plc毕业设计精装版

宜宾职业技术学院毕业设计基于PLC的糖果包装机的控制系统设计系部自动控制工程系专业名称机电一体化技术班级姓名学号指导教师年11月30日基于PLC的糖果包装机的控制系统设计指导老师：沈涛级机电一体化专业学号：10190姓名：彭莉摘要本文采用的是可编程控制器（PLC）技术来对糖果包装机进行总体的系统设计。本文重要简介了一种基于PLC的糖果包装机的系统设计，详细的描述了运用可编程控制器（PLC）设计开发糖果包装机的过程。重点对糖果包装机的PLC控制规定的选择，对PLC控制系统重要元器件的选择，以及糖果包装机的各功能模块的设计和糖果包装机的重要控制系统的总体设计，确定了糖果包装机的总体构造，由PLC来实现对糖果包装机的总体控制，变频器来实现变频调速，步进电机来实现对糖果的运送问题，传感器来实现对糖果运送位置的检测从而进行开关控制。在PLC控制系统，变频器，步进电机，传感器这些设备的类型选择时，通过对PLC控制系统，变频器，步进电机，传感器性能指标的对比来选择对应的设备。软件设计方面，采用了模块化的编程思想，包括供电模块设计，执行主电机模块设计，包装纸同步控制模块设计。本文所设计的包装机稳定可靠性好，效率高，可实现生产率及糖果尺寸在一定范围内根据需要随选，技术实用，制造工艺先进化，产品节能化，生产过程高度机械化、自动化，外形美观，能在质量优良。并且该机构造简朴，抗干扰能力强，适合于多种环境下进行工作，有广泛的应用前景。关键词：PLC；包装；系统设计PLC-basedsystemdesignedcandypackagingmachine

Author:PengLiTutor:ShenTaoAbstractInthispaper,aprogrammablelogiccontroller(PLC)technologytocandypackagingmachineofanoveralldesign.ThispaperdescribesacandypackagingmachinebasedonPLCsystemdesign,detaileddescriptionoftheofprogrammablelogiccontroller(PLC)candypackagingmachinedesignanddevelopmentprocessFocusonthecandypackagingmachinePLCcontrolrequirementsoption,themaincomponentsofthePLCcontrolthemajorcandybpackagingmachinecontrolsystem designtodeterminethethecandypackagingmachingoverallstructureofthethecandyfromthePLCtoachieveoverallcontrolofthepackagingmachine,thedrivetoachievefrequencycontrol,steppermotortoachievethetransportofcandy,candysensorstoachievethetransportpositiontotheswitchcontroltesting.theplccontrolsystem,inverter,stepperpositiontotheswitchcontroltesting.ThePLCcontrolsystem,invertersteppermotors,sensors,comparisonofperformanceindicatorstoselecttheappropropriateequipment.Softwaredesign,modularprogrammingideas,includingtheprowersupplymoduledesin,moduledesignimplementationofthemainmotorsynchronouscontrolmodulepackagingdesign.Thisarticleisdesignedpackaingmachinestabilityandreliability,efficiency,productivity,andcandycanbeachievedwithinacertainrangeinsizeaccordingtoneedon-demand,technology,practical,advancedmanufacturingtechnology,productenergyconservation,theproductionprocessishighlymechanized,automated,beautifulappearance,ingoodquality.Simplestructure,anti-interferenceability,suitableforavarietyofworkenvironments,awiderangeofapplications.

Keywords:PLC;Packaging;Systemdesign目录1绪论 12糖果包装机系统分析及控制系统总体设计 52.1糖果包装机生产工艺概述 52.2糖果包装机控制规定 62.2.1包装机控制对象分析 62.2.2PLC控制系统方式选择 72.2.3系统运行方式 72.3糖果包装机控制系统重要器件的选择 82.3.1PLC控制器的选择 82.3.2变频器选择 92.3.3步进电机及其驱动器选择 102.3.4传感器选择 123糖果包装机各功能模块设计 133.1供电模块设计 133.2执行主电机模块设计 143.3包装纸同步控制模块设计 164糖果包装机重要控制系统的PLC程序设计 184.1糖果包装机的控制系统设计简述 174.2糖果包装机的功能流程 184.3主电机的PLC控制指令语句 214.4系统仿真 21结论 24道谢 25参照文献 26附录 271绪论近年来，伴随科学技术发展，现代化的生产日益趋向商品化、社会化和国际化。其产品已不单纯是本国的消费，而是要发展出口创汇，逐渐形成外向型的经济。因此产品包装以不也许依托手工操作，因手工包装不仅在速度、指令、卫生条件和花色品种等方面都无法和机械化包装相比拟，现代化的包装机械已超越简朴地模仿人的动作，有许多功能是手工操作主线不能实现的。机械包装的生产能力往往比手工包装提高几倍，十几倍甚至几十倍，无疑这将会更好地适应市场的实际需要，合理安排劳动力，为社会多发明财富。国内糖果技术专家在引进合作，自主独创方面获得了可喜可贺的成绩，在糖果设备方面先后推出充气奶糖生产线，胶体软糖自动线，超薄膜真空瞬时熬煮机组，棉花糖生产线等：包装机械有单扭结包装机，折叠式包装机，高速枕式包装机等。巧克力设备方面有多功能花色巧克力浇注线，巧克力复合制品自动线，巧克力挤出成型线，巧克力迅速精磨机等。多功能是新设备开发的一种重要趋势，由于糖果品种把戏多，更新快，生产厂家对设备的规定是多功能，适应性强。此外，目前新推出的设备大都采用伺服电机，光电跟踪等新技术，使其自动控制能力大大提高。例如一种巧克力复合制品自动线，全线由近20台机组构成，由于不一样品种工艺规定的差异，不仅有个机组自身调整的问题，更有运转过程中各机组之间的速度协调问题，该机组采用一台总变频器来控制各机组的调速变频器。PLC控制系统已经扩展到了诸多工业领域，基于PLC总线的工艺控制计算机。基于PLC糖果包装机的控制系统，规定制造业对市场需求做出迅速的反应能生产小批量，多品种，多规格的多种糖果包装，为了满足这一规定，生产设备和自动生产线的控制系统必须具有极高的可靠性和灵活性，此类PLC控制系统专为在工业环境下应用而设计的，PLC的应用面广，功能强大，使用以便，是现代工业自动化的重要设备之一。巧克力糖果包装机是一款高速糖果包装机械，可用于包装各类块状糖果。PLC控制，袋长即设即切，无需调整空走，一步到位，省时省膜。参数设定以便快捷，故障自诊断功能，故障显示一目了然，能将检测出来的信息通域记忆构件或记忆演算，指令远距离执行机构所规定的动作，如自动剔除不合格品，无料不送袋，断瓶不充填，缺盒不上标等等。高感度光电眼色标跟踪，数字化输入封切位置，使封切位置愈加精确。温度独立PID控制，更好适合多种包装材质。定位停机功能不粘刀，不挥霍包膜。