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PLC在复卷机中的应用--张同新


PLC 在保护膜复卷机中的应用

论 文

题 姓

目: 名:

PLC 在保护膜复卷机中的应用 张同新

二零一三年四月八号

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PLC 在保护膜复卷机中的应用 目 录
摘要 ............................................................................... 3 第一章 PLC 控制系统设计 ............................................................ 4 1.1 1.2 1.3 为何选用 PLC 控制 .......................................................... 4 PLC 控制系统设计的基本原则 ................................................ 5 PLC I/O 模块的选择步骤与原则 .............................................. 6

第二章 保护膜复卷机的 PLC 控制 ...................................................... 9 2.1 PLC 的设计步骤 ............................................................. 9 2.2 课题内容.................................................................... 9 2.3 控制要求................................................................... 10 2.4 电气控制图以及水位检测元件说明 ............................................. 10 2.5 I/O 分配图以及梯形图 ....................................................... 11 2.6 程序工作原理分析 ........................................................... 15 2.7 调试结果................................................................... 16 2.8 选型以及规格............................................................... 16 三、 设计总结...................................................................... 17 参考文献:......................................................................... 18

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PLC 在保护膜复卷机中的应用
摘 要

PLC 是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的。PLC 是基于 电子计算机,且适用于工业现场工作的电控制器。它源于继电控制装置,但它不像继电 装置那样,通过电路的物理过程实现控制,而主要靠运行存储于 PLC 内存中的程序,进 行入出信息变换实现控制。它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻 辑运算,顺序控制,定时,计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输 入/输出控制各种类型的机械或生产过程.本文主要是阐述 PLC 在复卷机中的应用、 选型、 工作原理以及外围硬件电气设备的链接控制。 对论文的概述,本文 需要阐述些什么内 容。 关键词:可编程序控制器(PLC) 复卷机; ; 自动控制

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PLC 在保护膜复卷机中的应用

第一章
1.1 为何增加复卷机

增加复卷机的必要性

在 PE 保护膜生产过程中因为基材、设备、环境、操作等各种原因产生的不良品(主 要分为:1、异物;2、皱褶;3、电晕击穿;4、跑卷;5、米数不足 6、水波纹等,这里 水波纹类是无法返修产品)需要返工,此类不良品需要设备随时停机处理,并且停机到 重新启动时能够保持张力,避免因张力波动使返修产品造成 2 次不良。此类不良品使用 涂布设备(生产保护膜的主要设备)很难实现,涂布设备前期设计时没有考虑到这个问 题,主要设计思维是以涂胶为目的,涂布设备跨度大,张力控制繁琐,很难实现随时停 机处理。 1.2 为何选用 PLC 控制系统:设备的背景或现状,存在问题是什么? PLC 控制系统与电器控制系统相比,有许多优势,主要体现在以下几个方面: 1)PLC 采用了计算机技术,其控制逻辑是以程序的方式存放在存储器中,要改变控 制逻辑只需改变程序,很容易改变或增加系统功能。系统连线少、体积小、功耗小,而 且 PLC 所谓“软继电器”实质上是存储器单元的状态,所以“软继电器”的触点数量是 无限的,PLC 系统的灵活性和可扩展性好。 2) PLC 的用户程序是按一定顺序循环执行, 所以各软继电器都处于周期性循环扫描 接通中,受同一条件制约的各个继电器的动作次序决定于程序扫描顺序,这种工作方式 称为串行工作方式。 3)PLC 通过程序指令控制半导体电路来实现控制的,速度快, 程序指令执行时间 在微秒级,且不会出现触点抖动问题。 4)PLC 采用半导体集成电路作定时器,时钟脉冲由晶体振荡器产生,精度高,定时 范围宽,用户可根据需要在程序中设定定时值,修改方便,不受环境的影响,且 PLC 具 有计数功能。 5)PLC 大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成,其寿命长、可靠性高,具有 自诊断功能,能查出自身的故障,随时显示给操作人员,并能动态地监视控制程序的执 行情况,为现场调试和维护提供了方便。

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第二章
2.1.1 设备示意图:

用 PLC 控制 PE 保护膜复卷机

2.1 复卷机的机构以及工作原理工作原理

图1 设备的结构或工作原理是什么?设备框图等 2.1.2 设备机构及工作流程说明
1)将需要复卷的半成品装上放卷轴固定好后将磁粉电机套入放卷轴端面对应的卡口内; 2)将保护膜按照图 1 所示的走向逐一穿过舒展辊、牵引辊、背面过辊、张力检测辊、胶面过辊、 收卷压辊平铺于收卷 A/B 轴上, 3)打开放卷张力控制器 TK-1 将牵引压辊的手动气阀打开压紧压辊,按下压辊压紧将收卷压辊 压紧后调节收卷张力控制器的张力, (张力保证能够把保护膜的膜面绷平的前提下尽可能小,减少因 膜面伸缩照成的产品尺寸误差)按住寸动,复卷机低速(10M/min)运转,拉出收卷处保护膜寸动 跑出的保护膜,待膜面绷紧并平整的铺与各个过辊上后,将收卷轴上寸动出来的膜划断,按下收卷 启动开始复卷。 4)调节变频器多功能端子外接的 4.7K 变阻器调节复卷机的车速。
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5)复卷过程中当遇到须处理的不良现象(如异物)时,将车速调节到 0M/MIN,进行不良处理, 这样放卷和收卷张力均保持在运转状态,不会造成二次不良,处理完后直接调节 4.7K 变阻器调节复 卷速度 6)待一卷膜复卷结束后按下停止,然后按下随机换卷,将复卷好的半成品卸下,一个工作周期 完成

2.2

PLC 的设计步骤

开发应用 PLC 的设计任务分为硬件和 软件设计两部分. 2.2.1 硬件设计主要包括: (1) 确定安排 PLC 的输入、输出点; (2) 设计外围电路 , 包括主电路; (3) 选购 PLC 并进行现场安装接线等 内容. 2.2.2 硬件设计说明 1)放卷—--通过磁粉控制器配合磁粉 2.2.3 软件设计 , 大多数用梯形图和 指令程序 , 主要包括: (1) 设计控制流程 , 根据工艺要求先 画出工作循环 ,如有必要再画详细的 状态流程图; (2) 根据工作循环图 , 画出虚拟的电 路图; (3) 按电路图编写梯形图; (4) 系统调试: 根据设计要求 , 对程 序进行调试和修改 , 必要时还可对硬 件进行修改 , 直到符合要求为止. 2.2 课题内容 编制一个用 PLC 控制的工业用单缸全
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自动洗衣机的洗涤动作,具体操作过程见下附图(全自动洗衣机洗涤动作流程图)

2.3 控制要求 动作要求如下: ? 选择手动与自动。 ? 按下寸动按钮复卷机低速运转,松开寸动按钮,复卷机停止 ? 按下启动按钮复卷机开始复卷,计米器开始计量米长,测速器开始工作。 ? 通过调节变频器多功能模拟输入端口外接 4.7K 欧姆单圈变阻器调节变频器频率 实现调速效果,转速要求 0-115M/MIN, ? 收卷长度分两段可设控制,一 段米长达到蜂鸣报警,二段米 长达到时: 选择自动时自动 1、 换卷后停止, 选择手动时机 2、 器停止。 ? 复卷过程中按下停止按钮复卷 机停止, ; ? 设备复卷过程中或停止状态按 下随机换卷按钮机器执行换 卷,收卷压辊可以随时松开或 压紧
X5 X6 X7 X10 X11 顶针汽缸进限 顶针汽缸退限 定位汽缸进限 定位汽缸退限 销子汽缸进限 销子汽缸退限 翻转汽缸进限 翻转汽缸退限 收卷启动 收卷停止 收卷长度一段 收卷长度二段 急停 /
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输入 X0 X1 X2 X3 X4 随机换卷 收卷模式切换 / 收卷压辊压紧 收卷压辊松开 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y10 Y11 Y12 Y13 Y14 Y15

输出 收卷张力控制 收卷张力控制 收卷压辊控制 顶针控制 定位控制 牵引控制

翻转控制拉回 计米器清零 / 销子控制 控制切换 收卷翻转伸出 一段报警

说明:设备控制过程直线运动大部分 选用汽缸传动,只有收卷翻卷使用油 缸,因为气压相对油压较为不稳定并 且该翻转部位传动力量满载要求达道 350KG 以上,综合考虑选用油压,油 压伐是双向三位所以需要两个输出控 制

X12 X13 X14 X15 X16 X17 X20 X21 X22

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2.4 I/O 分配 图以及梯形 图如下:

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2.5 梯形图:

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2.6 程序工作原理分析如下: 1. 当感应到压辊压紧按钮 X3 按下或换卷后定时信号 T1 有上升沿脉冲信号时收卷压 辊 Y2 压紧 2. 当感应到压辊松开按钮 X4 按下或辅助继电器 M0 有上升沿脉冲信号时收卷压辊 Y2 松开 3. 当定位退限 X10、翻转退限 X13、销子进限 11、收卷停止 X16、收卷自动想,随 机换卷 X0、 辅助继电器 m600 有信号同时辅助继电器 M0 和顶针汽缸退限 X6 无型 号输出时启动定时器 T0,延时 0.1S 输出。 4. 当时间继电器 T0 常开触电闭合或计米器 2 段 X20 有上升沿脉冲信号,同时定位 退限 X10;翻转进限 X13;销子进限 X11;收卷停止 X16;收卷手/自动 X1 辅助继电器 M600 都有信号并且辅助继电器 M0 常闭触电处于闭合状态时使辅助继电器 MO 有 输出 5. 当 MO 有上升沿脉冲信号输出或辅助继电器 M6 有信号输出同时时间继电器 T10 常闭触电闭合时,中间继电器 M6 输出、时间继电器 T10 延时 1.5S 输出 6. 当辅助继电器 M6 有输出时收卷张力控制 Y1 有输出 7. 当辅助继电器 M1 没有输出同时辅助继电器 M0 有上升沿脉冲信号时定位汽缸 Y4 有输出,控制切换 Y13、牵引辊 Y5、辅助继电器 M5、辅助继电器 M9 置零。 8. 当定位汽缸 Y4 有输出、中间继电器 M0 有输出、定位退限没有信号、定位进限有 上升沿信号时辅助继电器 M14 有输出, 9. 当辅助继电器 M14 有上升沿信号同时定位汽缸 Y4 有输出时, 顶针 Y3、 销子 Y12、 辅助继电器 M1 有输出。 10.当顶针 X3、销子 Y12、定位 Y4、定位进限 X7、顶针进限 X6、销子退限 X12、辅 助继电器 M1 有信号(输出)同时定位退限 X10、销子进限 X11、顶针进限 X5 没 有信号(输出)时辅助继电器 M2 输出 11.当收卷翻转伸出 Y014 没有输出时中间继电器 M2 有上升沿脉冲信号时, 收卷翻转 拉回 Y7、辅助继电器 M3 有输出并将辅助继电器 M1 置零。 12.当辅助继电器 M3、 收卷翻转拉回拉回 Y7 有输出且翻转前限 X13 无信号时翻转退 限 X14 有上升沿信号输入时,辅助继电器 M4 有输出 13.当辅助继电器 M4 有输出时时间继电器 T1 有输出,限时 0.5 秒 14.当时间继电器 T1 常开触电闭合时销子汽缸有输出。
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15.当辅助继电器 M4 有输出、 销子 Y12 有输出、 销子退限 X12 无信号, 销子进限 X11 有上升沿信号时顶针 Y3 有输出 16.当顶针 Y3 无输出、顶针退限 X6 无信号、顶针进限 X5 有上升沿信号时辅助继电 器 M600 有输出 17.当顶针 Y3 有输出同时顶针进限 X5 有下降沿信号或者顶针退限 X6 有上升沿信号 时辅助继电器 M600 置零 18.当辅助继电器 M4 常开触点有上升沿信号或辅助继电器 M7 有输出、 同时时间继电 器 T11 常开触电闭合时辅助继电器 M7 和时间继电器 T11(延时 1.5S)有输出 19.当辅助继电器 M7 有输出时计米器清零 Y10 有输出 20.当顶针 Y3、销子汽缸 Y12 没有输出,销子进限 X11 有信号,销子退限 X12 无信 号,同时 M4 有输出时辅助继电器 M5 有输出 21.当辅助继电器 M5 有输出时,辅助继电器 M0、M14、M3、M1、M4 以及定位汽缸 Y4 有输出 22.当辅助继电器 M0、M2、M3、M4 没有输出;收卷停止 X16、销子进限 X11 有信号; 销子退限 X12、顶针退限 X6 无信号且辅助继电器 M600 有输出时辅助继电器 M8 有输出 23.当辅助继电器 M8 有输出且收卷启动 X15 有信号时牵引辊 Y5 有输出 24.当销子汽缸 Y12、顶针汽缸 Y3、定位汽缸 Y4 没有输出;定位进限 X7 没有信号; 定位退限 X10 有上升沿信号;辅助继电器 M5 有输出时,辅助继电器 M9 有输出。 25.当 M9 有输出时时间继电器 T16 导通延时 1.5S 触点动作 26.当时间继电器 T16 常开触电闭合时,收卷翻转拉回 Y7、辅助继电器 M5、M50、M9 有输出 27.当辅助继电器 M50 有输出同时收卷翻转拉回 Y7 没输出时收卷翻转伸出 Y7 有输出 28.当翻转前限 X13 有信号时时间继电器 T100 导通,延时 2.5S 触点动作 29.当时间继电器 T100 常开触电闭合时使收卷翻转伸出 Y7、辅助继电器 M50 有输出 30.当收卷停止 X16 有信号;牵引轮 Y5 有输出时,感应到计米器一段 X17 有脉冲信 号输入时,使一段报警 Y15、控制切换 Y13 有输出 31.当一段报警 Y15 有输出同时时间继电器 T12 常闭触电闭合使时间继电器 T12 导 通,延时 5S 触点动作 32.当时间继电器 T12 常开触电闭合时使一段报警 Y15 置零
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PLC 在保护膜复卷机中的应用
33.当收卷停止 X16 没有型号时牵引辊 Y5、控制切换 Y13 置零 34.单位扫描周期结束

