PLC与变频器在液晶面板厂自动化生产线上的应.ppt

PLC与变频器在液晶面板厂自动化生产线上的应用,学生姓名： 陈浩（机电0932）、王亚平（自动化0934）、夏俊（自动化0934） 小组： LG 设备 机构工位 指导人： 曾一聪 、陈英 、陶伟,长沙民政职业技术学院毕业论文（设计）,PLC与变频器在液晶面板厂自动化生产线上的应用 摘要： 随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，交流调速取代直流调速已成为现代电气传动的主要发展方向。通用变频器以及可编程控制器以其优越的调速和起保停性能、高效率、高功率因数和显著的节电效果而广泛应用于大、中型交流电机等，被公认为最有发展前途的调速控制。在LG公司PLC与变频器调速是很常见的，不管是在PCB还是在机构回路。,第1章 概述 1.1系统功能设计分析-4 1.2系统设计的总体思路-5 第2章 PLC与变频器 2.1可编程控制器介绍 -6 2.2可编程控制器选择-8 2.3 PLC编程原则-11 2.4变频器的介绍 -17 2.5变频器的选择 -17 第三章 PLC与变频器在液晶面板厂自动化生产线上的具体应用 3.1调速的重要性-19 3.2 PLC与变频器在PCB工位的应用-19 3.3 PLC与变频器在机构工位的应用-21 3.4 PLC与变频器在回路工位的应用-22 第四章 总结 4.1 结束语-23 4.2参考文献-24 第五章 附变频器、PLC七段调速程序与解释-26,第1章 概述,1.1 系统功能分析 随着电力电子技术以及控制技术的发展，交流变频调速在工业电机拖动领域得到了广泛应用；可编程控制器PLC作为替代继电器的新型控制装置，简单可靠，操作方便、通用灵活、体积小、使用寿命长且功能强大、容易使用、可靠性高，常常被用于现场数据采集和设备的控制；组态软件技术作为用户可定制功能的软件开发平台工具，可实现显示电机转速，可实现远程调速控制，在PC机上可开发友好人机界面，通过PLC可以对自动化设备进行“智能”控制。在此，本次设计就是基于PLC的变频器调速系统。将现在应用最广泛的PLC和变频器综合起来主要功能实现了变压变频调速。电机的正反转，加减速以及快速制动等。因此，该系统必须具备以下三个主体部分：控制运算部分、执行和反馈部分。控制运算主要由PLC和变频器来完成；执行元件为变频器和电机；反馈部分主要为速度反馈。,第1章 概述,1.2 系统设计的总体思路 系统主要由三个部分构成，即可编程逻辑控制器件PLC、变频器和电机。首先通过设置给定输入给PLC，再通过PLC控制变频器，再经由变频器来控制电机，随后将电机的转速反馈给PLC，经比较后输出给变频器从而实现调速。 具体如下图所示：,第2章 PLC与变频器,2.1可编程控制器介绍 可编程控制器简称PC（英文全称：Programmable Controller）,它经历了可编程序矩阵控制器PMC、可编程序顺序控制器PSC、可编程序逻辑控制器PLC（英文全称：Programmable Logic Controller）和可编程序控制器PC几个不同时期。为与个人计算机（PC）相区别，现在仍然沿用可编程逻辑控制器这个老名字。,1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义： “PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。,第2章 PLC与变频器,2.2可编程控制器选择 在PLC系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是PLC工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。PLC及有关设备应是集成的、标准的，按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则选型所选用PLC应是在相关工业领域有投运业绩、成熟可靠的系统，PLC的系统硬件、软件配置及功能应与装置规模和控制要求相适应。熟悉可编程序控制器、功能表图及有关的编程语言有利于缩短编程时间，因此，工程设计选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围确定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定PLC的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。,第2章 PLC与变频器,第2章 PLC与变频器,如 S7-200 PLC。 