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（优秀毕业全套设计）基于PLC高速全自动包装机的控制系统应用设计（整套下载）

弥补。上位机完成监测数据的存贮处理与输出，以图形或表格形式对现场进行动态模拟显示分析限值或报警信息，驱动打印机实时打印各种图表。为提高及系统的抗干扰能力，在硬件配置与安装上，交流电源使用双层隔离，输入信号光电隔离，远离强电布线，模拟量信号和脉冲信号采用屏蔽线传递，采用放射性点接地等措施，消除或减弱共模和瞬变干扰。在软件设计和编程上，加上些抗干扰模块。.系统的运行方式运行方式分为手动单步周期及自动等四种操作方式。.手动各工步都可单独点动，按钮释放即停止运行.单步按下启动按钮，运行个工步，到位即停。再按启动，则进入下工步运行.周期从初始位置开始，按启动按钮，程序自动完成个周期的动作后返回第步开始位置停止。.自动按启动按钮，程序完成个周期的动作后又接着从第步开始运行，自动循环。在自动方式下，中途若按下复位按钮，则系统要继续运行到第步开始位置才停止若按下停止按钮，则运行立即停止，此时若再按启动，系统即从该位置运行到第步开始处停止。根据卷纸包装机的实际运行情况，本系统采用自动运行和手动运行两种方式。与运行方式的设计相对应，还必须考虑停止运行方式的设计。可编程控制器的停运方式有正常停运，暂时停运和紧急停运三种。根据控制系统要求，由于包装机运行期间采用循环工作方式，只有在工作结束或接收到操作人员的停止运行指令或设备出现故障或异常情况时才停止，因此本系统采用硬件切断电源，使系统立即停车。包装机控制功能要求手动运行可以用按钮对包装机的各个部分进行单独控制，主要用于故障恢复与检修全自动运行按下启动按钮，系统即可连续协调周期性地循环完成各包装动作，直到系统接收到停止运行信号。.控制系统硬件总体设计总体结构关系在前面己经说明，本系统采用可编程控制器和工控机两级控制的结构。负责按钮行程开关和其它开关量信号的输入，以及发出信号去控制接触器继电器变频器等电气元件，进而控制各电机的运行，同时控制相应指示灯的显示。工控机用来进行参数的修改与设定全自动控制在线监视传送信息等工作。工控机通过串行口与相连，进行相互通信，所以工控机是通过发出命令去控制的运行以达到进行全自动控制的目的。控制系统主要器件的选择卷纸包装机控制系统主要器件包括工控机另配显示器变频器等。它们的选择都是以在保证功能的前提下尽可能地选择可靠性高和使用方便的产品为依据，具体情况如下工控机本系统上位机选用研华工控机，内存，硬盘，内部底板上有个总线插槽个总线插槽和个插槽，可以方便地进行系统扩展，另外选配飞利浦型显示器，可清晰地显示各种图形和文字，运行操作系统，外接打印机，打印报表。工控机由台的不间断电源供电，保证报表数据的完整记录。下位的选型及其模块配置在进行这项工作之前，需要对控制对象和控制任务进行统计和分析。然后确定系统的规模机型和配值。据统计，该包装机控制系统需要配置如下的不同性质的点个开关量输入个开关量输出个模拟量输入个模拟量输出根据对上述控制任务的分析，本项目选择了的模块化中小型系统，它能满足中等性能要求的应用，应用领域相当广泛。其模块化无排风扇结构和易于实现分布，易于用户掌握等特点使得成为各种从小规模到中等性能要求控制任务的方便又经济的方案。系列所具有的多种性能递增的和丰富的且带有许多方便功能的扩展模块，使用户可以完全根据实际应用选择合适的模块。当任务规模扩大并且愈加复杂时，可随时使用附加的模块对进行扩展。所具备的高电磁兼容性和强抗振动，抗冲击性，更使其具有最高的工业环境适应性。它具有很强的计算能力和完善的指令集，以及通过接口和联网的能力，适用于高速的过程处理需要。