（机械制造及其自动化专业论文）plc在自动化纸袋糊底机控制中的应用与研究.pdf

t h e a p p l i c a t i o na n ds t u d yo ft h ef u l l a u t o m a t i cr r o d u c tl i n eo f s t i c k sb o t t o mb a g m a k i n gm a c h i n ec o n t r o lb a s e do n p r o g r a m m a b l el o g i cc o n t r o l l e r b y z h u y o n g d i b e ( l a n z h o uu n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g y ) 2 0 0 2 at h e s i ss u b m i t t e di np a r t i a ls a t i s f a c t i o no ft h e r e q u i r e m e n t sf o rt h ed e g r e eo f m a s t e ro f e n g i n e e r i n g m e c h a n i c a lm a n u f a c t u i n ga n da u t o m a t i o n i n t h e g r a d u a t es c h o o l o f l a n z h o u u n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g y s u p e r v i s o r p r o f e s s o rh o u y u n f e n g a p r i l ，2 0 1 1 兰州理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所 取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的 法律后果由本人承担。 作者签名 也也 日期：击，年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文 被查阅和借阅。本人授权兰州理工大学可以将本学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存 和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密嘭 ( 请在以上相应方框内打“4 ) j ， 作者签名龟习乙越复日期：切年月日 导师签名：彳鸣毛造丰 日期：如jj 年6 月易日 i 目录 摘i ；8 邑i a b s t r a c t i i 插图索引 附表索引 第1 章绪论1 1 1 引言1 1 2 国内外研究现状l 1 3 本课题研究的主要内容3 1 3 1 课题研究的目的和意义3 1 3 2 研究内容4 第2 章纸袋糊底机生产工艺与控制系统选择。5 2 1 纸袋糊底机的主要参数和工艺流程5 2 1 1 制筒机的主要参数和工艺流程6 2 1 2 糊底机的主要参数和工艺流程6 2 2 可编程控制器技术7 2 2 1 可编程控制器概述7 2 2 2p l c 的定义。9 2 2 3 可编程控制器工作原理9 2 2 4 可编程控制器的优点。1 2 2 3p l c 与其它工控系统的比较。1 5 2 3 1p l c 与继电器控制系统的比较1 5 2 3 2p l c 与单片机控制系统的比较1 6 2 3 3p l c 与计算机控制系统的比较1 6 2 3 4p l c 与集散型控制系统的比较1 7 2 4 控制系统选择1 7 2 5 本章小结。18 第3 章纸袋糊底机控制系统中的常见保护措施1 9 3 1 过载保护及其处理原则。