曲面印刷机PLC控制系统设计【全套CAD图纸+毕业论文答辩资料】

买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 曲面印刷机 摘要 ： 全自动曲面印刷机所应用 序，不仅可以控制上下料结构和各部件的同步联动而且还可控制其自动对版，提 高对版精度，增强印刷准确率，加快印刷效率，效率达每分钟 300 件。 曲面印刷控制系统由 成，不仅增加了印刷机械的自动化程度，也 大大提高了生产效率。 应用代替了老式三菱重工中大量的继电器、 电磁阀等实体元器件，提高了安全因素，简化了设计空 间，节省了生产成本，降低了维修难度和成本，更为重要的是增强了机械的反应 灵敏和自动化程度。降低了操作者的工作量，提高了工作 印刷效率。 “十二五”期间，我国的曲面印刷机发展迅速 ，信息化发展、原创技术应用也得到了大大的增强。面向“十三五”，在“ 中国制造 2025”的大背景下，曲面印刷机等电气控制机械行业将会迎来一个前 所未有的提速发展，互联网的应用，大数据的共享，将会是一个大的趋势。因 此，这就需要我们对 术进行更加熟练的应用和创新。 关键词： 曲面印刷机； 气控制；自动化 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 is a of to LC to of a of In of LC of 00 of a of is LC to is LC of of a of LC of to of 文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 录 摘要 . . 目录 . 1 引言 . 1 2 全自动 曲面印刷机的介绍 . 2 作原理 . 2 术特色 . 2 成结构与系统工作原理 . 2 内外曲面印刷机发 展现状 . 3 3 上杯控制电机 . 5 电机功率计算 . 5 电机转速确定 . 5 电机型号确定 . 5 4 可编程控制器（ 绍与选择 . 6 本结构 . 6 作原理 . 6 能与特点 . 7 型规则 . 7 号确定 . 8 5 自动控制系统硬件选型 . 9 空泵选型 . 9 气压缩机选型 . 9 风机选型 . 9 频器选型 . 10 纤传感器 . 11 纤传感器的特点 . 11 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 光纤传感器的选型 . 11 速电机的选择 . 12 示器 . 12 示器的 选择 . 12 示器与 连接 . 13 近开关 . 13 电编码器 . 14 关电源的选择 . 14 度调节器的选择 . 14 6 曲面印刷机控制系统与外围设备设计 . 16 机控制电路的设计 . 16 自动曲面印刷机电气布件图 . 17 自动曲面印刷机电气连接图 . 18 器控制柜的设计 . 19 作台的设计 . 20 7 梯形图设计说明 . 22 8 总结 . 30 参考文献 . 31 致谢 . 32 附录 A . 33 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 1 1 引言 随着商品经济尤其是包装品业的快速发展，曲 面印刷的需求也日益增加，新型产品和新型印刷也日新月异，突飞猛进。包 装印刷业迎来了一个蓬勃发展的井喷期，在印刷业的市场份额中也占据了举重若 轻的地位。纵观“十二五”期间，我国的印刷机械行业实现了机器产品的换代升 级，结构组织更加精准科学，分门别类更加齐全，实现了高、中、低不同层次的 高 低搭配，最大化的发挥各类机器的优点。尤其是民营企业的快速发展，一方面 通过市场竞争，不断提高印刷机械的技术水平，新产品的更新速度大大提高。另 一方面民营企业发挥自身能动性，积极出口海外，展现了民族工业的实力。未来 “十三五时期”，以大数据，大网络为依托的具有高度信息含量的印刷机械将成 为未来发展的趋势。 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 2 2 全自动曲面印刷机的介绍 作原理 全自动曲面印刷机的 心轴上套有内轴套和外轴套，通过导杆联接的 版辊和周向调节斜齿轮装置套在外轴套上。心轴销穿过 心轴并与心轴固定，其两端分别穿过内外轴套 上的孔，心轴销与周向调节斜齿轮装置滚动。 内轴销与内轴套和版辊固定。各色版辊在转印橡皮布上获得套色再通 过模把，把图案文字承印在物体表面 2。 术特色 1. 应用涡形凸轮间歇传动机构驱动八工位料盘。 2. 主机采用单一传动链，通过一台电机来驱动各 部位，使之同步转动。 