设备消耗的功率小，糖果包装机的包装对象（糖块）的质量小（一般不超过20g），机器的功率重要用于克服摩擦力，因此消耗的功率就小。卫生规定高，糖果包装机必须保证糖果的卫生质量。直接和糖块接触的构件应符合食品卫生规定，且能迅速地分解和组合，形状简朴，便于洗涤。整个设备可以分为三大部分：生产线送糖部分，糖果包装部分，包装纸部分。其总体外观图如图1-1所示。图1-1糖果包装机外观图生产送糖部分直接与糖果生产线相连，通过传送带将糖果送至托盘上，再通过送糖盘将巧克力糖送到钳糖机械手上，包装完毕后由传送带将成品输出。糖送到托盘上后来，接糖杆向下运动，顶糖杆向上运动是糖块和包装自夹在两者之间，然后同步上升，进入机械手，使包装纸成形，通过折边器折一边，由转盘带着机械手旋转，通过托板，是包装纸所有覆盖带糖块的端面上，完毕所有包装。所有控制由软件实现，以便功能调整和技术升级，永不落后。该部分仅可通过一颗糖果，糖果通过此通道过后形成队列,依次从包装入口进入如图1-2所示。1-2糖果包装机卷纸图糖果包装机的自动化程度高，一般都是自动包装机，其构造复杂，自动化程度高，它可以是送纸，切纸，抄纸，理糖，包裹及打糖过程自动完善。易于调整糖块的形状，大小，及包装纸的性能，为使糖果包装机能可靠地工作，糖果包装机均有调整系统和一定范围内的无级变速装置。可以根据需求，对糖果包装的速度进行无极变速，本机还可以自由更换糖果种类（但必须为颗粒状的，其尺寸必须在长95-420mm，宽10-360mm，高5-70mm范围内）。包装纸送纸部分由齿轮机构驱动，拖动包装纸向前运动。包装纸安装于包装纸托盘上，正常送纸时，绷紧的包装纸压迫包装纸刹车，使其在摩擦力的作用下向前运动；缺纸或断纸时，绷力消失，包装纸刹车回到原位置，系统报警。包装纸的位置由色标传感器进行定位，当位置出现偏差时，由控制系统发出指令驱动步进电机进行拖拉包装纸运动，从而实现包装纸的精确定位。如图1-3所示。1-3包装纸卷纸机构图糖果包装部分是周期性的反复动作。整个包糖过程包括如下几种环节：推糖→送纸→包装→喷胶→传送粘合→成品。巧克力糖果包装机工作时诸多动作是间歇性的，采用通过三相异步电机带动齿轮机构提供动力，运用凸轮机构与连杆机构等机械构造配合进行包装、进排糖、送包装纸等动作，有效的保证了控制的速度与精度，使系统紧凑、可靠。并且糖果包装后外形美观，包装纸无明显损伤，扯破，皱褶，机械构造简朴，操作以便，安全，维修轻易，造价低。在包装机开始工作前，通过安装在下料筒后侧的一种传感器控制左、右压紧气缸动作，使左、右同步带压在下料筒两侧的平面上。推进裸糖进入包装主箱体，同步另一端的送纸机构开始工作，将准备好的包装纸通过传送带送入包装主箱体，主箱体在得到传感器和PLC的信号后开始工作，将裸糖包裹，并喷胶进行粘合，最终通过成品传送带将已经包装好的糖果送入成品糖库。2糖果系统分析及控制系统总体设计2.1巧克力糖果包装机生产工艺概述巧克力糖果包装机重要通过一台2.2KW的三相异步电机带动各机械部分完毕包糖的多种动作。糖果包装工艺流程如图2-1所示。喷胶喷胶糖果托盘成品糖包糖机构糖果托盘成品糖包糖机构裸糖推糖机构送糖机构糖果包装纸裸糖推糖机构送糖机构糖果包装纸成品糖库成品糖库图2-1糖果包装机工艺过程图裸糖经流水线抵达糖果包装机，当位于糖果包装机入口处的光电传感器检测到有裸糖到来时，控制推糖机构的电磁阀得电，吸合、下拉推糖机构，与此同步推糖机构动作将糖果送入旋转的糖果托盘中。当糖果进入托盘三个周期后，控制包装纸转动的电磁阀闭合，开始送包装纸。运用色标传感器控制、调整包装纸的位置，当纸位置合适时，包装纸被截断，在包糖机构的作用下，按预先设定的环节，包裹糖果。若纸位置不合适，PLC将发出脉冲信号驱动步进电机对包装纸进行前后拖动，对包装纸位置进行调整。包裹完毕，进行喷胶，粘合之后，糖果经传送带送糖机构送至成品糖库。在传送过程中，由于传送带的楔形挤压作用，糖纸粘合完毕，同步也对其进行了更好的整形。2.2糖果包装机控制规定2.2.1包装机控制对象分析包装机的重要传感器以开关量提供应PLC，作为决策的根据。