本系统所用的主机模块是，可以通过转接电缆或通讯模块与计算机进行通讯，再加上其全面的诊断功能和完善的自我保护技术，使其具有极高的可靠性，极其适合本系统的需求。除此之外，它自带的编程软件功能强大，使用方便，也使开发过程变得简单快捷。此外，系列还具有模块点数密度高，结构紧凑，性价比高，性能优越，装卸方便等优点。根据点数的确定要按照实际点数再加的备用量及其特性，配置了如下的模块⒈个模拟量输入模块可提供具有位分辨率的总数为路的模数转换通道⒉个模拟量输出模块可提供具有位分辨率的总数为路的模数转换通道⒊个数字量输入模块可提供总数为路的开关量输入通道⒋个数字量输出模块.可提供总数为路的开关量输出通道⒌中央处理单元⒍通讯处理器⒎接口模块和。在本系统中，的主要任务是接受外部开关信号按钮行程开关继电器节点的输入，判断当前的系统状态以及输出信号去控制接触器继电器等器件，以完成相应的控制任务。除此之外，另个重要的任务就是接受工控机上位机的控制命令，以进行全自动包装循环。图给出了本项目中配置的模板的型号和数量，下面对使用的这些模块作具体介绍⑿的中央处理器是的大脑，其装载存储器的基本容量为字节或字节，可用存储卡扩充装载存储器，最大容量可达到。每执行条二进制指令约需.，最大可扩充点数字量或路模拟量通道。内装硬件实时时钟。的操作系统是事件驱动的用户程序扫描过程。响应哪个事件，操作系统自动调用该事件的组织块。可调用个功能块个功能调用个数据块保留。的容量均不大于。此外，还有个系统功能块集成在操作系统中供用户调用有个系统数据块装载系统参数。适用于要求高速处理和中等规模的任务。它可以装载中等规模的程序，并具有中等的指令执行速度。接口模块和当系统的规模较大时，个机架不能容纳所有的模块时，就要增添扩展机架，这时装有的机架称为主机架。主机架和扩展机架之间通过接口模块和形成统的整体。每个机架的接口模块通过总线连接器连接到模块。接口模块是自组态的，无需进行地址分配。具有指示系统状态和故障的发光二极管。如果不确认此机架，则闪烁。个系统可以有中央机架和最多三个扩展机架，每个机架最多八个扩展模块，相邻机架的间隔为厘米到米。必须安装在的号主机架上，和之间的最大距离不超过米。接口模块安装在的号到号的机架上数据通过连接线由传输到，再从传输到下个机架上的每个需要个外部电源，向扩展机架上的所有模块供电。可通过电源连接器连接负载电源。通讯处理器模块通讯处理器是用于总线系统的的通讯处理器。它内部带有微处理器，用来分担的通讯任务，并支持其它的通讯连接。它可以通过与站点通讯与编程器人机界面装置进行通讯与其他系统进行通讯。通讯处理器具有系统结构紧凑的优点，其针型连接器用于连接,针端子排用于连接外部直流电源电压。路数字输入模块数字输入模块向外提供电源，将位于现场的开关触点的状态经过光电隔离和滤波，将从过程传输来的外部数字信号转化为内部信号电平。然后送至输入缓冲器等待采样，采样时，信号经过背板总线进入到输入映像区。数字输入模块具有位独立的输入点，用于连接开关或线接近开关。数据采集部分与背板总线通过光电耦合器隔离。模块的每个输出点有个绿色发光二极管显示输入状态。输入开关闭合即有输入电压时，亮。位数字输出模块.数字输出模块将的内部信号电平转化为控制过程所需的外部信号电平。按负载回路使用的电源不同分为直流输出模块交流输出模块和交直流两用输出模块。.属于晶体管输出方式的模块，只能带直流负载个输出点，分成组.的输出电流该模块输出具有短路保护功能，适用于连接电磁阀接触器小功率电机灯和电机启动器。路位分辨率模拟量输入模块是通道的模拟量输入模块，在系统中用于输入主传动电机转速放卷机转速放卷辊直径等的测量值。模块主要是由转换部件模拟切换开关补偿电路恒流源光电隔离部件逻辑电路等组成。转换部件是模块的核心，其转换原理采用积分方法。积分式转换的积分时间直接影响到转换时间和转换精度。积分时间越长，被测值的精度越高。