1 9 3 2 联锁保护及其处理原则2 1 3 3 短路保护及其处理原则2 3 3 3 1 熔断器的工作原理和保护特性2 3 3 3 2 常用熔断器的种类及技术数据2 3 3 3 3 熔断器的选择2 3 3 3 4 短路保护控制电路2 4 3 4 故障报警及其报警系统2 7 3 5 本章小结2 7 第4 章纸袋糊底机的传感器控制2 8 4 1 光电开关控制2 8 4 1 1 光电开关工作原理2 8 4 1 2 光电开关控制电路2 9 4 2 计数器控制2 9 4 2 1 计数器控制原理一2 9 4 2 2 计数器控制电路3 0 4 3 温度传感器控制3 0 4 3 1n 10 0 工作原理及其主要技术参数3 0 4 3 2 胶盒温度控制系统一3 1 4 3 3p t l o o 温控电路3 3 4 4 压力传感器控制3 3 4 4 1 电阻应变片传感器工作原理3 3 4 4 2 压力传感器控制电路一3 6 4 4 3 压辊压力调整装置。3 8 4 5 液位传感器控制3 8 4 5 1 液位传感器工作原理。3 8 4 5 2 液位传感器控制电路。3 9 4 6 本章小结一4 0 第5 章多电动机同步调速系统4 l 5 1 多电动机同步调速4 1 5 1 1 同步信号的获取4 1 5 1 2 同步信号的处理4 2 5 2 常用的同步方法4 4 5 2 1 概述4 4 5 2 2 利用变频器自身的功能4 4 5 2 3 由p i 调节器组成的速度给定电路4 4 5 2 4 由加法器组成的速度给定电路。4 5 5 2 5 使用同步控制器4 5 5 3 变频器的主电路和控制电路4 6 5 4 本章小结5l 第6 章电气系统硬件电路的设计5 2 6 1 强电配电系统原理图设计5 2 6 2 同步控制器外部线路的设计5 2 6 3p l c 输入输出电路的设计。5 2 6 3 1p l c 输入电路5 5 6 3 2p l c 输入端口配置5 5 6 3 3p l o 输出电路5 7 6 3 4p l c 输出端口配置5 7 6 4 本章小结5 9 结论6 0 参考文献6 1 致 射6 5 附录a 攻读学位期间完成的主要研究成果目录6 7 i i l 摘要 本文在分析自动化纸袋糊底机生产工艺特点和控制要求的基础上，针对可编 程控制器在工业自动控制中的特点，主要开展以下几个方面的研究工作： 1 分析糊底机的主要参数和工艺流程，结合p l c 的硬件系统、p l c 的工作方 式以及p l c 与其它工业控制系统的比较，得出p l c 在糊底机控制中的优势，对糊 底机控制系统进行了选择。 2 对糊底机控制系统中涉及到的过载保护、联锁保护、短路保护、故障报警 等系统常见保护措施及其处理原则进行研究。通过对过载保护的处理方法和原则 进行比较分析，得出糊底机控制系统中过载保护的实现方式。研究联锁保护的两 种实现方式，选择了糊底机控制系统中联锁保护的实现方式。 3 对熔断器的工作原理和保护特性，常用熔断器的种类及技术数据进行分析。 重点对熔断器的选择原则进行理论分析，合理选择糊底机控制系统中短路保护元 件。对糊底机故障报警系统进行分析和研究，设计了控制电路。 4 对糊底机控制系统中涉及的光电开关、计数器、温度传感器、压力传感器、 液位传感器等常用传感器的工作原理和控制方式进行分析。设计了糊底机控制系 统中光电开关、计数器、温度传感器、压力传感器、液位传感器等五种传感器控 制电路。 5 研究多电动机同步调速问题，分析三种同步信号的获取方式，比较各自的 优缺点并研究同步信号的两种处理方式。用比较法分析四种常用的同步方法，介 绍同步控制器的特点。以3 单元的同步调速系统为例研究变频器的主电路和控制 电路。给出使用p l c 控制的主电路和p l c 输入输出端子分配及3 单元同步调速系 统的控制电路和梯形图。 6 系统设计糊底机控制系统的控制原理图，包括：强电配电系统原理图设计； 同步控制器外部线路设计；p l c 输入和输出控制电路设计。其中强电配电系统原 理图设计又包括控制系统的主电路设计、控制系统的照明电路设计、d c 2 4 v 继电 器驱动输出控制电路设计。同时根据糊底机生产线控制组件分布情况，确定i o 点 数，选择f x 2 n 6 4 m r 主机作为系统控制主机。 关键词：p l c 控制；纸袋糊底机；过载保护；联锁保护；短路保护；同步控制；传 感器控制 a b s t r a c t t h i sa r t i c l ei nt h ea n a l y s i ss t i c k sb o t t o mb a g m a k i n gm a c h i n et e c h n i q u eo f p r o d u c t i o na n di na u t o m a t i c a l l yt h ec o n t r o lr e q u e s tf o u n d a t i o n , i nv