S7-200 PLC CPU的外形模型图,S7-200有5种CPU模块、6个有12种工作方式的高速计数器和两点高速计数器/和脉冲宽度调制器、直接读写的模拟量I/O模块、先进的程序结构、灵活方便的寻址方式以及程序化的PID编程控制。强大的通讯功能，它支持多种通信协议。价格是它在所有品牌在同一功能区内很有竞争力的。最重要的是它还提供了完善的的网上支持。这些都为实现本系统的设计提供很好的条件和方便。例如，高速计数器可以用来测速从而实现速度反馈。,第2章 PLC与变频器,第2章 PLC与变频器,2.3 PLC编程原则 PLC编程应注意以下基本原则。 1） 外部输入/输出继电器、内部继电器、定时器、计数器等软元件的触点可重复使用，没有必要特意采用复杂程序结构来减少触点的使用次数。 2）梯形图每一行都是从左母线开始，线圈接在最右边。在继电器控制原理图中，继电器的触点可以放在线圈的右边，但在梯形图中触点不允许放在线圈的右边。如图1所示。,第2章 PLC与变频器,3）线圈不能直接与左母线相连，也就是说线圈输出作为逻辑结果必须有条件。必要时可以使用一个内部继电器的动断触点或内部特殊继电器来实现。参见图2所示。,第2章 PLC与变频器,4）同一编号的线圈在一个程序中使用两次以上称为双线圈输出。双线圈输出容易引起误操作，这时前面的输出无效，只有最后的输出才有效。但该输出线圈对应触点的动作，要根据该逻辑运算之前的输出状态来判断。如图3所示，由于M1双线圈输出，所以，M1输出随最后一个M1输出变化，Y1随第一个M1线圈变化，而Y2随第二个M1输出变化。所以，一般情况下，应尽可能避免双线圈输出。,第2章 PLC与变频器,5）梯形图程序必须符合顺序执行的原则，即从左到右，从上到下执行，如不符合顺序执行的电路不能直接编程，例如图4所示电路不能直接编程。,第2章 PLC与变频器,6）梯形图中串、并联的触点次数没有限制，可以无限制的使用，如图5所示。 7）两个或两个以上的线圈可以并联输出，如图6所示。,第2章 PLC与变频器,第2章 PLC与变频器,2.4变频器的介绍 变频器的英文译名是VFD（Variable-frequency Drive），这可能是现代科技由中文反向译为英文的为数不多实例之一。（但VFD也可解释为Vacuum fluorescent display，真空荧光管，故这种译法并不常用）。变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源的频率和幅度的方式来控制交流电动机的电力传动元件。变频器在中、韩等亚洲地区受日本厂商影响而曾被称作VVVF（Variable Voltage Variable Frequency Inverter 2.5变频器的选择 正确选择通用型变频器对于传动系统能够正常运行时至关重要的，首先要明确使用通用变频器的目的，按照生产机械的类型、调速范围、速度响应和控制精度、启动转矩等要求，充分了解变频器所驱动负载特性，决定采用什么功能的通用变频器构成控制系统，然后决定选用哪种控制方式最合适。所选用的通用变频器应是既满足生产工艺要求，又要在技术经济指标上合理。若对通用变频器选型、系统设计及使用不当，往往会使通用变频器不能正常的运行、达不到预期目标，甚至引发设备故障，造成不必要的损失。另外，为了确保通用变频器长期可靠的运行，变频器的地线的连接也是非常重要的。,第2章 PLC与变频器,变频器在调速系统中的优点： 1控制电机的启动电流； 2降低电力线路的电压波动； 3启动时需要的功率更低； 4可控的加速功能； 5可调的运行速度； 6可调的转矩极限； 7受控的停止方式； 8节能； 9可逆运行控制； 10减少机械传动部件。,第三章PLC与变频器在液晶面板厂自动化生产线上的应用,3.1 调速的重要性 在自动化生产线上速度的改变是很重要的。如在液晶面板生产线上，生产一个大面板和一个小面板的的单位时间就不同。如果一位追求速度效率，这样对设备的损耗非常大，容易造成设备故障。但速度太慢又效率低下。所以在生产不同的面板时一个合理的速度是很重要的，而速度的改变就需要通过PLC与变频器的调速系统。 3.2 PLC与变频器在PCB的应用 PCB工位的介绍 PCB工位的任务是将液晶玻璃面板上的TAB（柔性电路板）和一块PCB进行贴合。PCB工位有两个本压榨和两个假压榨部分，假压榨部分是在PCB那金色的部分（也就是我们俗称的金手指）贴ACF（导向性导电胶卷），本压榨是在那贴有ACF的PCB与玻璃面板的TAB压榨贴合，工程条件为370度左右和3.7个左右大气压强。PCB工位是这几个工位线最短的，但是设备是极其复杂，如PLC，传感器，机械手臂，气缸，马达，触摸屏等。