基于高速全自动包装机的控制系统应用设计摘要构。常见的不等速机构有偏心链轮机构，偏置曲柄导杆机构，凸轮齿轮组合机构，凸轮四连杆组合不等速转动机构以及非圆齿轮机构等。由于偏心链轮机构的变速范围有限，结构复杂，高速时易引起链条的跳动，而且传递的力不易过大，因此它只适合于些速度不太高传递的力不太大的小袋包装机。而凸轮齿轮组合机构，凸轮四连杆组合机构因结构复杂，调整不方便，运动冲击又大，因此不常用。其中偏置曲柄导杆机构是目前高速包装机中应用较多的种不等速机构。它的结构比较简单，加工方便，调节容易，成本低。但体积比较大，调整环节比较长。传动过程中，传动角不等于度，因此传力特性不太好。当速度超过时，整个机构的动力性能变坏，动载振动和动平衡较难解决。在设计中我们利用控制精度高，动态响应快的系列变频器及其配套电机来替代不等速机构，从而达到变速的目的，且使包装机结构紧凑，惯性小。在包装过程中，通过严格的时序分析，知道要达到要求的速度，电机的启动停止的时间定要快，也就是电机的响应速度要快。般的步进电机从上升到运行平稳的时间约需，达不到的要求。通过各种资料的查询，发现松下交流伺服电机从静止加速到其额定转速仅需几毫秒。因此，我们在要求快速启停的控制场合，利用松下交流伺服电机作为执行电机。整个控制系统以西门子系列作为基础，其扫描速度在其他工业控制系统中处于领先地位，每条指令约需.。通过材料，机械，电气的综合考虑，我们的设计达到了预期目标，且在实验室也调试成功。.可编程控制系统控制方案的设计利用可以构成多种控制系统单机控制系统，集中控制系统，分散型控制系统和远程控制系统。由于卷纸包装机控制对象较多，有放卷分切中的张力控制，包装过程控制，送料过程中的同步控制，且被控对象比较集中，因此我们采取集中控制系统方案。集中控制系统如图所示，每个被控制对象与可编程控制器指定相连接，因此各被控对象之间的数据状态的变换不需要另外设置专门的信号线路。该控制系统多用于控制对象所处的地理位置比较接近，且相互之间的动作有定联系的场合。单主机控制方式，对主机要求较高，危险相对集中。远程控制系统的控制结构比较独特，类似于集中控制系统，又具有分散型控制系统的特点，经常用于控制规模中等，控制对象比较分散工程费用较低的场合。作为种控制设备，用它单独构成个控制系统是有局限性的，主要是无法进行复杂运算，无法显示各种实时图形和保存大量历史数据，也不能显示汉字和打印汉字报表，没有良好的界面。这些不足，我们选用上位机来弥补。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，