3. 用偏心使机构调整大墨辊与版辊以及版辊与大 胶辊间的压力。 4. 版辊和墨辊箱卫星式的分布，实现了图案的套 印。 5. 光电编码器的引入应用，实现了部位气动元件 电磁阀精准的时序控制。 6. 为了防止印刷过程中上杯失败，油墨污染模头 ，应用 了无杯不印快速控制技术。 7. 在版辊上应用 光树脂版，用来调整安装位置。 8. 制的两个步进电机对版辊圆周方向和轴向的 回转进行实时调整，通过 感器采集图像信息，分析色标位置误差，快 速消除误差，实现精确快速对版。 成结构与系统工作原理 如下图所示为曲面印刷机的整体结构分布，其 系统组成如下所示 1： A：大胶辊周围分布着六组版辊和墨辊箱 2，墨辊箱内布置着大墨辊 (23)组成的传墨辊系。 B：主传动链与轮转机构上的版辊 (1)、大胶辊 (4)、墨辊箱内的传墨辊系相联一起作同步运转。 C：八工位料盘 (6)上右工位为上杯工位，其正前方安装了一个四 螺头上杯机构 (61)；上工位为前处理工位 3，其下方安装了一个电火花处理器，上方安装 了一条驱动平皮带 4；左工位为印刷工位，该工位大胶辊 (4)与模把 (5)接触对滚印刷图案 5；下工位为下杯工位，其前方安装了一条真空 吸附接杯皮带 (33)。 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 3 D：光电编码器 (8)安装在主传动链上 6。 图 2面印刷机整体布局图 内外曲面印刷机发展现状 1. 如下图所示为某国产曲面印刷机，该型机器增 加了几项新的技术： 1) 用制 7。 2) 配备了自动倒换三块。 3) 增加了六块橡皮功能。因此，该型机器具有操作简单、安全可靠以及 可自动显示检测故障并显示处理办法的优点。“电脑记忆数控调墨”这一新型技 术的运用使得机器能够准确自如的增减油墨的使用量，致使印刷机械运行工作长 期不跑色，更为重要的是通过自身存储设备记录印刷产品时使用相关油墨的各项 数据，使产品在下次印刷相同产品时可快速调用先前储存数据，自动调墨，方便 快捷。 图 2产曲面印刷机 2. 如下图所示为某国外公司生产的曲面印刷机， 该型 曲面印刷机 可在瓶盖、刚性和柔性的圆管 、以及圆棒上进行六色胶印 8。其特点有： 1) 整套设备耐用买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 4 且工作效率高，能够保证印刷质量。 2) 芯棒抽吸可配置 16 或 20 根芯棒。 3) 印刷辊组由两个加墨辊组成，一起为版辊加墨。 4) 中心辊上可以用 1块、 2块或 4块橡皮布对制盘上相关部件进行设置，该机器配 备了光学印版对中技术装置。 5) 印刷单元能够灵活的前后移动并能够精确快速复 位，便于清洁、维护。 6) 可更换橡皮布。 7) 墨辊配备了清洗装置。 8) 印刷辊组配备了清洗装置。 9) 电子加墨控制的应用。 10) 通过两台电机的电子轴线控制实现印刷单元与 工件输送 装置的同步。 11) 该设备可从一侧进行调节。 12) 整台设备可与连续生产线连接。 图 2大利卡夫公司生产的 型六色曲面印刷机 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 5 3 上杯控制电机 主电机选则变频调速电机：功率 定电流 19A 型号为 电机功率计算 最大工作速度 V 为 300/盘运动时间最短为 八工位料盘最大角速度 W=8（ 45 /9。 可以认为八工位料盘为空心圆柱体 = * ( 2R - 2r )*L=1500 八工位料盘的驱动扭矩 T=1/2*M( 2R + 2r )*W=45N*M 大胶辊角速度为 20量计算为 M=20动惯量 I=2m 大胶辊驱动扭矩 T=I*M=50N*M 因此总驱动扭矩 T=45+50=95N*M 假设机械传动效率为 要求电动机输出扭矩至少为 100N*M 根据功率扭矩转速公式 T=9550*P/N N=600R/=100N*M P=T*N/9550=虑到输出功率冗余及其他各种因素，因此额 定功率应大于 电机转速确定 首先齿轮箱减速比为 2/111，其次由于技术要求为每分钟印刷 300 个杯子，故间歇机构需要达到每分钟 300 次周期旋转运动，这要求电动机的最高转速应大于 600 转。 8 级电动机磁极转速为 750 转，由于电机采用异步电动机，所以其实际转子转速为 720 转。 