开关输入量有：（1）启动/停止信号（2）色标信号（3）糖果生产线上行程开关（4）包装后的糖果输送线上的行程开关（5）自动/手动开关（6）变频器复位开关（7）喷胶开关（8）急停按钮（9）色标开关（10）光电码盘（11）速度调整（12）压缩空气开关输出量有：（1）急停指示灯（2）无纸断纸指示灯（3）色标补差信号灯（4）产品过大信号灯（5）强行送纸指示灯（6）色标状态指示楼上（7）喷胶启动状态指示灯（8）步进电机控制器（9）急停控制信号（10）电磁阀1、2输出信号大多是某些开关输出信号，如主电机驱动、步进电机驱动等，这些信号经功率放大驱动对应的包装执行机构。人机界面使用RS-232口进行通讯，变频器使用RS-485口进行通讯。2.2.2控制系统方式选择目前控制系统领域较为成熟的控制技术重要有两种，分别是DCS控制系统和PLC控制系统。PLC控制系统和DCS控制系统相比，用PLC比用DCS，其成本要低某些（大概能省40%左右）。PLC没有专用操作站，它用的软件和硬件都是通用的，因此维护成本比DCS要低诸多。一种PLC的控制器，可以接受几千个I/O点（最多可达8000多种I/O）。假如被控对象重要是设备连锁、回路很少，采用PLC较为合适。因此在糖果包装机的控制系统方式的选择上，采用PLC控制系统。糖果包装机的控制对象相对集中，重要有变频器控运用PLC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、包装纸位置调整、步进电机驱动控制等，因此选择集中控制系统。集中控制系统模型如图所示。各被控对象直接与PLC的I/O口相连接，进行通信、控制。为提高系统抗干扰能力，在硬件方面，交流电源增长滤波装置，输入信号进行光电隔离，并远离强电布线。信号采用屏蔽线传播，采用放射性一点接地等措施，消除、减弱共模和瞬变干扰。控制器控制对象C控制对象A控制器控制对象C控制对象A控制对象B控制对象B图2-2集中控制系统模型图2.2.3系统运行方式糖果包装机的运行，采用自动运行和手动运行方式。与运行方式对应的是停止运行方式。糖果包装机的停止运行方式包括正常停运、临时停运、紧急停运三种。包装机控制规定：手动运行：可以用按钮对包装机的各个部分进行单独控制，便于调机，重要用于故障的检修与恢复。自动运行:按下启动按钮，系统即开始持续、协调、周期性地完毕各包装动作，直到系统接受到停止运行信号。2.3糖果包装机控制系统重要器件的选择系统采用PLC进行集中控制，重要控制对象为一台2.2KW的Y2-IP54系列三相异步电机。该Y2系列异步电动机具有效率高、起动转矩大等特点。电动机比Y系列提高了外壳防护等级为IP54；提高了绝缘等级为F级绝缘，温升作B级考核，减少了电动机的噪声，用负载噪声考核（原Y系列（IP44）电动机用空载噪声考核）。电动机的构造设计合理，外形美观。Y2系列三相异步电动机的冷却方式为IC411，安装尺寸及功率等级完全符合IEC原则和德国的DIN42673原则，与Y系列（IP44）电动机相似。使用条件：环境空气温度不超过40℃；海拔不超过1000m；工作方式为持续运行A1工作制；额定电压为380V；额定频率为50Hz；3kW如下为Υ联结，4kW及以上为△联结。电机的参数如表2-1所示。表2-1Y2IP54三相异步电机重要技术参数型号额定功率满载时堵转电流堵转转矩最大转矩KW转速(r/min)电流(A)效率(%)功率因数(cos)额定电流Ist/IN额定转矩Tst/TN额定转矩TM/TNY2IP542.214305.16800.817.02.32.3重要的控制器件包括：PLC、变压器、变频器、步进电机及其控制器、光电编码盘等。2.3.1PLC控制器的选择合理选择PLC，对于提高PLC在控制系统中的应用有着重要作用。根据分析，以及I/O点数确定并按20%-30%备用量原则，选择了台达DVP-64EH系统。DVP-64EH是一款可扩充的高性能型主机，具有高速度，高性能的小型PLC，应用领域相称广泛。主机具有16KStep程序存储器，最大512点数位扩充，200KH高速计数器，200KHz高速计数器、200KHz脉冲输出（提供伺服定位指令）。其内建RS-232与RS-485两个通讯口，可自行扩充第三个通讯卡。可连接八台类比、温度、定位、计数器等扩充模组。支持PID、PLCEASYLINK(32站)、10,000档案暂存器、187应用指令。