1 引言
隨著(zhù)微機技術(shù)的不斷深入發(fā)展,以微機技術(shù)為基礎的可編程控制器(Programmable Logical Controller)也在不斷地發(fā)展和成熟,它以其可靠性極高、能經(jīng)受惡劣環(huán)境的考驗、功能強大和使用簡(jiǎn)單方便等巨大優(yōu)越性,迅速占領(lǐng)工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng) 域,成為工業(yè)自動(dòng)控制的首選產(chǎn)品.在印刷包裝行業(yè)中應用尤其突出.在當今競爭日益激烈的市場(chǎng)經(jīng)濟中,各印刷包裝機械廠(chǎng)家為贏(yíng)得更廣泛的客戶(hù)群,他們在成本 控制、系統穩定性和流程控制等上花大力氣,以求得在眾多的競爭對手中取得優(yōu)勢.本文著(zhù)重介紹了一種基于PLC的全自動(dòng)立式包裝機控制系統,對控制系統中傳 動(dòng)系統設計和PLC程序設計做詳細的介紹.
2系統硬件設計
本控制系統主要介紹的是利用可編程控制器、人機界面、伺服電機實(shí)現立式包裝機全自動(dòng)穩定可靠運行,達到準確控制,提高產(chǎn)量和降低成本的目的.
根據現場(chǎng)生產(chǎn)要求,該控制系統主要由三部分組成:
控制部分: 臺灣永宏電機股份公司的FATEK可編程控制器(PLC);
操作部分:臺灣泉毅電子公司的HITECH PWS1711-STN2人機界面(HMI),
執行部分:單片型給料機、日本松下伺服電機、普通打印機、長(cháng)封/端封汽缸、給膜電機、
切刀、點(diǎn)切線(xiàn)刀. 給等各一臺(個(gè)).
系統結構框圖下圖1.1所示.
2.1系統控制部分
系統關(guān)鍵的控制器PLC選用的是臺灣永宏電機股份公司的FATEK MA系列FBs-40MAT機型,永宏第四代小型機FBs系列是一種有很高性能和價(jià)格比的可編程控制器,由于其結構緊湊小巧,執行速度快,功能強大及價(jià)格 低廉等特點(diǎn),符合本系統各方面要求.在該系統中,永宏表格式的伺服控制編程方式簡(jiǎn)而易己地實(shí)現了伺服控制,其高速脈沖直接驅動(dòng)伺服電機.I/O點(diǎn)分配如 下:
2.2系統操作部分
人機界面選用的是臺灣泉毅電子公司的HITECH PWS1711-STN2機型,該產(chǎn)品取代了傳統的面板控制功能,大大節省了PLC的I/O點(diǎn),減少了故障率,能實(shí)現數字設定,信息顯示,功能設定等,信息畫(huà)面簡(jiǎn)單實(shí)現,方便快捷達到自動(dòng)控制的目的.
2.3系統執行部分
1 給料機系統
給料機系統主要由自動(dòng)供料器和稱(chēng)重裝置組成.
自動(dòng)供料器按照設定轉速來(lái)決定其生產(chǎn)袋數.其轉速則由變頻器編程控制設定的赫茲數來(lái)決定,對應的赫茲-轉速如圖1.3所示.當設定30.3Hz時(shí),則自動(dòng)送料器以60轉/分的速度旋轉.
稱(chēng)重裝置又稱(chēng)連鎖信號裝置,用于與機器相連,其結構原理如圖1.4所示.其中裝入信號(下落請求信號)為可變脈沖寬度(一般100 ms),下落信號(移交結束信號)為設定脈沖寬度大于100 ms信號.
2 伺服電機
執行機構伺服驅動(dòng)電機采用日本松下MSMAO42A1A系列,該機構以小慣量MSMA型配合普通電機帶動(dòng)和導引包裝膜來(lái)代替傳統的大慣量伺服驅動(dòng)電機 直接帶動(dòng)包裝膜,達到了降低成本的目的.伺服系統采用位置控制方式,在控制器表格設置中,設定了良好的速度,加減速時(shí)間,脈沖數及正反轉等參數,使伺服電 機達到了良好的運行性能.
