《基于PLC的面粉自动包装机的控制综合系统.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于PLC的面粉自动包装机的控制综合系统.doc（29页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、测控技术和仪器专业综合课程设计基于PLC面粉自动包装机控制系统设计学生姓名：常惠中学号：班级：测控12-02指导老师：王耿完成日期：.3.25河南理工大学 机械和动力工程学院二0一6年三月摘要面粉包装机械能够大大节省劳动力成本，减轻劳动强度，提升劳动生产率，提升包装品质，确保面粉加工生产线自动化，符合现代社会对多个质量包装食品要求。充足借鉴多种包装机械优异控制技术，面粉自动包装机采取PLC和触摸屏相结合自动控制方案，采取PLC和触摸屏对国产设备进行了技术升级改造，实现了智能化自动包装控制过程和可视化参数控制。该包装设备使用简单，性能可靠，可维护性及安全可靠性显著提升，在食品加工等行业中有宽广应
2、用前景。本文介绍了一个基于PLC控制面粉自动包装设备，采取PLC和触摸屏电控系统进行控制，并对系统硬件、软件设计和设备工作过程进行了具体分析。关键词：面粉自动包装机、PLC S7-200、触摸屏、硬件设计、软件设计AbstractFlour packing machine can greatly save labor costs, reduce labor intensity, improve labor productivity, improve the quality of packaging, ensure the automation of flour processing line,
3、 conform to the requirements of the modern society of various food packaging quality.Making the best use of all kinds of packaging machinery of advanced control technology, automatic packing machine for flour adopts PLC and touch screen combined automatic control scheme, adopting PLC and touch scree
4、n for domestic equipment for technological upgrading, realize the intelligent packaging automatic control process and the visualization parameters control. The packaging equipment has the advantages of simple use, reliable performance, maintainability and safety and reliability, and has wide applica
5、tion prospect in the food processing industry.In this paper, a PLC based control of flour automatic packaging equipment, using PLC and touch screen control system, and the systems hardware, software design and equipment working process were analyzed in detail.Key words: flour automatic packaging mac
6、hine, S7-200 PLC, touch screen, hardware design, software design目录摘要IAbstractII1.设计任务书11.1包含专业课程11.2设计任务11.3设计目标11.4本设计关键功效21.5本章小结22.设计论证及计划32.1课程设计背景32.2系统设计要求32.3设计计划52.4全文结构52.5本章总结53.面粉包装机总体设计63.1设备组成及工作原理63.2 包装机工艺说明83.3总体布局83.4系统工作过程93.5本章总结94.主控系统软硬件设计104.1硬件系统设计104.1.1PLC硬件组成及工作原理104.1.2 PL
7、C选型及模块配置114.1.3PLCI/O端口分配及硬件配置124.1.4各功效模块设计144.2系统软件设计164.2.1人机界面设计系统164.2.2控制系统主程序设计174.3自动包装机控制系统实现194.3.1PLC生产环境194.3.2PLC安装和布线204.3.3结语204.4本章小结205.总结和展望215.1课程设计总结215.2工作展望21参考文件221.设计任务书1.1包含专业课程（1）可编程序控制其原理和应用基础（2）PLC及触摸屏组态控制技术（3）高级语言程序设计（4）大学计算机基础（5）变频调速技术和应用（6）气压和液压传动（7）传感器1.2设计任务（1）研究粉末包装
8、机各控制动作，了解包装机工作过程及工艺要求。（2）总结各机构动作次序，将其用步骤图形式表示出。（3）掌握控制系统硬件配置、输入输出点分配和软件设计。（4）撰写课程设计说明书。1.3设计目标结合设计任务，本设计要求设计目标以下：（1）完成目标结合目前大家对包装需求和显存粉末包装机现实状况，利用专业知识设计基于西门子PLC S7-200粉末自动包装机控制系统，处理现存粉末包装机弊端。（2）技术指标经过软件设计和硬件设计来实现整个包装步骤。关键是PLC控制系统硬件设计和软件设计部分，关键技术指标以下：包装规格：1000g包装精度：20g包装速度：60袋/分包装方法：容杯式袋成型制袋方法： 三边封1.