支持数位、类比、通讯、存储卡与资料设定器等功能。在本系统中，PLC的重要任务是接受外部开关信号（如按钮、行程开关、继电器等）的输入，判断目前的系统及输出信号去控制接触器、继电器等器件，以完毕对应的任务。2.3.2变频器选择考虑到糖果控制系统对速度控制精度规定较高，负载为2.2KW的三相异步电机，属于轻载。有两款变频器合用与糖果包装机的规定，分别为台达VFD-A型和台达VFD-V型，我选择了容量为2.2KW台达VFD-V型变频器。由于台达VFD－V系列是高性能矢量控制交流马达驱动器。该变频器采用矢量控制技术，从而提高了系统的控制精度和动态响应精度；输出频率在0.1~400Hz且可设定V/F曲线；自动转矩赔偿及误差赔偿；8段预设速度，7段可编程运转；超低噪音，载波可自1~15KHz调整；内建PID回授控制，简易定位功能；睡眠/唤醒功能和零速Holding功能；省能源，有自动稳压功能[18]。如图2-3所示。图2-3台达VFD-V型变频器（左）和台达VFD-A型变频器（右）系统中的VFD-V型变频器的使用V/f开环控制，但通过光电编码器采集电机的实际转速值。变频器通过RS-485口接受PLC的“控制字”命令和转速设定值，或向PLC发送“状态字”和转速实际值。2.3.3步进电机及其驱动器选择步进电机是一种专门用于位置和速度精确控制的特种电机，步进电机的最大特点是其“数字性”，对于控制器发过来的每一种脉冲信号，步进电机在其驱动器的推进下运转一种固定角度，具有惯量低、定位精度高、无累积误差、控制简朴，成本低(相对于伺服)、电机和驱动器不易损坏等特点，非常适合于微电脑和PLC控制。步进电机有步距角、静转矩、及电流三大要素构成。一旦三大要素确定，步进电机的型号便确定下来了。(1)步距角的选择电机的步距角取决于负载精度的规定，将负载的最小辨别率（当量）换算到电机轴上，每个当量电机应走多少角度（包括减速）。电机的步距角应等于或不不小于此角度。目前市场上步进电机的步距角一般有0.36度/0.72度（五相电机）、0.9度/1.8度（二、四相电机）、1.5度/3度（三相电机）等。(2)静力矩的选择步进电机的动态力矩一下子很难确定，我们往往先确定电机的静力矩。静力矩选择的根据是电机工作的负载，而负载可分为惯性负载和摩擦负载二种。单一的惯性负载和单一的摩擦负载是不存在的。直接起动时（一般由低速）时二种负载均要考虑，加速起动时重要考虑惯性负载，恒速运行进只要考虑摩擦负载。一般状况下，静力矩应为摩擦负载的2-3倍内好，静力矩一旦选定，电机的机座及长度便能确定下来（几何尺寸）。(3)电流的选择静力矩同样的电机，由于电流参数不一样，其运行特性差异很大，可根据矩频特性曲线图，判断电机的电流（参照驱动电源、及驱动电压）步进电机在糖果包装机系统中用于糖果包装纸的精确定位，当糖果包装纸位置不合适时，色标传感器发出信号，PLC根据信号发出脉冲给步进电机驱动器对包装纸进行色标赔偿，驱动步进电机前后拖动，不停调整包装纸的位置，保证糖果包装的质量。糖果包装机步进电机保持转矩为12，系统中选用深圳步进电机企业两相步进电机110系列中的2S110Q-03999型步进电机，使用2H1080型步进电机驱动器对其进行驱动。该型电动机的基本技术数据如表2-2所示。表2-22S110Q-03999型步进电机基本技术参数整步步距角（度）静态相电流（A）相电阻（）相电感（mH）保持转矩（）阻尼扭矩（）最大轴向负载（N）最大径向负载（N）1.85.50.79.811.79.7602202H1080型步进电机驱动器是两相双极整半步型步进电机驱动器。它的特点是高性价比，高速力矩大，对应快，光隔离拆分信号输入，静止时自动低功耗运行，锁机电流可调等特点。其供电电压最大可达交流100V，提供电机更好的高速驱动性能；采用双极性恒流驱动方式，最大驱动电流可达每相8.5A，可驱动相电流不不小于8.5A的任何两相双极型混合式步进电机；对于电机的驱动输出相电流可通过DIP开关调整，以配合不一样规格的电机；具有DIP开关可设定电机静态锁紧状态下的自动半流功能，可以大大减少电机的发热；采用专用驱动控制芯片，可通过DIP开关设定整步或半步的驱动控制方式，适合高速大力矩的应用需求；具有脱机功能，可以在必要时关闭给电机的输出电流；控制信号的输入电路采用光耦器件隔离，减少外部电气噪声干扰的影响。