3 控制系統主要工藝流程
根據現場(chǎng)生產(chǎn)需要,設計如下系統控制流程,如圖1.2所示.
4 系統軟件設計與實(shí)現
系統軟件由兩方面組成,即人機交互界面ADP程序主控PLC程序.ADP程序完成操作人員同PLC之間的對話(huà),主要是各個(gè)操作畫(huà)面之間的相互切換和每個(gè)操作畫(huà)面各個(gè)按鍵動(dòng)作所對應的PLC程序的控制位.
1)系統邏輯控制設計
系統在程序設計中采用周期時(shí)間控制,對執行機構輸出設定延時(shí)時(shí)間和動(dòng)作時(shí)間,如下圖A所示,并設定動(dòng)態(tài)圖直接反映周期內的延時(shí)和動(dòng)作時(shí)間,設置超出范圍或者錯誤將在動(dòng)態(tài)圖中直接看出,如下圖B所示,控制直觀(guān),易于實(shí)現,減少了產(chǎn)品種類(lèi)不同要求的調試時(shí)間.
2)系統控制功能設計
本程序考慮到系統功能全面性,設定了如下圖C所示的功能條件設定畫(huà)面,滿(mǎn)足了產(chǎn)品多樣性要求; 而下圖D所示的運轉控制及狀態(tài)顯示界面很好地達到了系統作業(yè)要求.
5 結束語(yǔ)
本文所設計的系統簡(jiǎn)單,易于操作,加工產(chǎn)品范圍廣,產(chǎn)量與同類(lèi)產(chǎn)品有很大程度上的提高, 袋長(cháng)范圍可隨需要設定,或由色標決定.每分鐘可生產(chǎn)袋長(cháng)450mm大60袋之多,袋寬可隨導膜變更部分而定,且包裝產(chǎn)品可以是塊狀,顆粒狀和粉末狀等.系 統采用配方控制,每一種產(chǎn)品參數可調用可更改.本系統經(jīng)過(guò)一年多的現場(chǎng)運行及完善,與其它同類(lèi)系統相比,系統故障率低,穩定性高,產(chǎn)品次品率低,耗電量大 大降低,是一種環(huán)保節能型系統.
隨著(zhù)微機技術(shù)的不斷深入發(fā)展,以微機技術(shù)為基礎的可編程控制器(Programmable Logical Controller)也在不斷地發(fā)展和成熟,它以其可靠性極高、能經(jīng)受惡劣環(huán)境的考驗、功能強大和使用簡(jiǎn)單方便等巨大優(yōu)越性,迅速占領(lǐng)工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng) 域,成為工業(yè)自動(dòng)控制的首選產(chǎn)品.在印刷包裝行業(yè)中應用尤其突出.在當今競爭日益激烈的市場(chǎng)經(jīng)濟中,各印刷包裝機械廠(chǎng)家為贏(yíng)得更廣泛的客戶(hù)群,他們在成本 控制、系統穩定性和流程控制等上花大力氣,以求得在眾多的競爭對手中取得優(yōu)勢.本文著(zhù)重介紹了一種基于PLC的全自動(dòng)立式包裝機控制系統,對控制系統中傳 動(dòng)系統設計和PLC程序設計做詳細的介紹.
2系統硬件設計
本控制系統主要介紹的是利用可編程控制器、人機界面、伺服電機實(shí)現立式包裝機全自動(dòng)穩定可靠運行,達到準確控制,提高產(chǎn)量和降低成本的目的.
根據現場(chǎng)生產(chǎn)要求,該控制系統主要由三部分組成:
控制部分: 臺灣永宏電機股份公司的FATEK可編程控制器(PLC);
操作部分:臺灣泉毅電子公司的HITECH PWS1711-STN2人機界面(HMI),
執行部分:單片型給料機、日本松下伺服電機、普通打印機、長(cháng)封/端封汽缸、給膜電機、
切刀、點(diǎn)切線(xiàn)刀. 給等各一臺(個(gè)).
系統結構框圖下圖1.1所示.