,第三章PLC与变频器在液晶面板厂自动化生产线上的应用,在PCB应用: 在PCB工位有好多地方都用到过PLC与变频器的调速系统，如BOX投入的整列皮带，假压受台和本压受台，还有各种移栽机，本压TABLE等等。在这里我说一下BUFFER排出移栽机。BUFFER排出移栽机功能是将压好的面板从PCB贴附机里排出来。控制BUFFER排出移栽机调速系统的主要有PLC（三菱Q系列），变频器，伺服电机。在这里一个最令人头疼的设备故障就是BUFFER排出移栽机QD75 ，原因就是光纤尺有异物，而异物就是从机器在快速运行中产生的，所以解决方法擦拭异物的同时改变速度也很重要。而改变速度就要通过该调速系统，首先在触摸屏里输入一个速度数据，也就是给定速度，然后PLC再输出一个指令给变频调速系统，然后再控制伺服电机。这样就完成了速度的改变。,第三章PLC与变频器在液晶面板厂自动化生产线上的应用,3.3 PLC与变频器在机构的应用 在LG几乎所有的机械设备都是用三菱Q系列PLC来实现控制的，下面就在升降机上的应用做下简单的介绍！ 利用三菱Q系列PLC对升降机的控制实现了全自动工作。 升降机在工业自动化生产中得到了广泛的应用，在工业控制中一般都是用绿色做为上升按钮，红按钮做为下降按钮，黑色旋钮开关一般是作为手动自动选择等等。根据升降机的动作过程，首先要了解升降机结构组成，根据要求设计出升降机的控制程序。 升降机是通过汽缸、感应器、电磁阀和PLC来实现整个工作过程的。首先是当感应器感应到托盘快到达升降机时，升降机PM驱动旁边阻挡器上升，当感应器感应到托盘完全进入升降机后PM停止，汽缸进气带动升降机上升，如果感应已到达上升位置时此时阻挡器下降PM驱动，将托盘排出。在当感应到托盘被完全排出以后汽缸气流方向改变（汽缸的气流方向是通过电磁阀来控制的）升降机下降，这就完成了一个上升下降周期。在这当中每个感应器所感应到托盘到达都是PLC的输入信号，每个电磁阀动作和PM驱动都是PLC的相应输出。所以PLC是升降机完成上升下降动作不可缺少的东西，在整个升降机中起着不可替代的作用。,第三章PLC与变频器在液晶面板厂自动化生产线上的应用,升降机手动动作：当感应器感应异常时需要手动操作，此时必须将黑色旋钮开关打到手动位置再按相应的按钮进行上升、下降、阻挡器上升下降、PM驱动动作，不同升降机手动上升或下降的有不同的方式，小型升降机只有直接上升下降一种方式，大型升降机分JOG上升下降和直接上升下降两种方式，JOG移动的速度缓慢，可以精确定位。 3.4 PLC与变频器在回路的应用 在回路工位中，马达驱动和机械手臂速度快慢是通过PLC和变频器一起进行调速的，变频调速系统提出了一种基于PLC的模糊控制策略实现方法。在LG公司首先对基于PLC模糊控制的变频调速系统进行总体设计，然后重点进行工控机与PLC以及PLC与变频器之间的通信程序设计。通过电机来达到控制速度的大小。系统采用PLC模糊控制既保留了PLC的可靠、灵活、适应能力强等特点，又提高了控制系统的智能化程度和系统的静动态特性。,第三章PLC与变频器在液晶面板厂自动化生产线上的应用,在每条线条的后工程工位上，都装有感应器，感应器连接了不同的汽缸和电磁阀进行控制机器的位置，传输的信号都来源于上位电脑，上位电脑连接了PLC控制系统，大多数的马达连接变频器，变频器通过改变频率大小来控制转速，一般的马达都是伺服马达.在线体生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。PLC使用了配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制；运动控制方面，PLC采用了圆周运动或直线运动的控制来驱动伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。托盘在线条上正常运行时，变频器把频率降低，转为中速，马达带动皮带中速运转，当托盘出现异常故障时，感应器接受到信号，传给上位电脑，在传到PLC，PLC系统传送信号给变频器，变频器改变频率，马达转为低速，区域皮带缓慢运转或停止运转，蜂鸣器报警。每次的信号转换都能从触摸屏上读出来，技术员根据PLC信号显示灯或触摸屏显示的信号读出故障点快速的处理。,第四章 总结,4.1 结束语 本文章旨在介绍PLC与变频器的调速系统,让人们进一步去了解和认识PLC，变频器，以及PLC的一些编程原则。而通用变频器以及可编程控制器以其优越的调速和起跑停性能、高效率、高功率因数和显著的节电效果而广泛应用于大、中型交流电机等，被公认为最有发展前途的调速控制。 此次毕业设计能够顺利完成，我得到了老师和同学的帮助和支持，在此向他们表示