通过查阅相关手册，我们选择功率为 三相异步电动机 12，该电机可通过运用变频器进行大范围调速，因此选择 “ ”异步变频调速电机输出最大转速为 720R/ 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 6 4 可编程控制器（ 绍与选择 可编程序控制器 称作可编程逻辑控制器 它是一种可存储其内部程序的存储器，采用特点的采用单一的编写 程序（ 用来执行逻辑运算、定时、顺序控制、计数与算术操作等指令，并 通过数字或模拟式输入 /输出来控制各类型的机械。 本结构 可编程逻辑控制器从其内部结构来说，就是一 个微型计算 机，其内部硬件组成有以下部分构为： 1. 电源 2. 存储器 3. 中央处理单元 (4. 通信模块 5. 功能模块 如计数、定位等功能模块。 6. 输入输出接口电路 作原理 当可编程逻辑控制器（如图 4工作过程一般可分为三个阶段 13： 图 4编程逻辑控制器 1. 输入采样 2. 用户程序执行 3. 输出刷新。这三个工作阶段通常称为一个扫描周期。运行过程就是可编程逻辑控制器内 的 复执行这三个工作阶段。 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 7 能与特点 1. 编程简单， 易于操作 2. 性价比高 3. 系统的设计、安装、调试工作量少 4. 安全性能高，抗干扰能力强 5. 硬件配套齐全，适应性强 6. 维修工作量小，维修方便 型规则 1. 合理的结构型式选择 要有整体式和模块式两种结构型式 14。 从价格因素考虑，整体式 对于模块式而言占有较大优势，整体式的空间体积也相对更小，因此在小型控制系统中 一般首先考虑运用整体式。但一些较为复杂的控制系统一般选用模块式 2. 正确的安装方式的选择 集中式不需要设置驱动远程 I/O 硬件 15，因而系统反应 快、成本低；远程 I/分散安装在现场 装置附近，适用于大型系统；由多台设备 成的联网，既可相互交流并载，亦可分开单 独控制，在运用小型，须附加通讯模块。 3. 响应速度 作为工业自动化的通用控制器，对于不同程度 的需求，我们应该慎重选择响应速度。当需要跳转使用不同档次 ，应该选用具有： 1) 高速 I/ 2) 具有快速响应模块 3) 具有中断输入模块。 4. 系统运行的可靠性 一般系统的 靠性相对而言容易满足。但对可靠性要求很 高的系统，我们应考 虑是否采用热备用系统或冗余系统。 5. 机型的统一性 机型统一有以下三方面优点： 1) 机型统一，模块间可相互拼装备用，方便零部 件的采购和管理。 2) 机型统一，功能和使用方法的统一，有利于技 术力量的传承和技术水平买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 8 的提高。 3) 机型统一，外部设备通用，易于联网共享资源 ，且 ,配上计算机后可形成一个多级分布式控制系统。 型为 “ 结构： 64 个 I/O 基本单元、 继电器、输入输出 24V 的直流电源。 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 9 5 自动控制系统 硬件选型 空泵选型 真空泵主要为八工位料盘上的 C 前处理， E 印刷， A 上料等提供真空源吸气，根据设计要求，参数为： 1. 抽气速率 4 升 /秒 2. 极限真空 63. 转速 1440R/4. 进气口直径 195. 泵油温升 45 6. 电机功率 7. 噪音 70 5空泵 气压缩机选型 在整个印刷机工作中，空气压缩机的作用是为 各部分吹气装置提供气源 16。根据设计及技术性能要求，我们选择空气压缩 机型为 开山 0。其主要参 数为：型号： 0（如下图所示） 型式 :双列 V 型两级级差活塞式 冷却方式 :风冷 排气量： 3/ 额定压力： 缩机转速： 1000( 电机功率： W) 外形尺寸为： 1650 图 5气压缩机 风机选型 抽风机的主要作用为当杯子从下杯工位下 来时能够稳稳当当的吸附在皮带买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 10 上，且在传输过程中不会移位滑落。抽风机一 般安装在箱体内，其产生效果的原理是：空气流动越快，压力越低。这样，在抽 风机运转下，产生瞬间负压，杯子就能牢牢的吸附在皮带上。 设杯子质量 M=20G，杯底半径 D=根据 P=F/S 得，杯子吸附在皮带上的最小压强 P= 图 5风机 频器选型 印刷机所需变频器的主电机功率为 定工作电压为 380V,额定电流为 19A，综合考虑国内性价比较高的的变频器为汇川 的产品且变频器选择型号为“ 汇川 10变频器最大输入电流 大输出电流 配电机为 11其端子详解图如图 5示。