2.7 调试结果 通过在试验台上的调试, PLC 的输入用指定的按钮, 水位检测元件用扭子开关代替, 输出的电机正反转,电磁阀,指示灯等都直接用 PLC 的输出 Y 的指示灯表示,调试的结 果都能按照规定的要求输出,达到要求!

2.8 选型以及规格如下(能够保证使用要求,而且有足够的 I/O 口余量,也能够实现功 能的升级改装) [8] : 输入 PLC 型号 I/O 总数 数目 类型 数目 类型 输出 尺寸 mm(英寸) (宽)x(厚)x (高) 150x87x90 (5.9x3.4x3.5)

FX1N-40MR-001

40

24

漏型

16

继电器

外围主要设备明细 品名 变频器 张力控制仪 张力控制仪 计米(速)器 马达 张力传感器 液压泵站 磁粉制动器 品牌 蓝海华腾 三菱 常州中驰 SANCH 海安前卫 三菱 常州戴溪 三菱 规格型号 V6-H LE-40MTA-E TCK-1 SU-62K FZ-5 LX-05BRR-928 BZ-1 ZKB-108N 数量 1 1 1 2 1 1 1 1 功能 牵引动力 收卷张力控制 放卷张力控制 计米/测速 动力 张力检测 换卷动力 牵引张力控制 备注

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PLC 在保护膜复卷机中的应用 三、 设计总结
本次利用三菱 FX1N-40MR-001 完成了双工位复卷机,充分的了解了 PLC 具有的许多 优势:1、功能强,性能价格比高 可靠性高, 抗干扰能力强 维修工作量少,维修方便 2、硬件配套齐全,用户使用方便,适应性强 5、 编程方法简单 3、 6、

4、 系统的设计、 安装、 调试工作量少 7、体积小,能耗低。

通过这次设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多,以 前老是觉得自己什么东西都会,什么东西都懂,有点眼高手低。通过这次设计,我才明 白学习是一个长期积累的过程,在以后的工作、生活中都应该不断的学习,努力提高自 己知识和综合素质。总之,不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多,真是万事开 头难,不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外,还得出一个结论: 知识必须通过应用才能实现其价值!有些东西以为学会了,但真正到用的时候才发现是 两回事,所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。 在此要感谢我的指导老师韩??对我们悉心的指导,感谢韩老师给我的帮助。在 设计过程中, 我通过查阅大量有关资料, 与同学交流经验和自学, 并向老师请教等方式, 使自己学到了不少知识,也经历了不少艰辛,但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了 许多东西,也培养了我独立工作的能力,树立了对自己工作能力的信心,相信会对今后 的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力,使我充分体会到了在 创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好,但是在设计过程 中所用到的各种手段像 Photoshop ,CAD,PRO/E 等各种绘图软件,不仅复习了以前的学 习知识,还能够灵活应用,为以后的工作打下基础。

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PLC 在保护膜复卷机中的应用
参考文献

[1] 谢克明,夏路易.可编程控制器原理与程序设计 [2] 蒋金周 全自动洗衣机的 PC 智能控制

电子工业出版社

机电一体化

[3] 赵明等《工厂电气控制设备》 ,北京.机械工业出版社 1998 第二版 [4] 上海工业自动化仪表研究所《三菱超小型 F1 系列可编程控制器》 1990 [5] 王兆义《可编程控制器的选型问题》上海电器技术 NO2:29—33 [6] 宫淑贞 《可编程控制器原理及应用》人民邮电出版社,2002,163-168 [7] 吴存宏.浅谈 PLC 在全自动洗衣机中运用 .家用电器科技,2000 2002

[8] 廖常初 可编程序控制器应用技术(第四版) 重庆大学出版社 [9] 自动化网论坛,全自动洗衣机 PLC 控制

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