i e wo fp l ci n i n d u s t r ya u t o m a t i cc o n t r o lc h a r a c t e r i s t i c ，t h em a i nc o n t e n t so ft h i st h e s i sf o rt h e c h a r a c t e r i s t i c so fs t i c k sb o t t o mb a g m a k i n gm a c h i n ea r ea sf o l l o w s ： 1 a n a l y z et h es t i c k sb o t t o mb a g - m a k i n gm a c h i n em a i np a r a m e t e ra n dt h e t e c h n i c a lp r o c e s s k e yc a r r i e so nt h ec o m p a r i s o nt op l cw i t ho t h e ri n d u s t r i a lc o n t r o l s y s t e m o b t a i np l ct os t i c k sb o t t o mb a g m a k i n gm a c h i n ea u t o m a t i cc o n t r o l s s u p e r i o r i t y , s e l e c t i v i t ys t i c k sb o t t o mb a g - m a k i n gm a c h i n ec o n t r o ls y s t e m 2 i n t r o d u c t i o nc o m m o np r o t e c t i v em e a s u r e s ：o v e r l o a d p r o t e c t i o n , i n t e r l o c k p r o t e c t i o n , s h o r tc i r c u i tp r o t e c t i o n , m a l f u n c t i o na l e r t , a n ds oo n , i nt h es t i c k sb o t t o m b a g - m a k i n gm a c h i n ec o n t r o ls y s t e m sp r o c e s s i n gm e t h o da n dp r i n c i p l e c a r r yo nt h e c o m p a r a t i v ea n a l y s i st oo v e r - l o a dp r o t e c t i o n sp r o c e s s i n gm e t h o da n dp r i n c i p l e o b t a i n s t i c k sb o t t o mb a g - m a k i n gm a c h i n ec o n t r o ls y s t e mt or e a l i z et h ew a ya b o u to v e r - l o a d p r o t e c t i o n s t u d yt w ok i n d sr e a l i z et h ew a ya b o u ti n t e r l o c kp r o t e c t i o n h o ws t i c k s b o t t o mb a g m a k i n gm a c h i n ec o n t r o ls y s t e m si n t e r l o c kp r o t e c t i o nt or e a l i z ea n dc a r r y o nt h ec h o i c e 3 t of u s e sp r i n c i p l eo fw o r ka n dp r o t e c t i o nf e a t u r e ，c o m m o n l yu s e df u s e st y p e a n dt e c h n i c a ld a t ac a r r yo na n a l y s i s c a r r yo nt