9、4本设计关键功效设计PLC控制系统，经过PLC和触摸屏控制面粉包装机运行（1）研究硬件系统设计（2）研究软件设计，PLC编程1.5本章小结本章介绍了此次课程设计专业课程，设计任务，设计目标，设计关键功效。从而确定了整体设计基础走向，即系统组成确实定，硬件系统设计，软件设计（PLC编程），调试运行等步骤。2.设计论证及计划2.1课程设计背景传统包装机械多采取机械式控制，如凸轮分配轴式，以后又出现了光电控制、气动控制等控制形式。不过，伴随食品加工工艺日益提升，对包装参数要求不停增多，原有控制系统已难以满足发展需要，应采取新技术改变食品包装机械面貌。当今食品包装机械是集机、电、气、光、磁于一体机械电
10、子设备，在设计时，应着力于提升包装机械自动化程度，将包装机械研发和计算机结合，实现机电一体化控制。机电一体化实质就是从系统见解出发，利用过程控制原理，将机械、电子和信息、检测等相关技术进行有机组合，实现整体最好化。伴随电子技术发展，可编程逻辑控制器（PLC）逐步替换体积大、易出故障继电器接触式控制线路，广泛应用和机械、化工、建材、钢铁、食品加工等各行各业。自动化水平在制造工业中不停提升，应用范围正在拓展。包装机械行业中自动化操作正在改变着包装过程动作方法和包装容器及材料加工方法。实现自动控制包装系统能够极大地提升生产效率和产品质量，显著消除包装工序及印刷贴标等造成误差，有效减轻职员劳动强度并降
11、低能源和资源消耗。含有革命意义自动化改变着包装机械行业制造方法及其产品传输方法。设计、安装自动控制包装系统，不管从提升包装机械行业产品质量和生产效率方面，还是从消除加工误差和减轻劳动强度方面，全部表现出十分显著作用。尤其是对食品、饮料、药品、电子等行业而言，全部是至关关键。自动装置和系统工程方面技术正在深入深化，并得到更广泛应用。面粉包装机械能够大大节省劳动力成本，减轻劳动强度，提升劳动生产率，提升包装品质，确保面粉加工生产线自动化，符合现代社会对多个质量包装食品要求。充足借鉴多种包装机械优异控制技术，采取PLC和触摸屏对国产设备进行了技术升级改造，实现了智能化自动包装控制过程和可视化参数控制
12、。2.2系统设计要求控制系统是包装机械关键组成部分，它作用在于对整个自动工作循环进行控制和协调，包含使多种包装运动按一定次序进行;必需压力、温度、时间、速度调整及其控制;多种质量检测，自动安全保护，自动计量、计数实现;物料供停，故障自动报警等控制。模块化控制通常是指对单个包装机而言， 以模块化设计为基础划分其功效模块， 经过对功效模块控制实现对整个机器控制。不过，不一样包装机其具体要完成包装任务是不一样，所以功效模块配置也就不一样，控制系统也不尽相同。于每种包装机全部要重新对它进行模块化分析，设计出对应控制方案。伴随科学发展和自动化程度提升，要求一个适应性强、功效完备、通用化控制系统来适应包装
13、机械改变， 而且使成本降至最低、控制正确。这正是本文叙述模块化控制系统和通常模块化控制不一样之处。控制系统由PLC控制确定计量精度，经过触摸屏监控自动包装机运行状态，可随时依据生产要求更改系统参数。本系统采取变频调速技术，不仅能实现控制系统绝对速度控制，而且能够节省能源，提升效率。PLC和触摸屏结合控制系统，软件硬件简练可靠，适合在工业复杂环境使用而且易于维护，有宽广应用前景。控制系统设计包含硬件设计和软件设计两大部分。硬件控制系统设计包含以下关键内容：（1）整体闭环控制系统方案设计；（2）关键电气元件选择，其中包含PLC控制器、电机、变频器、光电编码器等；（3）依据被控对象控制要求，确定整个
14、系统输入、输出设备数量，从而确定PLCI/O点数，包含开关量I/O点数，模拟量通道数，和特殊功效模块等；（4）建立I/O分配表，对各个点位特征进行说明。软件控制系统设计关键包含：（1）在对袋成型自动包装机控制系统总体设计基础上，着重对系统位置控制策略进行设计，从理论上分析怎样利用智能模糊PID控制结合快速迫近算法来实现封口过程正确定位基础原理。着重研究使用模糊PID控制策略可行性和理论推导。接合PLC硬件选型，选择适宜算法，编写控制予程序；（2）依据控制要求绘制程序步骤图，编写PLC程序；（3）使用人机界面编程软件开发监控程序和界面；（4）将PLC程序载入PK程序存放器，进行程序调试。PLC在