2H1080型步进电机驱动器规格参数如表2-3所示。其接线措施如图2-3所示。表2-32H1080步进电机驱动器规格参数供电电压交流60V～100V输出相电流4.5A～8.5A控制信号输入电流6～20mA冷却方式内置强制风冷使用环境规定防止有大量金属粉尘、油雾或腐蚀性气体使用环境温度10℃～+45℃使用环境湿度<85%非冷凝重量1.65Kg图2-4H1080驱动器经典接线图2.3.4传感器选择传感器分为NPN和PNP型。NPN是指当有触发信号时，信号输出线动作于L+这条高电平的电源线。对于NO型，在没有触发信号时，输出线是悬空的；有触发时则发出与L+电源线相似的电平。对于NC型，在没有触发信号时，信号输出线与L+电源线是连通的；当有触发信号后，输出线就悬空了。对于PNP型传感器来说，信号输出线是作用于L-这条低电平的电源线的，系统中PLCs/s端接+24V，故选择NPN型传感器。糖果包装机中，共需要3个传感器：一种色标传感器、一种光电开关、一种行程开关。光电开关传感器位于糖果包装机的入口处，当有糖果到来时，发出信号，并传送给PLC，PLC控制位于传感器附近的推糖电磁阀吸合，推糖机构向下运动，将糖果推入糖果托盘。当糖果进入糖果托盘三个周期后，PLC发出指令，吸合控制糖果包装纸运动的送纸电磁阀，开始送包装纸进行糖果包装。靠近开关传感器位于传送带入口处，用于检测糖果与否合格。当糖果超过设定高度时，抵达行程开关位置，行程开关发出信号给PLC，PLC发出急停信号，整个系统停机，等待操作工人将不合格糖果剔除或技术维修人员进行维修。3糖果包装机各功能模块设计功能概述：该机械用先进的PLC+光电系统——中英文操作屏幕，可自动完毕制袋，充填，封合，计数，打码等工序，该机为组合式包装设备。一部分为数数充填部分，装配有1——12个振动下料盘，可以搭配性的使用其中一种，两个，三个......，另一部分为包装器，自动完毕包装工作，该机可用于包装食品：如糖果。可对物体进行单件或条盒自动裹包，送料，折叠，热封。包装速度可无级调速，更换折级板及少许零部件即可包装不一样规格大小，高矮，宽窄的盒式包装物。3.1供电模块设计图3-1糖果包装机控制系统供电模块电气原理图糖果包装机系统中，设备多，工作电压也不尽相似。三相异步电机工作电压为380VAC，PLC的工作电压为220VAC，人机界面等的工作电压为24VDC，步进电机驱动器的工作为90VAC。如图3-1所示。源由滑线引入电气柜中，通过熔断器后，再经由总进线空气断电器QS后供应系统的控制回路及主电机电路部分。变频器使用380V交流电压以供驱动三相异步主机工作，故直接将三相电源经继电器送入变频器。三相电源的线电压为380V，相电压为220V，因此系统取三相中的A相相电压提供220V交流电压，A相通过交流稳压器后提供应环形变压器和开关电源等设备。环形变压器T2的作用是将220VAC变为90VAC供步进电机驱动器工作。开关电源为系统提供24VDC电压，为人机界面提供工作电压，PLC的输入、输出点提供基准电压。主电路及各分电路均有带有防止过流过载功能的断电器保护装置，保证在系统过载时能及时与三相电源断开，防止设备长期处在过流或过载状态时危及设备安全。220V交流在送入设备之前先通过了稳压设备，防止电压出现大幅波动时，对设备导致危害，提高了系统的可靠。3.2执行主电机模块设计3-2主电机控制电气原理图糖果包装机控制系统中，各机械部分的驱动是由一台三相异步电机提供的。三相异步电机的详细参数见表2-1。如图3-2所示电机的控制电气原理图。三相电源分别通过线路11、12、13接入变频器的R、S、T端子为变频器及主电机提供工作电源。正常工作时，变频器通过RS-485口与PLC通信获得电机工作频率，驱动电机在对应频率在工作。过流和过载时，主电机持续发热，热继电器断开，主电机与电源被切断，立即停止工作。急停时，PLC发出急停控制信号，其对应变频器继电器被断开，主电机停止动作，等待维修人员进行故障排除。为了保证在系统故障时，能及时对电机进行刹车、制动。所谓制动，是指电能从电机侧流到变频器侧，此时电机转速高于同步转速。