h e o r e t i c a la n a l y s i st of u s es e l e c t i o n p r i n c i p l e ，r e a s o n a b l ec h o i c es t i c k sb o t t o mb a g - m a k i n gm a c h i n ec o n t r o ls y s t e mt o s h o r t - c i r c u i t p r o t e c t i o np a r t c a r r y o na n a l y s i sa n dr e s e a r c ht os t i c k sb o t t o m b a g m a k i n g m a c h i n em a l f u n c t i o na l e r ts y s t e m , g i v et h ec o n t r o lc i r c u i t 4 t ot h ee l e c t r o - o p t i c a ls w i t c h , t h ec o u n t e r , t h et e m p e r a t u r es e n s o r , t h ep r e s s u r e s e n s o r , t h ef l u i dp o s i t i o ns e n s o r , a n ds oo n , i nt h es t i c k sb o t t o mb a g - m a k i n gm a c h i n e c o n t r o ls y s t e mw h i c hi n v o l v ec o m m o n l yu s e ds e n s o r sp r i n c i p l eo fw o r ka n dt h ec o n t r o l m o d ec a r r yo na n a l y s i s g i v ef i v ek i n d so fs e n s o r sc o n t r o lc i r c u i ta b o u ts t i c k sb o t t o m b a g m a k i n gm a c h i n ec o n t r o ls y s t e m ，i n c l u d et h ee l e c t r o o p t i c a ls w i t c h , t h ec o u n t e r , t h e t e m p e r a t u r es e n s o r , t h ep r e s s u r es e n s o r , t h ef l u i dp o s i t i o ns e n s o r , a n ds oo n 5 s t u d ym u l t i m o t o rs p e e ds y n c h r o n i cc o n t r o lq u e s t i o n , a n a l y z et h r e ek i n d so f s y n c h r o n i z e ds i g n a l st h eg a i nw a y , c o m p a r ew i t ht h er e s p e c t i v eg o o da n db a dp o i n t s ， a n ds t u d ys y n c h r o n i z e ds i g n a l st w op r o c e s s i n gm o d e a n a l y z ef o u rc o m m o n l yu s e d s y n c h r o n i z e d m e t h o d s 、析t 1 1 c o m p a r a t i v ea n a l y s i s i n t r o d u c et h es y n c h r o n i z e d c o n t r o l l e r sc h a r a c t e r i s t i c s t u d yf r e q u e n c yc o n v e r t e r sm a i nc i r c u i ta n dt h ec o n t r o l c i r c