15、面粉生产中应用：首先 PLC能够按制粉工艺要求使设备按一定程序开启或停车，也能够控制单机开启和停机，并起到监视设备运转状态作用。其次PLC对系统故障报警，如物料憋堵，高、低料位报警，能够使操作人员立即作出有效处理，以确保面粉质量稳定性。再次PLC使用连锁，假如一处引发报警并有可能影响产品质量，PLC就会自动发出指令使全部可能影响产品质量设备停机。确保包装精度高，包装速度达成预定要求。2.3设计计划论文关键研究内容和完成关键工作包含以下多个方面：（1）了解面粉自动包装机工作原理，分析其包装过程，总结工艺步骤。（2）完成硬件系统设计。包含系统结构和I/O端口分配，画出硬件系统框图。（3）完成软件系
16、统设计。系统软件由一个主程序和若干个子程序组成。做出控制步骤图，依据该步骤要求设计出关键梯形程序。（4）系统功效调试。完成整个系统功效调试，确定系统运行正常。包含各系统模块功效稳定性和可靠性调试，系统软件调试。2.4全文结构全文共分五章，关键结构以下：第一章：叙述课题背景和研究意义。第二章：叙述面粉自动包装机控制系统 ，确立系统设计要求，介绍了控制系统设计包含硬件和软件设计两大部分，还介绍了PLC在面粉生产中应用。第三章 叙述了硬件系统设计包含系统结构和I/O端口分配，需根据要求完成硬件部分设计。第四章 介绍了软件总体功效，软件设计关键是PLC编程，具体介绍了软件设计要求和步骤，即软件部分具体
17、设计。第五章：对前文中所做内容做出总结，并指出未来面粉包装机发展方向。2.5本章总结分析包装机背景，及多年来发展情况，面粉自动包装机采取PLC和触摸屏相结合自动控制方案，该包装设备使用简单，性能可靠，可维护性及安全可靠性显著提升，在食品加工等行业中有宽广应用前景。3.面粉包装机总体设计3.1设备组成及工作原理面粉包装机设备由自动电子称、输送机和缝口机组成，简图见图3-1。自动电子称由给料机构、称重料斗、称重传感器、夹袋机构、揉袋机构等组成，其中给料机构由存料斗、给料叶轮和给料门等组成。动力设备给料电机、输送机电机和缝口电机工作分别完成送料、输送和缝口，给料门、卸料门开关、夹袋和揉袋动作均由气缸
18、推进，是由对应电磁阀线圈经过断电来控制。图3-1 面粉包装机设备简图面粉自动包装机工作原理图3-2所表示，当整机运行时，拉膜电机开启，经过传动机构带动拉膜带恒速连续运行，拉膜带速度能够根据包装速度设定值自动调整。拉膜带内侧为齿形带外测为高弹力橡胶带。高弹性橡胶带能够增强其和薄膜摩擦力，在该摩擦力作用下，包装材料随拉膜带向下运动。薄膜经包材经过纠偏机构抵达成型器，经过成型器后，带状包材被卷成筒状：筒状包材前封口被压在纵封带下加热、加压，使包材纵向被热封。横封机构在准备运行阶段回到原始位置，包材色标抵达色标检测传感器时，传感器发出信号，开启横封电机，使横封机构动作。图3-3所表示，横封机构为双曲柄
19、机构，单个横封器能够实现平动，运动轨迹为圆周。因为每个横封器全部由前后两部分组成，且两部分之间全部用弹簧相连接，所以每个横封器前后两个部分全部能够有一个相对位移，即两个横封器在相互挤压时，相互之闻能够有某个行程压缩量。利用这一标准进行设计，使两个横封头回转中心中心距小于二者回转半径之和，则横封头在整周回转过程中，在两个回转中心孛垂线上相互挤压在一起，而且经过一段竖直运动轨迹，此时，横封运动速度和拉膜速度相适应。在这个竖直方向运动过程中，横封机构完成包装袋横向热封和切断。横向切断包装袋同时，开启计量螺杆动作。横封机构完成一个周期动作以后回到原始位置，等候下一个色标。图3-2 包装机工作原理图图3
