图本文采用用深圳汇汇川MDD3200T3.7GBB，此变变频器的的特点为为控制方方式：无无速度传传感器矢矢量控制制、有速速度传感感器矢量量控制、VV/F控控制。控控制对象象：速度度控制与与转矩控控制两种种。通过过多种参参数的组组合能够够精确实实现实时时控制。PPID算算法：先先进的PPID算算法，响响应快速速且适应应性强。十十六段速速度控制制、摆频频控制广广泛应用用在拉丝丝、线缆缆、纺织织、化纤纤、电梯梯、印刷刷包装机机械、健健身机械械、机床床等行业业。图3-44 PPLC外外部I/O接线线图MD3220系列列变频
42、器器有丰富富的扩展展卡选配配件，包包括I/O扩展展卡、MModbbus卡卡、RTTU总线线卡、供供水扩展展卡等。多多功能输输入输出出扩展卡卡有5个个(DII6DDI100)多功功能数字字输入端端子，11个(AAI3)模拟量量输入端端子。如如图3-5为前前牵引变变频器和和后牵引引变频器器的端子子接线图图。图3-55 前、后后牵引变变频器的的端子接接线图3.2.5 主牵引变变频器端端子接线线图主牵引变变频器的的端子接接线图如如下图33-6，主主牵引变变频器的的作用是是控制整整个系统统运行的的主电机机，当前前后牵引引变频器器运行达达到稳定定时，按按下启动动按钮，此此时主变变频器才才起到控控制作用用。
43、图3-66 主牵牵引变频频器端子子接线图图第4章 系统软件件设计GX DDEVEELOPPER是是三菱PPLC的的编程软软件。适适用于QQ、QnnU、QQS、QQnA、AAnS、AAnA、FFX等全全系列可可编程控控制器。支支持梯形形图、指指令表、SSFC、 ST及及FB、LLabeel语言言程序设设计，网网络参数数设定，可可进行程程序的线线上更改改、监控控及调试试，具有有异地读读写PLLC程序序功能。4.1 系统的软软件设计计本系统的的软件部部分由GGX DDEVEELOPPER VERR.7实实现，编编程界面面如图44-1所所示，基基于三菱菱FX22N-116MRR的PLLC进行行了印刷刷
44、机系统统变频器器控制的的设计。图4-11 GXX DEEVELLOPEER VVER.7编程程界面4.1.1 系统总流流程图系统的控控制流程程为：在在整个系系统开始始工作之之前先按按下警铃铃按钮，此此时是为为了避免免出现不不必要的的意外事事故。按按下启动动按钮，此此时控制制凹版印印刷机印印刷部分分的主电电机还不不开始运运行，而而控制前前牵引和和后牵引引的将根根据张力力传感器器所测的的张力值值大小，通通过张力力传感器器将张力力变化的的大小转转换为电电信号反反馈到PPLC当当中进行行比例、积积分、微微分运算算后，再再输出给给前牵引引变频器器和后牵牵引变频频器，通通过编码码器，对对张力进进行进一一步
45、的调调节。当当印制品品的前牵牵引和后后牵引处处的张力力都达到到稳定时时，主牵牵引才开开始运转转。按下下加速按按钮，此此时主牵牵引才进进行启动动加速。当当线速度度达到110-115米/分钟的的时候，才才对主牵牵引停止止加速，当当人工调调节印刷刷套准之之后达到到套准要要求，再再次按下下加速按按钮继续续加速运运行。前前牵引和和后牵引引初的张张力传感感器在整整个控制制过程都都检测所所在处的的张力值值是否发发生变化化，目的的将张力力的大小小调节到到稳定平平衡的状状态。其其控制流流程图如如图4-2。图4-22 系统统流程图图4.1.2 三菱PLLC的PPID设设定1FXX2N的的PIDD指令PID指指令的
46、编编号为FFNC888，源源操作数数S11、S2、SS3和和目标操操作数D均均为数据据寄存器器D，116位指指令，占占9个程程序步。S1和SS2分分别用来来存放给给定值SSV和当当前测量量到的反反馈值PPV，S3SS36用来来存放控控制参数数的值，运运算结果果MV存存放在D中中。源操操作数S3占用从从S33开始始的255个数据据寄存器器。PID指指令是用用来调用用PIDD运算程程序，在在PIDD运算开开始之前前，应使使用MOOV指令令d的参参数见表表4-11设定值值预先写写入对应应的数据据寄存器器中。如如果使用用有断电电保持功功能的数数据寄存存器，不不需要重重复写入入。如果果目标操操作数D有有
47、断电保保持功能能，应使使用初始始化脉冲冲M80002的的常开触触点将其其复位。PPID指指令可以以同时多多次使用用，但是是用于运运算的S3、DD的数数据寄存存器元件件号不能能重复。PPID指指令可以以在定时时中断、子子程序、步步进指令令和转移移指令内内使用，但但是应将将S3377清零(采用脉脉冲执行行的MOOV指令令)之后后才能使使用。控制参参数的设设定和 PIDD运算中中的数据据出现错错误时，“运运算错误误”标志志M80067为为ON，错错误代码码存放在在D80067中中。PID指指令采用用增量式式PIDD算法，控控制算法法中还综综合使用用了反馈馈量一阶阶惯性数数字滤波波、不完完全微分分和反馈馈量微分分等措施施，使该该指令比比普通的的PIDD算法具具有更好好的控制制效果。PID控控制器有有4个主主