u i tw i t h3e l e c t r i cm o t o r s s p e e ds y n c h r o n i cc o n t r 0 1 g i v et h em a i nc i r c u i ta b o u t p l cc o n t r o l ，p l cf oa s s i g n m e n t , 3u n i ts p e e ds y n c h r o n i cc o n t r o ls y s t e m sc o n t r o l c i r c u i ta n dp l cl a d d e rd i a g r a m 6 d e s i g ns t i c k sb o t t o mb a g - m a k i n gm a c h i n ec o n t r o ls y s t e m sc o n t r o ls c h e m e ， i n c l u d i n g ：f o r c ee l e c t r i c i t ye l e c t r i c a lp o w e rd i s t r i b u t i o ns y s t e ms c h e m a t i cd i a g r a m d e s i g n ；s y n c h r o n i z e dc o n t r o l l e ro u t s i d ep l a n t sd e s i g n ；p l ci n p u ta n do u t p u tc o n t r o l c i r c u i td e s i g n a n dt h ef o r c ee l e c t r i c i t ye l e c t r i c a lp o w e rd i s t r i b u t i o ns y s t e ms c h e m a t i c d i a g r a md e s i g ni n c l u d e sc o n t r o ls y s t e m sm a i nc i r c u i td e s i g n , c o n t r o ls y s t e m sl i g h t c i r c u i td e s i g n , d c 2 4 vr e l a y so u t p u tc o n t r o lc i r c u i td e s i g n a c c o r d i n gt os t i c k sb o t t o m b a g m a k i n g m a c h i n ec o n t r o l s y s t e m sn e e d s ，d e t e r m i n ei 0 sp o i n t s ，c h o o s e 2 n - 6 4 m r t ot a k es y s t e m sc o n t r 0 1h o s t k e yw o r d s ：p l cc o n t r o l ；s t i c k sb o t t o mb a g - m a k i n gm a c h i n e ；o v e r l o a dp r o t e c t i o n ； i n t e r l o c kp r o t e c t i o n ；s h o r tc k c u i tp i 删o n ；s y n c h r o n i z a t i o nc o n t r o l ； s e n s o rc o n t r o l i i i 图2 4 图2 5 图3 1 图3 2 图3 3 图3 4 图3 5 图3 6 图3 7 图3 8 图3 9 图3 1 0 图3 1 1 图3 1 2 图3 1 3 图3 1 4 图3 1 5 图3 1 6 图4 1 图4 2 图4 3 图4 4 图4 5 图4 6 图4 7 图4 8 图4 9 p l c 循环扫描的工作过程1 0 r u n 状态下扫描过程1 1 控制原理图1 9 p l ci o 接线图( a ) 19 p l ci o 接线图( b ) 2 0 p l ci o 接线图( c ) 2 0 p l ci o 接线图( d ) 2 0 p l ci o 接线图( e ) 一2 0 p l c 梯形图( a ) 。