20、-3 横封机构3.2 包装机工艺说明包装机工艺设计是一台设备关键。经过分析，整个包装过程关键为供料、纵封、横封、切断等部分。首先实现地是制袋过程，包装膜经过袋成型器将包装膜对折再经纵封装置将其封合成圆筒状，然后进行物料填充和横封操作。包装袋切断动作则是经过旋转编码器来测定，将旋转编码器所处角度传送到PLC控制中心进行处理，然后发送控制信号，将电磁阀吸合带动气缸动作，气缸推进切刀实现包装袋切断。变频器关键用于控制异步电机转速，变频器外接电位计，经过调整电位计来控制电机频率，进而达成包装速度可调，可依据生产需要设置包装速度目标。触摸屏则替换了传统按钮使用，降低了接线繁琐，同时将控制温度实时显示在触
21、摸屏上。本设计还可用于统计总生产数量，并统计用时时间。3.3总体布局包装工艺确定以后，要考虑怎样实现这种包装动作。所以，要求选择适宜传动、操作和实施机构。这些机构组成若干个部件，这些部件相互位置怎样安排它们又是怎样联络和形成一个完整总体这就是包装机总体设计任务。包装机传动和控制机构，能够采取机械式，液压式，或气动式。应依据产品特点、生产能力、使用者情况等具体条件和机器动作复杂程度而定。依据以上分析，本文设计面粉自动包装机操纵系统采取气动式控制系统，一台包装机出哪些几部分组成，决定于包装工艺要求。面粉自动包装机由以下部分组成：(1)传动系统；(2)包材输送系统：(3)成形器构件；(4)内装物输送
22、系统；(5)纵封及牵引构件系统；(6)横封及切断构件系统；(7)电气控制系统。布局形式选定，最关键依据包装工艺特点即决定于包装工艺链。布局形式要便于包装，使机构简化，工人操作和维修方便。如包裹块状物体，自动包装机布局形式宣采取卧式布局；如包裹液体、粉末状物体包装机布局宜采取立式布局，这么便予进料、送纸、包装、封切等。因块状物件不易自动落料，应该用辅助输送带供料。在设计中总体布局要求：(1)传动系统努力争取简练，在能满足多功效基础上确保结构简单；(2)机械操作，调整简单，易主手，装拆方便，联锁防护可靠；(3)操纵手柄位置方便操作，也考虑到润滑系统等；(4)排料位置考虑方便安全；（5)外形美观大方
23、，移动安装方便。3.4系统工作过程该包装机关键由供料装置、纵封装置、横封装置、切断装置、膜输送装置和其它辅助装置组成。各装置经过分工合作，共同完成包装过程。该包装机工作过程是集送膜、制袋、填充、封口、切断、输送为一体流水线生产方法，提升了生产效率。同时，该包装机设计有手动和自动两种工作模式，在自动模式下，连续实施包装 过程，实现高效生产；在手动模式下，关键用来调试单个工作位置是否处于正常工作状态。从工艺上讲，工艺是连续，只有在内装物供送时，每送入一件必需确保端封切断器封切一件。所以其工作循环过程比较简单。面粉包装机包装工作步骤图见图3-4所表示：图3-4包装工作步骤图3.5本章总结依据设计目标
24、，根据设计计划，本章关键作出了包装机设计总体把握，叙述了包装机结构特点，工作原理，和工作过程，为下面硬件软件设计作了准备。4.主控系统软硬件设计4.1硬件系统设计4.1.1PLC硬件组成及工作原理PLC通常由四大部分组成：CPU、存放器、I/O系统和其它可选部件。前三大部分是PLC完成多种控制任务所必需，通常称为PLC基础组成部分。其它可选部件包含编程器、外存放器、仿真I/O、通讯接口、扩展接口和测试设备等，关键用于系统编程组态、程序存放、通讯联网、系统扩展和系统测试等。CPU是PLC关键部件，用于字节指令处理，并实现多种控制作用；数字I/O接口用作CPU模板和外部开关量讯号之间接口。它完成诸
25、如电平转换电气隔离、串/并型数据转换和对外提供一定驱动能力等工作；模拟I/O接口输入部分关键完成阻抗匹配、讯号放大、讯号滤波、I/V变换、V/F变换或A/D交换等工作，方便未来自受控对象仿真量转换成PLC能够处理数字量，其输如部分关键实现阻抗匹配、功率放大、波形校正等功效。现在PLC发展很快速，型号众多，多种特殊功效模板不停涌现。通常依据其I/O点数量将PLC分为三大类：小型机：256点以下(无模拟量)；中型枕：256-2048点(64128路模拟量)；大型机：2048点以上(128512路模拟量)。具体实现时，通常采取模板式结构，方便用户依据实际应用需求进行配置但部分小型机常制作成一体机，其