可选的积分时间有和。在我国为了抑制工频及谐波干扰，般选用的积分时间，相应精度为位。的用位的二进制补码表示模拟量的值，其中最高位为符号位，表示正值，表示负值。模拟输入模块的输入测量值范围很宽，可直接输入电压电流电阻热电偶等信号。它用于不带附加放大器的模拟执行元件和传感器，可以将扩展过程中的模拟信号转化为内部处理用的数字信号。的个模拟量输入通道共用个积分式转换部件。即通过模拟切换开关，各个输入通道按顺序个接个转换。通道从开始转换模拟量输入值起，直持续到再次开始转换的时间称为输入模块的循环时间。循环时间是对外部模拟信号的采样间隔。对于个积分时间设定为,个输入通道都接有外部信号且都需断线监视的，其循环时间为.的每两个输入通道构成个输入通道组，可以按通道组任意选择测量方法和测量范围。模块上需接的负载电压，有反接保护功能。模块与及负载电压之间是光电隔离的。另外，为了使模拟量输入模块获得最佳的抗干扰性能，可以将不使用的通道与短接。电源模块及其容量计算电源模块的输入接单相交流，输入电压为,输出电压，输出电流在输入和输出之间有可靠的隔离。电源输出指示器用个指示伏直流输出。如果正常输出额定电压，则绿色点亮如输出电路过载，则闪烁输出电流长期在到之间时，输出电压下降，电源寿命缩短电流超过时，电压跌落，跌落后可自动恢复如输出短路，则输出电压为,变暗，在短路消失后电压自动恢复。在实时控制系统中，接地是抑制干扰使系统可靠工作的主要办法。如能把接地和屏蔽正确结合起来使用，可以解决大部分千扰问题。在确定所有的模块并组建系统时要选择合适的电源模块。其选择准则是电源模块的输出功率必须大于模块与所有模块之和，并且要有左右的余量。故在设计系统时考虑每块模块的电流消耗和功率损耗是非常必要的。表列出了在直流负载电源下，所选用的各种模块的电流损耗以及从负载电源吸取的电流。机架上电源由向其它模板供电另外插入,各块，模拟输入板块，数字输出板块。这些模块从背板总线吸取的电流为没有超过所能转供的电流.。机架上由电源通过向其它模板供电，另外插入共块，数字输入板共块，这些模块从背板总线吸取的电流为也没有超过所能转供的电流.。那么各模块从电源吸取的总电流为考虑到电源应留有定的余量，所以电源模块应选。变频器的选择考虑到张力控制系统对速度控制精度要求比较高，但负载不大的特点，在选择变频器时选用了西门子矢量型变频器容量在.，属于小功率变频器，配套电机则是西门子专用带光电编码器交流感应电动机相，。该系列变频器采用最新的矢量控制技术从而提高了系统的控制精度和动态响应精度。同时，由于其内部有开关量连接器和模拟量连接器及各种功能数据组，加上提供的丰富的自由功能模块和自由控制方式，使该系统变频器较多应用于高动态性能传动系统的频率控制转速控制和转矩控制。满足了不同控制系统的要求。特别是在近年来投产的造纸机电气传动系统中较多采用了这种工程型变频器来组态系统。反映出这种变频器在造纸传动中的卓越性能⒁。系列变频器功能强大组态灵活，能适合各种场合的应用需要。传感器与执行机构卷纸包装机控制系统中主要的传感器以开关量提供给，作为操作决策的依据，这些开关输入量有.上位机启动信号.色标信号.产品供送信号.纸片上行程开关.纸球上行程开关.工艺盘到达工位的行程开关.送料机皮带推纸机的自动停用和工作信号.皮带电磁阀等的电源信号等的控制输出大多是些开关输出信号，如送料机工艺盘电机，皮带的启动等，这些信号经功率放大驱动对应的包装执行机构。.本章小结本章分析了卷纸包装机工艺流程和包装各动作的时序及包装机速度的影响因素及提高方法，设计了包装机控制系统的控制方案运行方式及硬件的选择和组态，并详细介绍了组态的各模块。第三章电控系统电路及各功能模块的设计卷纸包装机用三相异步电动机驱动，由专用的变频器电源供电，转速通过变频调速实现。另外几台小功