2 l p l c 梯形图( b ) 。2 1 p l c 内部程序联锁2 2 p l c 外部联锁2 2 p l c 控制中间继电器时的外部联锁2 2 熔断器的安秒特性2 3 主电路短路保护2 5 开关电源短路保护2 5 p l c 控制电路短路保护2 6 强电电路短路保护2 6 光电开关工作示意图2 9 光电开关控制原理图2 9 计数器控制原理图3 0 胶盒温度控制系统原理框图3 1 胶盒电加热器的动作3 3 胶盒温度自调谐程序3 4 胶盒温度传感器控制电路3 5 压辊压力控制系统原理框图3 6 压辊压力传感器控制电路3 7 i v 图4 1 0 图4 1 1 图4 1 2 图5 1 图5 2 图5 3 图5 4 图5 5 图5 6 图5 7 图5 8 图5 9 图5 1 0 图5 1 1 图5 1 2 图5 1 3 图5 1 4 图5 1 5 图6 1 图6 2 图6 3 图6 4 图6 5 图6 6 压辊气压原理示意图3 8 光电液位开关工作原理图3 9 液位传感器控制电路图3 9 电阻信号的处理4 2 交流电压信号的处理4 2 电阻信号的处理4 3 u f + 信号变成u 往信号4 3 同步调速系统同步部分接线图4 4 由p i 调节器组成的速度给定电路4 5 由加法器组成的速度给定电路4 5 同步控制器示意图4 5 j g d 2 8 0 同步控制器接线端子图4 7 3 单元同步调速系统的主电路一4 7 3 单元同步调速系统的控制电路4 8 3 单元同步调速系统的主电路图4 9 3 单元同步调速系统的控制电路图5 0 3 单元同步调速系统梯形图5 0 3 单元同步调速系统的控制电路图5 0 控制系统主电路5 3 控制系统照明电路5 4 控制系统d c 2 4 v 继电器驱动输出控制电路。5 4 同步控制器控制电路5 5 p l c 输入端子配置图5 6 p l c 输出端子配置图5 8 v 附表索引 表4 1三菱f x 2 n 系列p l c 的p i d 运算指令3 2 表4 2胶盒温度控制系统参数设定3 2 表5 1p l c 输入输出端子分配表4 9 v i 硕士学位论文 1 1 引言 第1 章绪论 随着白色污染的日益加重，寻找一种能替代现行塑料袋性能，又不造成白色 污染的替代品，这是各厂家急需解决的难题。正是在这样的背景下，人们才着力 于发展以纸包装为主流的绿色包装产业【l 】。自动化纸袋糊底机随着市场的需求被开 发出来，但纸袋糊底机各功能的电气控制还不够完善，还存在许多控制上的漏洞， 影响着自动化纸袋糊底机组向高速化、智能化、人性化的方向发展。许多控制还 停留在继电器接触器控制的基础上，纸袋的生产速度、精度和自动化程度都比 较低，为了提高产品的质量和经济效益，满足不同层次客户的需求，研究和开发 基于p l c 控制的纸袋糊底机具有深远的意义。 本课题是基于p l c 的自动化纸袋糊底机应用技术的研究和开发。首先从自动 化纸袋糊底机的控制过程入手，分析自动糊底制袋的工艺及实现过程。在深入分 析研究的基础上，找出纸袋糊底机运行过程中存在的问题，如：怎样实现纸袋输 送位置的检测与控制、上胶温度控制、压辊加压控制、如何保证给料速度不受结 构的限制可随调频电机转速升降而快慢、怎样简化操作工艺及怎样实现多品种批 量化纸袋的生产加工等等，进而对纸袋糊底机控制中的关键性问题进行研究，改 进自动控制中的不足，实现控制过程的优化。在硬件电路方面，以p l c 为控制核 心，多台变频调速电机配合工作，实现主输送带、吸开器、羊角展开器三者同步 进行的协调控制，实现故障报警并指令主机自动停止运行检测控制，整个硬件电 路的设计具体包括系统的强电电路原理、输入输出信号的控制电路、变频调速电 路设计和同步控制电路设计等。最后对低压电器的选择原则和依据，过载保护、 短路保护、连锁( 互锁) 保护、计数器自动计数分组和堆放、光电开关控制、故 障报警等进行研究和优化设计。 本课题综合运用可编程控制器( p l c ) 、变频器、计数器、传感器、光电开关等 现代控制部件，实现以p l c 为核心的纸袋糊底机自动化生产过程控制，解决原纸 袋糊底机使用中存在的问题和不足。相比原纸袋糊底机可使系统的稳定性、灵活 性、自动化程度得到提高，生产线适应范围更宽更广，生产速度更高，并且废品 率大大降低，提高纸袋的加工精度和质量，能给企业带来可观的经济效益，提高 企业的市场竞争力，满足不同层次客户的需求。 