26、配置固定，关键供定型成套设备使用；而部分大型机通常在电源、或CPU，甚至二者全部作了热备份。小型可编程控制器结构框图图4-1所表示：图4-1小型可编程控制器结构框图PLC是采取“次序扫描，不停循环方法进行工作。即在PLC运行时，CPU依据用户按控制要求编制好并存于用户存放器中程序，按指令步序号(或地址号)作周期性循环扫描，如无跳转指令，则从第一条指令开始逐条次序实施用户程序，直至程序结束。然后重新返回第一条指令，开始下一轮新扫描。在每次扫描过程中，还要完成对输入信号采样和对输出状态刷新等工作。PLC一个扫描周期必经输入采样、程序实施和输出刷新三个阶段。PLC在输入采样阶段：首先以扫描方法按次序
27、将全部暂存在输入锁存器中输入端子通断状态或输入数据读入，并将其写入各对应输入状态寄存器中，即刷新输入。随即关闭输入端口，进入程序实施阶段。PLC在程序实施阶段：按用户程序指令存放前后次序扫描实施每条指令，经对应运算和处理后，其结果再写入输出状态寄存器中，输出状态寄存器中全部内容伴随程序实施而改变。输如刷新阶段：当全部指令实施完成，输出状态寄存器通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中，并经过一定方法(继电器、晶体管或晶闸管)输出，驱动对应输出设备工作。4.1.2 PLC选型及模块配置通常在PLC系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是PLC工程设计选型。工艺步骤特点和应用要求是设计选型关键
28、依据。PLC及相关设备应是集成、标准，根据易于和工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功效标准，选型所选择PLC应是在相关工业领域有投运业绩、成熟可靠系统，PLC系统硬件、软件配置及功效应和装置规模和控制要求相适应。熟悉可编程序控制器、功效表图及相关编程语言有利于缩短编程时间，所以，工程设计选型和估算时，应具体分析工艺过程特点、控制要求，然后依据控制要求，估算输入输出点数、所需存放器容量、确定PLC功效、外部设备特征等，最终选择有较高性能价格比PLC和设计对应控制系统。I/O点数估算时应考虑合适余量，通常依据统计输入输出点数，再增加10-20可扩展余量后，作为输入输出点数估算数据。实际订货时，还
29、需依据制造厂商PLC产品特点，对输入输出点数进行调整。存放器容量是可编程序控制器本身能提供硬件存放单元大小，程序容量是存放器中用户应用项目使用存放单元大小，所以程序容量小于存放器容量。设计阶段，因为用户应用程序还未编制，所以，程序容量在设计阶段是未知，需在程序调试以后才知道。为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采取存放器容量估算来替换。存放器内存容量估算没有固定公式，很多文件资料中给出了不一样公式，大致上全部是按数字量I/O点数10-15倍，加上模拟I/O点数100倍，以此数为内存总字数，另外再按此数25考虑余量。依据袋成型包装工艺步骤特点和应用要求和从经济性方面来考虑，我们选择了西门子
30、企业S7-200系列PLC。S7-200 CPU包含CPU221、CPU222、CpU224、CPU224XP和CPU226等型号。在此我们选择CPU224XP，它带有16K程序存放器，10K数据存放器，数字量I/O口为14入10出，模拟量I/O 口为2入l出，扩展模块数量可达成7个模块，内置实时时钟，2个RS485自由口(PORTO负责PLC和电机控制器通信，PORT1负责PLC和人机界面通信)。4.1.3PLCI/O端口分配及硬件配置据统计，该控制系统需要配置以下不一样性质I/O点：14个开关量输入；7个开关量输出；4个模拟量输入；2个模拟量输出.依据I/O点数确实定要根据实际点数再增加一