2.1系統控制部分
系統關(guān)鍵的控制器PLC選用的是臺灣永宏電機股份公司的FATEK MA系列FBs-40MAT機型,永宏第四代小型機FBs系列是一種有很高性能和價(jià)格比的可編程控制器,由于其結構緊湊小巧,執行速度快,功能強大及價(jià)格 低廉等特點(diǎn),符合本系統各方面要求.在該系統中,永宏表格式的伺服控制編程方式簡(jiǎn)而易己地實(shí)現了伺服控制,其高速脈沖直接驅動(dòng)伺服電機.I/O點(diǎn)分配如 下:
2.2系統操作部分
人機界面選用的是臺灣泉毅電子公司的HITECH PWS1711-STN2機型,該產(chǎn)品取代了傳統的面板控制功能,大大節省了PLC的I/O點(diǎn),減少了故障率,能實(shí)現數字設定,信息顯示,功能設定等,信息畫(huà)面簡(jiǎn)單實(shí)現,方便快捷達到自動(dòng)控制的目的.
2.3系統執行部分
1 給料機系統
給料機系統主要由自動(dòng)供料器和稱(chēng)重裝置組成.
自動(dòng)供料器按照設定轉速來(lái)決定其生產(chǎn)袋數.其轉速則由變頻器編程控制設定的赫茲數來(lái)決定,對應的赫茲-轉速如圖1.3所示.當設定30.3Hz時(shí),則自動(dòng)送料器以60轉/分的速度旋轉.
稱(chēng)重裝置又稱(chēng)連鎖信號裝置,用于與機器相連,其結構原理如圖1.4所示.其中裝入信號(下落請求信號)為可變脈沖寬度(一般100 ms),下落信號(移交結束信號)為設定脈沖寬度大于100 ms信號.
2 伺服電機
執行機構伺服驅動(dòng)電機采用日本松下MSMAO42A1A系列,該機構以小慣量MSMA型配合普通電機帶動(dòng)和導引包裝膜來(lái)代替傳統的大慣量伺服驅動(dòng)電機 直接帶動(dòng)包裝膜,達到了降低成本的目的.伺服系統采用位置控制方式,在控制器表格設置中,設定了良好的速度,加減速時(shí)間,脈沖數及正反轉等參數,使伺服電 機達到了良好的運行性能.
3 控制系統主要工藝流程
根據現場(chǎng)生產(chǎn)需要,設計如下系統控制流程,如圖1.2所示.
4 系統軟件設計與實(shí)現
系統軟件由兩方面組成,即人機交互界面ADP程序主控PLC程序.ADP程序完成操作人員同PLC之間的對話(huà),主要是各個(gè)操作畫(huà)面之間的相互切換和每個(gè)操作畫(huà)面各個(gè)按鍵動(dòng)作所對應的PLC程序的控制位.
1)系統邏輯控制設計
系統在程序設計中采用周期時(shí)間控制,對執行機構輸出設定延時(shí)時(shí)間和動(dòng)作時(shí)間,如下圖A所示,并設定動(dòng)態(tài)圖直接反映周期內的延時(shí)和動(dòng)作時(shí)間,設置超出范圍或者錯誤將在動(dòng)態(tài)圖中直接看出,如下圖B所示,控制直觀(guān),易于實(shí)現,減少了產(chǎn)品種類(lèi)不同要求的調試時(shí)間.
2)系統控制功能設計
本程序考慮到系統功能全面性,設定了如下圖C所示的功能條件設定畫(huà)面,滿(mǎn)足了產(chǎn)品多樣性要求; 而下圖D所示的運轉控制及狀態(tài)顯示界面很好地達到了系統作業(yè)要求.
5 結束語(yǔ)
本文所設計的系統簡(jiǎn)單,易于操作,加工產(chǎn)品范圍廣,產(chǎn)量與同類(lèi)產(chǎn)品有很大程度上的提高, 袋長(cháng)范圍可隨需要設定,或由色標決定.每分鐘可生產(chǎn)袋長(cháng)450mm大60袋之多,袋寬可隨導膜變更部分而定,且包裝產(chǎn)品可以是塊狀,顆粒狀和粉末狀等.系 統采用配方控制,每一種產(chǎn)品參數可調用可更改.本系統經(jīng)過(guò)一年多的現場(chǎng)運行及完善,與其它同類(lèi)系統相比,系統故障率低,穩定性高,產(chǎn)品次品率低,耗電量大 大降低,是一種環(huán)保節能型系統.
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