如图所示端子有 1 正传运行 /停止、 3 异常复位、 4 外部异常。 图 5 川 子详解图 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 11 纤传感器 纤传感器的特点 光纤传感器的精度比较高，物体经过时，当光 线切断这时就会有信号输出。 光纤传感器的优点： 1. 灵敏度较高。 2. 良好的安全性。 3. 轻细柔韧便于安装埋设。 4. 使用寿命长，传输容量大。 纤传感器的选型 选取正确的传感器对于印刷机能否快速灵敏的 检测出是否有印刷物品十分重要。可以避免墨料不必要的损失并且保 护机器不被污染腐蚀。因此这就需求传感器传输迅速，反应灵敏。由于光 纤的电阻小，传输快，熔点高。所以，光纤传感器越来越受到制造 商的青睐。如图 5示为某型光纤传感器。 图 53光纤传感器 欧姆龙 光纤传感器的相关参数 如下： 安装方式：对射型 电压类型：直流 6出方式：三线制（ 检测距离： 5M 工作温度： +55 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 12 速电机的选择 主机控制系统主要使用两个调速电机，其分别 安装在下杯传输皮带和下杯吸附皮带处。 为了保证电动机能够提供足够的动力，在这里 我们取电 动机的功率 P 为100W,根据公式回推可得出相对预紧力 540N。 如下图所示为某型号电动机，在这里我们设计 电动机的主要参数为： 功率为： 100W 电压： 380V 转速： 1400R/ 外形尺寸； 1801151407。 列三相电动机具有优良的起动和运行特点， 加之其结构简单，使用、维修方便，因而适用于拥有三相电源的小型机 械。 图 5速电机 编程显示器的主要功能是显示 印刷机的转速以及印刷杯子的速度。将 9 芯通讯口和个人计算机的 9 芯通讯口用通讯电缆接起来可下载画面数据，用 接起来可与 讯。调试当中，可以用小尺寸螺丝刀来旋转显示器 背面右侧的对比度调节电位器以此调整液晶屏的对比度，直至合适为止。 图 5买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 13 示器与 前可以和三菱 列 讯，通讯口为 编程口。三菱 列 行通讯接口采用了 9 针通讯口。以下为示器与 连接的项目和内容，如表 5示。 表 5项目 内容 9针通讯口 编程口 缺省通讯参数 960071号号 1局 通信距离（最大） 70米 通讯方式 电缆型号 须用此专用线缆） 开关量对应地址 字量对应地址 近开关 根据工作条件和印刷机所需动作我们选用 “欧姆龙公司 ”接近开关。如下图所示，手轮插入开关 自动动作的停止都由手轮旋转控制。 接近开关的技术参数如下： 检测距离： 510% 设定距离： 0 4应答频率：直流 200作环境： +60 便准检测物： 12*12*18 图 5近开关 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 14 电编码器 在本次曲面印刷机的设 计中，根据工作要求可选用增量式光电编码器 。增量式编码器的输出方波脉冲为 A、 B、 Z 相三种。其中 A、 B 两组脉冲用来判断旋转方向，其相位相差 90， Z 相的每一个脉冲都用来基准点定位 19。但缺点是无法输出其轴所转动的绝对位置信息 。 如图 5示为 司的 40 编码器。 图 5电编码器 关电源的选择 由于在全自动曲面印刷机中需要应用 部分电子元件提供电源 20，因而必须选取可提供直流电源的开关电源，用 以给电磁制动器等电器提供电源。根据所用电器的综合考虑，我们选用上海翔惠 电子有限公司型号为“ 开关电源。如图 5示，该电源的输出电流为 出电压 24V，功率 60W，效率 86%。 图 5率开关电源 度调节器的选择 如图 5示为某型号无极调速器，该调速器 自带电源反接保护与控制电压过压保护，并用一根 20A 的快速熔断陶瓷保险丝用以保护。 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 15 图 5极调速器 主要技术指标 : 1. 工作电压 : 2. 控制功率 : 最大电流 15A） 3. 静态电流 : 机状态） 4. 空比： 0%5. 率 ： 15. 