31、定备用量及其特征，配置了以下模块：1个EM232模拟量输出模块(2路)；1个EM231热电偶模PID模块(4路)如表1：表1 PLC I/O端口分配表输入地址说明I0.0薄膜光标信号(中止事件O)I0.1横封电机主轴编码器脉冲(HSC3)I0.2横封电机主轴编码器ZI0.3拉膜电机主轴编码器脉冲(HSC4)I0.4填充电机主轴编码器/流量计脉冲(HSC5)I0.5开启/停止按钮常牙I0.6急停按钮常闭I0.7点动按钮常开I1.0有/无光标模式选择开关I1.1薄膜耗尽检测开关常开I1.2横封主轴上标定扇面(角度和横封扇面相同)常开I1.3变频器l故障常开横封电机I1.4变频器2故障常开纵封电机I
32、1.5变频器3故障常开供料电机AIW4纵封热电偶lAIW6纵封热电偶2AIW8横封热电偶lAIW10横封热电偶2输出地址说明Q0.0产品灌装阀/翻板Q0.1纵封电机：拉膜/驱动纵向热封Q0.2横封电机：同时驱动切刀Q0.3产品输送电机Q0.4灌装阀2/充气阀可备用Q0.5系统工作灯Q0.6系统报警灯Q0.7备用Q1.0备用AQW0纵封加热模拟量输出AQW2横封加热模拟量输出14个开关量输入关键包含包材光标检测、电机速度反馈(编码器）、手动、连锁自动运行，有没有光标模式选择输入等。7个开关量输出关键包含各设备产品输送管路电磁阀，产品输送电视，纵封横封电机接触器，运行指示及信号报警等。4个模拟量输
33、入是热电偶温度输入。2个模拟量输出是控制纵封和横封加热器温度。利用MODBUS总线RS485通信调整变频器输出频率控制包装机电机转速，控制纵封电机、横封电机和产品输送电机。PLC控制系统硬件配置框图图4-2所表示：图4-2 PLC控制系统硬件配置框图4.1.4各功效模块设计(1)手动模式：操作入员能跳过PLC主机启、停对应驱动电机、设置电机参考值、产品灌装量等。控制器、实施器件实施对应任务，主机将保留操作人员设定参数存入手动模式，一旦切入自动模式，主机将按这些参数实施程序。该模式关键用于调试和紧急情况。(2)自动模式：PLC主机依据预先设定参数，自动实施程序步骤，实现底层控制。该模式下，操作人
34、员可经过人机交互方法修改相关控制参数、干预控制步骤，但此时，PLC仍处于工作中，底层控制器和实施器运行受程序控制。另外，系统含有多路手动紧急停车，以快速响应可能发生危险和故障。在此模式下，亦有光标跟踪模式，可按袋薄膜中光标跟踪进行横向热封动作，确保包装袋图形完整；和无光标模式，可只按给定长度进行封袋，不要求横向热封动作正确性。(3)人机界面：增加含有触摸屏人机界面，经过该界面，能够显示封袋温度、产量、袋实际长度、误差、灌装量等参数和多种设备运行状态。经过该人机界面，操作人员能够方便观察机器运行情况及运行参数，而且能够经过触摸操作设置相关参数，编辑和修正运行步骤。菜单式触摸键盘菜单级数和具体功效
35、视用户方要求确定。从安全性考虑，该人机界面引入元器件等级密码机制，避免误操作和人为破坏。(4)纵封电机控制：包材纵封驱动电机采取交流变频电机，经过变频器实现调速。PLC依据产量计算出期望电机转速，并在纵封电机传动步骤上安装编码器，以检测实际走袋速度，并将该转速引入反馈控制中，经过PLC实现对转速闭环控制。PLC依据期望转速值和编码器检测实际转速，利用其内部PID软件控制器输出对电机实时期望转速值，并经过串行通信将控制量传送给变频器，其输出为变频器参考输入，变频器依据此参考输入，以其内部PI调整器输出对电机控制量。其控制原理框图图4-3所表示。在实现结构上，变频器和PLC经过RS485总线连接，
36、组成主、从结构控制网络。其工作状态由控制柜面板上指示灯显示。图4-3 纵封电机速度控制原理框图(5) 包装物即产品输送驱动电机：选择交流变频电机，由变频器控制。在控制方法上，运行中产品输送电机速度调整由变频器内部控制器实现；控制形式均为半闭环控制在实现结构上，和纵封电机一致，变频器和PLC经过RS485总线连接，组成主、从结构控制网络。对产品输送电机控制关键是转速控制，其控制原理由图4-4所表示。由PLC主机设定电机转速，并将之传送给变频器，变频器依据该设定值，经过内部PI调整器输出对电机控制量。图4-4 输送电机原理控制框图(6) 横封电机控制：横封电机经过和电机匹配驱动器实现对其控制。具体