常用的制动措施是在变频器侧安装制动电阻，将制动产生的能耗以热量的形式消耗掉。△Ｎ=Ｎ１△Ｎ=Ｎ１－ＮＮ１Ｎ１－Ｎ△N100%N=100%NS=转差率：相对比100%N=100%NS=为了保证在系统故障时，能及时对电机进行刹车制动，根据台达变频器技术手册选用了300W70的BR300W070型制动电阻，其详细参数如表3-1所示。主电机在启动之前，应断开不必要的负载，保证主电机轻载启动。按下启动按钮后，电机在变频器的控制下，逐渐提高速度，实现高速运转。若机器出现故障，立即切断电源，并且进行机械制动，保证机器的安全。表3-1中ED%代表电阻值瓦特数及使用的频率。表3-1台达变频器刹车电阻选用参数电压合用马达全载输出转矩KG-M应用电阻规格制动单元制动电阻料号用量制动转矩10%ED%最小电阻值hPkW型式VFDB用量230V32.21.262300W70BR300W070112535为了保证主电机转速的精度，系统中使用了光电编码器采集实际转速值，并将其传送给PLC，再由PLC与变频器进行通讯不停的进行修正。3.3包装纸同步控制模块设计包装纸的传送在糖果包装中相称重要，传送过快或过慢均会导致包装纸位置不合适，影响产品包装质量。在Y06型糖果包装机中，糖果包装纸动作是由三相异步电机带动对应的机械构造来完毕的。在包装纸传送系统中加入了一台步进电机和SICKKT3W-N1116型（NPN）色标传感器，与PLC联动，构成一种闭环系统，实行色标赔偿。当色标探测到包装纸位置不对的时，PLC会向步进电机驱动器发送脉冲，驱动步进电机对其位置进行调整，从而保证包装的质量。步进电机及其驱动器电气原理图如图3-3所示。图3-3步进电机及其驱动器电气原理图步进电机驱动器2H1080的工作电压由变压器T2提供。图FG为接地保护，直接接到PE。PLS口接PLC高速脉冲输出口Y0，DIR口接Y1，FREE接PLC的Y2口。当糖果包装纸位置不合适时，PLC会通过Y0口发出高速脉冲，驱动步进电机前后运动，对包装纸位置做调整。4糖果包装机重要控制系统的PLC程序设计4.1糖果包装机的控制系统设计简述根据国际电工委员会制定的工业控制编程语言原则。PLC的编程语言包括如下五种：梯形图语言、指令表语言、功能模块图语言、次序功能流程图语言及构造化文本语言。PLC的特点有可靠性高、抗干扰能力强配套齐全、功能完善、合用性强易学易用、深受工程技术人员欢迎系统的设计、建造工作量小、维护以便、轻易改造、能耗低等PLC的系统程序赋予的功能接受并存贮顾客程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同步，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。糖果包装机由PLC进行控制，因此，其系统软件的设计实际上就是PLC软件的设计，本次设计使用的软件为SIMATIC200。SIMATIC200为台达电子-可编程序控制器S7-200系列在WINDOWS操作系统环境下所使用之程序编程软件。SIMATIC200除了一般PLC程序的规划及WINDOWS的一般编辑功能（例如：剪切、粘贴、复制、多窗口……）外，另提供多种中/英文批注编辑及其他便利功能（例如：寄存器编辑、设定、文献读取、存盘及各接点图标监测与设定等等…）。S7-200系列的PLC编程语言有三种：梯形图、指令表、次序功能流程图语言，其他编程语言作为可选软件包使用。通过SIMATIC200在WINDOWS环境下对系统进行配置、程序编制、调试和监视，顾客界面以便友好。如图4-1所示为S7-200PLC控制器。图4-1西门子S7-200PLC控制器4.2糖果包装机的功能流程糖果包装机的控制系统程序总体流程图如图4-2所示。总体上论述了糖果包装机的功能流程。NNYNYNYYNYPLC故障程序故障初始化程序手动主电机启动推搪机构动作延时2周期初始化程序送包装纸停止报警故障指示手动程序PLC停止运行警报开始结束设备故障自动手动自动有糖来糖果超高结束图4-2糖果包装机控制系统程序总体流程图PLC与通用计算机控制系统之间的区别是：PLC是专门为工业控制而设计的，而通用计算机是专门为科学计算和数据处理设计的。