1 2 国内外研究现状 基于人们环保意识的增强以及各国政府对环保的高度重视，为减少白色垃圾 p l c 在自动化纸袋糊底机控制中的应用与研究 对环境的污染，人们着力于发展以纸包装为主流的绿色包装产业，国际市场和国 内市场对高科技自动化纸袋流水生产线的需求越来越大，国际上自动化纸袋机生 产技术比较成熟和市场占有率较大的生产国家及企业有：德国w & h 和日本纽朗 以及中国的达肯等。近年来国外许多公司对自动化纸袋机的机械结构设计和自动 控制技术进行了大量的研究和改进，使自动化纸袋机的机械性能、生产效率、自 动化程度、人性化操作都有了很大的提高，同时生产过程中的破包率和废品率都 明显的降低。目前自动化纸袋机的发展方向主要有： 1 自动化纸袋机向自动制筒和自动糊底一体化生产方向发展。 2 自动化纸袋机向光、电、气、机一体化方向发展。 3 自动化纸袋机向p l c 光电程控系统自动纸袋生产方向发展。 4 自动化纸袋机向高速化纸袋生产方向发展，生产效率越来越高。 5 自动化纸袋机向智能化方向发展，自动控制更趋智能化。 6 自动化纸袋机向人性化纸袋生产方向发展，生产过程更趋人性化，操作更 加简单，工人劳动强度明显降低。 我国自主研制的自动化纸袋机主要包括：制筒机和糊底机。自动化纸袋机中 的糊底机采用现代化工艺的高效阀口粘底机，它结构工艺性较好，易于安装调整 和维护。 图1 1 自动化纸袋糊底机 虽然我国自主研制的以“达肯牌 系列产品为代表的自动化纸袋机接近九十 年代国际先进水平但与世界上以德国和日本所领衔的同类产品相比在机械结构设 2 计特别是在自动控制技术方面还有一定的差距，我国自主研制的自动化纸袋机的 机械性能、生产效率、自动化程度、人性化操作等与世界最先进水平相比还有待 进一步提高，同时生产过程中的破包率和废品率都明显的比德国和日本的同类产 品高，国际市场的占有率排在德国和日本之后。 我国在自动化纸袋糊底机研制方面有待解决的问题有机械结构的优化设计， 纸袋生产的高速控制与同步控制，纸袋输送位置的检测与控制、上胶温度控制、 压辊加压控制等。解决自动化纸袋糊底机在加减速运行过程中，保证系统都能稳 定协调和可靠地工作，确保纸袋各项参数都在要求的范围内。我国在自动化纸袋 糊底机研制方面还有较长的路要走。 1 3 本课题研究的主要内容 1 3 1 课题研究的目的和意义 本课题综合运用可编程控制器( p l c ) 、变频器、计数器、传感器、光电开关等 现代控制部件，实现以p l c 、变频器控制为核心的纸袋糊底机自动化生产过程控 制，解决原自动化纸袋糊底机使用中存在的问题和不足。 本课题是基于p l c 的自动化纸袋糊底机控制系统应用研究，控制系统主要包 括：输送带、吸开器、羊角展开器三者同步进行的协调控制、纸袋输送位置的检 测与控制、上胶温度控制、压辊加压控制等，使整机系统能稳定协调和可靠地工 作。给出一种基于p l c 的纸袋糊底机控制系统方案，研究压痕压力的控制方法， 以及上胶温度的控制，给出优化运行控制方案，从而提出纸袋糊底机控制系统的 实施方案，设计糊底机系统控制程序，以实现纸袋糊底机的自动化功能。 1 实现故障报警并指令主机自动停止运行检测控制【2 】。 2 实现过载、联锁、短路等保护使系统平稳运行。 3 利用p l c 、变频器控制实现给料速度不受结构的限制可随调频电机转速升 降而快慢。 4 简化操作工艺及实现多品种纸袋的生产加工。 5 实现纸袋缺纸或断带控制、胶盒液位控制、自动计数堆放控制等。 6 实现纸袋输送位置的检测与控制、上胶温度控制、压辊加压控制等。 7 实现多台变频调速电机配合工作，实现主输送带、吸开器、羊角展开器三 者同步进行的协调控制。 8 相比原纸袋糊底机控制使系统的稳定性、灵活性、自动化程度得到提高， 生产线适应范围更宽更广，生产速度更高，并且废品率大大降低，提高纸袋的加 工精度和质量，提高企业的市场竞争力，满足不同层次客户的需求。 3 p l c 在自动化纸袋糊底机控制中的应用与研究 图1 2 主输送帝、吸开器、羊角展开器三者同步进行 1 3 2 研究内容 1 从纸袋糊底机的控制过程入手，分析纸袋机糊底的工艺及实现过程。在深 入分析研究的基础上，找出纸袋糊底机运行过程中存在的问题，对纸袋糊底机生 产控制过程中存在的关键问题进行系统的研究，实现控制过程的优化。 2 完成硬件电路的优化设计，以p l c 、变频器为控制核心，对多台变频调速 电机配合工作实现优化控制。 3 完成系统的强电电路优化设计、输入输出信号的控制电路设计、同步控制 电路设计等。 