37、控制方法是驱动器依据来自PLC电机速度期望值，经过其内部PID调整器输出对电机控制量，该步骤因为引入了编码器测量速度实时值，所以实际也是速度闭环控制步骤。电机速度期望值由PLC依据预先设定生产速度、封袋误差等，由软件计算确定。图4-5为横封电机控制原理框图。图4-5 横封电机速度控制原理图(7)称重传感器：现在，在称重技术领域中广泛应用电阻应变式传感器，分为金属丝电阻应变式和半导体应变式两种。前者含有精度高、温度影响小、线度和反复性好优点，但价格较高，输出灵敏度低;后者性能和前者相反，在精度和温度特征方面较前者差一个数量级，而输出灵敏度比前者高一个数量级，价格为前者二分之一。依据实际控制要求和
38、工作环境，我们选择T-BX型半导体应变式传感器，该传感器为S型结构，拉压两压，系统中选择两个传感器，采取串联方法。(8)系统状态和参数检测：相关电机启、停状态检测，在横封电机传动链上安装一个金属扇面状标定物，对应一个金属靠近开关，用于标定横封位置，和检测实际封袋长度。相关包材消耗和光标检测，采取光电检测方法，当包材耗尽，或无法读取光标，光电器件状态转变。以上几路检测信号连接DI模块进入PLC。横封和纵封加热部件检测点加入热电偶温度传感器，并将检测值接入PLCAI模块。(9)报警模块：当通信故障和电机运转故障时，控制系统含有声光报警功效。相关电机故障，因为采取变频器有完善电机故障诊疗步骤，所以，
39、PLC只需即时读取变频器故障号，即可知道电机发生何故障，并以屏幕显示、故障信号灯形式报警。相关报警模块控制输出分别由PLCDO模块和人机界面模块实现。4.2系统软件设计4.2.1人机界面设计系统人机界面选择深圳人机电子MT500系列触摸屏，全部画面均由EB500软件进行设计，有欢迎画面、开启画面、数据显示画面、参数设置画面，报警画面。关键用于包装机控制参数设定、启停机器、实时数据显示、工作状态显示和故障信息显示和实现和PLC通讯等作用。经EB500软件编译元误后，从PC机下载到触摸屏即可调试使用。图4-6中给出了本控制系统多个关键画面。图4-6 控制系统人机界面4.2.2控制系统主程序设计本系
40、统采取PLC编程软件是西门子企业Step7-Micro/WIN32，该编程软件为用户开发、编辑和监控自己应用程序提供了良好编程环境为了能快捷高效地开发应用程序，提供了三种程序编辑器，含有箍单、直观、便于修改等特点。该软件提供了在线和离线编程功效，能够对PLC在线上载或下载。S7-200系列PLC编程语言有三种：语句表编程语言(STL)、梯形逻辑编程语言(LAD)和功效块图编程语言(FBD)。经过编程器在Windows环境下对系统进行配置、程序编制、调试和监视，用户界面方便友好。图4-7为本系统软件主程序图。图4-8为本系统关键工作部分软件步骤图。图4-7中，(1)网络l一子程序init：负责系
41、统中若干参数初值设定，包含PLC系统参数，中止子程序调用事件立即间参数设定；包装袋长，自动生成速度，手动生成速度初值设定；(2)网络研程序logic：逻辑控制子程序，负责机器启停，生成模式选择控制；(3)网络3一子程序err mon：故障判定程序，负责监控电机温度，交频器故障，包装材料是否用完，是否跑偏；(4)网络4子程序temp；温度控制子程序，负责包装机横封和纵封组件上封袋温度控制。(5)网络5子程序flow etrl：产品输送控制子程序，采取脉冲计数控制产品即包装物填充。图4-7 主程序图图4-8 主程序控制步骤图4.3自动包装机控制系统实现PLC是专为工业生产服务装置。若自动包装机所处
42、生产环境太恶劣，电磁干扰极强。在确保自动包装机正常运行前得先了解安装不妥或使用不妥问题怎样避免，所以应注意以下多个问题。4.3.1PLC生产环境自动包装机能直接在工业现场进行使用，环境要求并不高。但若环境温度降到0摄氏度以下或高于50摄氏度以上话，自动包装机安装留通风处。在碰到特殊环境之下需要采取机罩等来防护。4.3.2PLC安装和布线为达成尽可能对流冷却，自动包装机全部元件全部需要安装垂直。也可按情况使用导轨，或直接装在合要求牢靠支持物上。主机需安装在使用和维护全部便捷面上，I/O机架通常装在主机下或毗邻位置。为避免外围电干扰，PLC一定要远离高压电源和装置，不能同高压装置装在一个控制柜里。