此外，糖果包装机的PLC控制程序重要有两种模式：自动模式和手动模式，由初始化模块、主电机控制模块、推糖模块、包装纸模块组合构成。自动模式下，控制系统按预先设定的次序依次执行各模块；手动模式下每执行完一模块需要手动操作一次程序才会进入下一模块。控制系统程序总体流程图如图4-1所示。PLCI/O地址分派如表4-1所示。台达DVP系列PLC地址次序以8进制编号。表中列出了输入继电器、输出继电器的分派状况。表4-1PLCI/O分派表输入项目名称对应输入地址输出项目名称对应输出地址编码器A相输入I0.0步进电机驱动器PLS-Q0.0编码器B相输入I0.1步进电机驱动器DIR-Q0.1编码器Z相输入I0.2步进电机驱动器FREE-Q0.2启动I0.4机器复位Q0.3停止I0.5运行指示Q0.4手动/自动I0.6色标赔偿Q0.5色标开关I0.7缺纸断纸Q0.6强行送纸I1.0停止Q0.7压缩空气I1.1送纸电磁阀半功率继电器Q1.0变频器故障I1.2推糖电磁阀半功率继电器Q1.1色标传感器I1.3变频器继电器Q1.2来料检测I1.4压缩空气继电器Q1.3皱纸检测I1.5送纸电磁阀Q1.4断纸开关I1.6推糖电磁阀Q1.5产品过大I1.7压缩空气电磁阀Q1.6复位I2.3变频器故障指示灯Q1.7输入端DC24V的负极接公共端1M、2M。输入开关的一端接到DC24V的正极，输入开关的另一端连接到CPU224或ME223各输入端。输出端DC24V的正极接L+端。输出负载的一端接到DC24V的负极，输入开关的另一端连接到CPU224和EM223各输出端。PLC外部接线图见下图4-2，梯形图见附录。其中包括主控制器CPU224及扩展模块EM223。图4-2PLC外部接线图4.3主电机的PLC控制指令语句表4-2主电机的PLC控制指令语句表名称指令名称指令LDI0.4LDI0.4ANI0.6ANII0.6ANII1.2ANII1.2ANII1.5ANII1.5ANII1.6ANII1.6ANII1.7ANII1.6SETM0.2ANII1.7LDM0.2ANDT0.0ANDI0.6SETQ1.2ANII1.2LDFI0.4ANII1.5ANII0.6ANII1.6ANII1.2ANII1.7ANII1.5ANDT0.0ANII1.6SETQ1.2ANII1.7RSTM0.2RSTQ1.2LDPI0.5ORI1.6ORI1.5ORI1.7RSTQ1.2LDQ1.2OUTQ0.4上述程序对应梯形图将在附录A中给出。其中，M2－自动启动延时寄存器，T0－先吹纸后运行。4.4系统仿真程序启动仿真如图4-1，I0.4为程序启动的启动按钮，当按下按钮I0.4后，程序启动按钮得到信号Q0.4得电，糖果包装机开始运行。图4-1程序启动仿真糖果包装机推糖系统仿真如图4-2为，I1.4为包装机运行按钮，当按下按钮I1.4后，糖果包装机推糖指示得到信号Q1.5得电，糖果包装机开始推糖。图4-2糖果包装机推糖系统仿真糖果包装机送纸运行系统仿真如图4-3，I1.0为送纸运行按钮，当按下按钮I1.0后，糖果包装机送纸指示得到信号Q1.4得电，开始送纸。图4-3糖果包装机送纸运行系统仿真糖果包装机断纸运行系统仿真如图4-4，I2.2和I1.3为断纸运行按钮，当按下按钮I2.2和I1.3后，糖果包装机断纸继电器得到信号Q0.6得电，糖果包装机执行断纸。图4-4糖果包装机断纸运行系统仿真糖果包装机调整运行系统仿真如图4-5，I2.3为调整运行按钮，当按下按钮I2.3后，糖果包装机调整指示得到信号Q0.7得电，糖果包装机执行调整命令。图4-5糖果包装机调整运行系统仿真糖果包装机包装运行系统仿真如图4-6，I2.1为包装运行按钮，当按下按钮I2.1后，糖果包装机包装指示得到信号Q1.0得电，糖果包装机执行包装。图4-6糖果包装机包装运行系统仿真结论通过近两个月的研究工作，通过在书店、图书馆以及在互联网查阅有关资料，理解了糖果包装机的来源与发展过程，并且加深了对糖果包装机运行过程、控制系统的认识，熟悉了可编程控制器在糖果包装机控制系统中的运用。并且，使我将本来所学的知识系统化，理论化，实用化，对怎样使用已经有知识及获取有关资料方面的能力又有了提高。通过这次设计我还认识到无论做什么