4 对纸袋糊底机适配的低压电器进行理论分析和数学计算，实现最优选择。 5 对纸袋糊底机的过载保护、短路保护、连锁( 互锁) 保护、计数器自动计 数分组和堆放、光电开关控制、液位控制、故障报警等进行研究和优化设计。 4 硕士学位论文 第2 章纸袋糊底机生产工艺与控制系统选择 2 1 纸袋糊底机的主要参数和工艺流程 我国自主研制的自动化纸袋机主要包括：制筒机和糊底机。制筒机分为直切 式制筒机，阶梯式制筒机，直切、阶梯式两用制筒机等。糊底机分为两底糊底机， 方底袋制袋机，平底袋制袋机，热封式平底袋制袋机等。其中制筒的主要生产流 程为：放卷、印刷、刺孔、点胶、纵向刷胶、纸筒成型、拉断、分离成袋筒、计 数整理。自动糊底生产的主要流程为：袋筒整理、压线痕、扎孔、开底、施胶、 粘阀口纸片、粘底、压平、计数堆放。用该自动纸袋机制成的纸纱复合糊底纸袋 可用于包装水泥、淀粉、茶叶及化工原料等。 1 一内层牛皮纸2 一经向棉纱线3 一纬向棉纱线4 _ j 皎水5 一外层牛皮纸 图2 1 纸纱复合袋剖面结构示意图 图2 2 纸纱复合纸袋实物图 5 p l c 在自动化纸袋糊底机控制中的应用与研究 2 1 1 制筒机的主要参数和工艺流程 自动化纸袋机中的制筒机可生产2 5 层纸的平口袋筒、梯形末端袋筒和褶边起 墙袋筒。 主要技术参数：制筒长度：6 5 0 1 0 5 0 m m ；袋筒宽度：4 0 0 6 2 0 m m ；袋筒阶梯 间距：2 0 m m ；纸卷最大直径：1 3 0 0 m m ；双色或四色自动套印；印刷宽度：0 1 3 0 0 m m ； 产量：1 6 0 条m i n 。 工艺流程：放卷、自动套印、制运送纸和分层导向、自动放卷纠编、辅助牵 引、刺孔、横向阶梯点胶、纵向配准扯断线和袋筒施胶粘贴、袋筒成形、牵引、 扯断、分离送袋、袋筒计数、整理输送和分档椎放。 2 1 2 糊底机的主要参数和工艺流程 自动化纸袋机中的糊底机采用现代化工艺的高效阀口粘底方式，它结构工艺 性好，易于安装调整和维护。 主要技术参数：袋筒长度：6 5 0 1 0 5 0 m m ；袋筒宽度：4 0 0 6 2 0 m m ；糊底宽度： 9 0 1 3 0 m m ；阀门纸片( 长x 宽) ：1 5 0 2 5 0 1 2 0 1 7 0 r a m ；糊底粘贴宽度：6 0 ； 产量：1 4 0 条m i n 。 工艺流程：旋转式真空高速给料、压袋底成形痕、袋筒输送、袋筒开底、粘 贴阀口条、自动抹胶、成形粘底、袋底翻转、加压定型、不合格纸袋自动剔出、 计数分组、堆放。 1 旋转式真空高速给料 采用行星旋转真空吸料，以最简捷的路径，工作可靠，给料速度不受结构的 限制，可随调频电机转速升降而快慢。送料能自动定位，并与整机各工位运行同 步，对制袋质量起保证作用。 2 压袋底成形痕 当纸袋定位输送到压痕辊时，袋底成形的压线痕被压出，为后续开底、变形 做好工艺准备，压痕辊可调，适应生产变换规格，其调整方便。 3 袋简输送 袋筒输送是袋筒运行中克服左右糊底变形摩擦力的主要动力。左右两边4 组 输送带是同步进行的，这是各工部同步性能的保证。 4 袋筒开底 袋筒开底是由平行导向沿立墙板上下往复水平运行的真空吸袋管吸开袋筒两 端纸翼将其上下拉开，旋转弯曲的羊角展开器，插入开口的袋筒，展开袋底按压 痕线形成三角形袋角，经过压平往后输送。真空吸开器和羊角展开器，可按糊底 宽度进行调整，可按规格刻度线调好锁紧。主输送带、吸开器、羊角展开器三者 同步进行。 6 硕士学位论文 5 粘贴阀口纸条 袋筒阀口纸条是将放卷纸盘上的纸带经过特殊纠偏仪导向正确送纸路径，定 位扯断，经抹胶粘贴到与其同速运行的开翼袋筒一侧，电子控制系统，监控纸条 运行，如在粘纸条的同步位置出现空位无纸袋时，控制系统则指令切断纸条，改 为剔除不经抹胶工位，抹胶轮也将不抹胶。 6 自动抹胶 纸袋在进入合底成形前，要进行两次抹胶工艺。一是往阀口纸条粘贴位上抹 胶，二是往纸翼横向抹胶，抹胶是在控制系统中按预设程序指令准确进行的。在 纸袋贴上阀口纸条时由与底宽相等的压印轮压印，使成形时在折叠边线折叠起来。 抹胶轮可随时变换规格进行调整安装。当出现空位时，抹胶轮会自动脱开不进行 抹胶，防止胶水抹到立墙板上。 7 成型粘底 主传送带上的纸袋进入成形机构后将袋底翼经折叠变形板上沿相反方向变 形，包在固定尺寸的芯板外，合贴在一起，运行中从芯板外抽出，经压实轮，让 粘贴牢固，由于袋底形板是固定尺寸的，所