43、三线全部需要各自配线。对电源线干扰，装置有抑制能力。自动包装机系统中基础单元和扩展单元上，断电须同时。除此以外，自动包装机基础单元和扩展单元之间传送信号易受干扰，二者间电缆不能和别线铺设在同一管道里。4.3.3结语总而言之，依据以上内容，我们能够清楚地了解到在自动包装机PLC控制系统设计中，必需依据具体生产特征来进行有针对性设计操作步骤，由此保障了PLC控制系统在设计过程中稳定性，不一样厂家因为生产步骤各不相同，对PLC控制系统进行设计过程当中，也要依据实际结合本身生产情况而定。4.4本章小结PLC是整个控制系统关键，硬件系统设计和软件设计是控制系统设计关键部分，本章具体介绍了硬件和软件设计。
44、给出了控制系统硬件配置框图，在软件设计中也画出了出程序控制步骤图。还对自动包装机控制系统实现进行了分析。5.总结和展望5.1课程设计总结基于PLC控制面粉自动包装机使用简单，性能可靠，可维护性及安全可靠性显著提升，面粉自动包装机采取PLC和触摸屏相结合控制技术后，降低了PLC输入/输出点数，大大提升了该系统自动化程度，提升了控制系统可靠性。同时，为大家提供了良好人机界面和完善实时监视功效。本文全方面叙述了基于PLC控制面粉自动包装机控制系统设计和研究，从包装机工作过程及工作原理，再到系统总体设计全部作出了具体叙述。结合设计任务书，经过查阅大量资料，对基于PLC控制系统做出了具体硬件和软件设计。
45、对系统可靠性进行了充足考虑，加入了多种保护方法。经过此次课程设计，提升了我查阅资料，熟练使用设计手册、参考资料等方面能力。让我掌握了可编程控制器应用系统设计步骤和方法，提升了可编程控制器应用能力。5.2工作展望本设计对面粉自动包装机控制系统设计只是作了初步设计，关键对PLC主控系统进行了设计，还有很多需要完善地方，如实时监控，故障处理，怎样提升面粉包装机包装速度和精度全部是我们需要考虑。伴随经济和社会发展，大家追求产品多元化、个性化。产品包装范围关键广、功效要齐全、速度要快。加上中国包装市场发展，面粉自动包装机将朝着以下方面发展：(1)结构设计标准化、模组化。(2)包装速度高速化。(3)结构运
46、动高精度化。(4)控制智能化、弹性化。参考文件l孙凤兰，马喜川包装机械概论M.北京：印刷工业出版社，19982屈平世界包装机械生产现实状况和发展趋势J.湖南包装，（6）45-533崔嘉.中国食品翻包装机械工业发展J.包装机械，（1）45-484刘乘，李晓刚PLC在包装机械上应用包装工程，（4）27-405佚名.中国外制袋充填包装机情况分析J.中国包装工业，（8）11-156孙凤兰食品包装机械学M.哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，19907班琦，许德群，李志松中国立式袋成型充填封口包装机现实状况和发展方向J包装和食品机械，1999，（5）58-678吴志荣，唐昆，陈繁立式袋成型包装机中新型拉膜机构
47、设计J包装和食品机械，（3）55-649张国全，胡明秀.中型立式袋成型充填封合包装机同时齿形带拉膜机构改善J中国包装工业，（4）67-7410余薪隧，吴恚架，李善为，何宗金新型全自动立式制袋充气式包装机研制J包装和食品机械，（2）23-3411郑晟，巩建平，张学现代可编程序控制器原理和应用M北京：科学出版社，199912高勤可编程控制器原理及应用M北京：电子工业出版社，13朱善君等.可编程序控制系统原理、应用、维护M.清华大学出版社，199214余雷声等.电气控制和PLC应用M.机械工业出版社，199615李长安.称重传感器并联电路选配方法J.传感器技术，1996，（5）40-4816宋文敏等.电子称技术M.中国计量出版社，199117 汪小光，孙晓英，王艳丹.可编程控制器原理及应用M