控制电压 ： 0电压控制型，可以用 接控制电机的速度） 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 16 6 曲面印刷机控制系统与外围设备设计 机控制电路的设计 主电机 三相异步电机， 采用电压为 380V 的三相交流电源， 在过热保护 输出交流电抗器 作用下实现了与变频器输出端子 U、 V、 整机主要由主电机 供动力源对印刷机进行顺序同步控 制；空气压缩机各部分吹气装置提供气源， 完成各个操作动作；真空泵 为间歇回转料盘提供负压力，使八工位料盘的各个工位上 的杯子在相关操作时能够有效的吸附在其模把上，不会脱落；为了使杯子在下杯 工位能够准确的运送到干燥箱皮带上，在设计中需要在下杯机构的传输皮带上安 装电机，如图所示为电机 6、 别是副机部分各个机构所用的电动机，分别 由开关 制，可进行：料杯上料传输、干燥、下料传 输等操作，完成所需要的相关加工处理。 全自动曲面印刷机的电气控 制原理图如图6示。 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 17 图 6气控制原理图 自动曲面印刷机电气布件图 电器位置图反映了各电器元件的实际安装位置 。图 6示为全自动曲面印刷机的电器位置图。 C 100m m1 00控柜电器布置图 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 18 自动曲面印刷机电气连接图 从图中 6示，我们可以得到各电器设备的各元件空间 位置和接线情况，可在安装或检修时对照原理图使用。 电气连接图是根据各个电器经过合理性，经济 性布置之后制图而成的，如图6接线图是根据图 6器原理图绘制的。它清晰的表现了机车电器 设备与各个单元之间的接线 关系，并明确的标注出了其外部接线所需的数 据。因此根据此接线图我们就可以对机床电器设备进行总装 接线。而对于稍微复杂的一些电器设备，当其电器安装板上的元器件较多时，可 画出安装板的接线图进行接线。对于简单设备仅画出接线图就可以了。实际工作 中，接线图常与电器原理图结合起来使用。 缆示器上料电磁阀 卡杯电磁阀拉杯电磁阀 推杯电磁阀气连接图 全自动曲面印刷机电气连接图清晰的表现了电 器设备中电源进线、按钮板、行程开关、照明灯、电动机与机床安装板接线 端之间的连接关系，表 6供了连接线所采用包塑金属软管的直径和长度、连 接导线的根数、截面积及颜色。 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 19 表 6连接线材料名称 连接线的尺寸 连接导线的尺寸 连接线的位置 包塑金属软管 201M 1 1黄绿 )+ 7 1） + 1 1 ) 塑金属软管 203M 3 黑 ) 1 黄绿 ) 7、 塑金属软管 101M 3 1 ) 电器柜中元件 包塑金属软管 103M 1 1 )+ 1 1 ) 塑金属软管 103M 1 1 )+ 1 1 ) 塑金属软管 153M 3 1 ) 塑金属软管 101M 1 1 ) A、 文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 20 器控制柜的设计 电气控制柜是用来布置摆放电器元件的柜子， 图 6示为电器柜设计 。 图 6器控制柜 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 21 作台的设计 如图 6示为操作台设计。 ? 3020010010 0 030技术要求 1、示器背部外壳的上下侧面各有两个方形固定孔，使用安装螺钉将 其固定在安装孔上。 2、用通许电缆连接显示器及接入220、表面防锈处理，喷塑或烤漆，灰白色，外形美观大方。890370905050 50? 2270 70 50808060466810083? 22 . 自动曲面印刷机的 操作台 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 22 7 梯形图设计说明 如图，当电源开关 合，由于按钮 常闭按钮，所以主电机 开触点闭合自锁，接着操作电源指示灯亮， 盘内风扇开始运转 。 常闭按钮，在正常的情况下，电动机 电， 开触闭合，正常的情况下由于按钮 常闭， 常闭触点，所以空气压缩机 电 ， 开触点闭合自锁，这一步也是实现非常停止 的。 按下真空泵运转按钮， 合，因此真空泵 电以及对应输出端子 电，常开触点 合自锁。 随即常开触点 合真空泵运转指示灯 。 由前面所述 电了，在正常运作的情况下，印刷机过载开 关 杯机构四螺头过载开关 子供给异常开关 子排出异常开关头模棒异常开关 是闭合的，因此对应的电机 6、 得点并且相应的自锁，这时 电，这些都是在异常的情况下断开的程序 。 当接近传感器得知手轮已插入后，手轮插入确 认开关 合，电机电，常开触点 合，这时电机 电。 调整