项目包装机控制系统的程序设计与调试PPT课件

1 教学目标 项目5包装机控制系统的程序设计与调试 知识目标 1 了解PLC模拟量模块的使用方法2 掌握温度控制的方法能力目标 1 会根据实际控制要求设计模拟量控制模块的外部接线2 会根据实际控制要求设计相应的温度梯形图程序 2 任务一 包装机的主电机和供纸电机的程序设计 通过此任务的训练 学会根据实际的控制要求设计应用程序的方法和步骤 任务二 包装机的人机界面设计 通过此任务的训练 进一步练习EB500软件的使用方法 使学生学会设计中等复杂的人机界面 任务三 包装机的拉袋步进电机的程序设计 通过此任务的训练 学习根据实际的控制要求设计步进电机的控制程序 项目任务 3 任务一 包装机的主电机 供纸电机控制程序设计 主电机的控制要求为 起动 按下操作面板上的起动按钮或触摸屏上的起动按钮 且触摸屏显示已达到设定好的封口温度 主电机起动 停止 当按下操作面板上的停止按钮或触摸屏上的停止按钮时 电动机停机 如果在触摸屏上设定了产量 则当包装量达到时 也能自动停机 如果出现缺纸 卡纸 安全门打开等故障时 主电机自动停机 当停机时 均要求包装机的封口器和切刀均处于张开状态 供纸电机的控制要求为 当检测到供纸杆被抬起后 供纸电机起动并供纸 当供纸杆回落后 停转 1 根据表所示的I O分配表 列出与主电机 供纸电机相关的I O分配表 项目操作的内容与步骤 4 2 程序设计包装机原有的机械结构是由主电机通过带传动带动减速器工作 减速机构通过齿轮把动力传递给送料机构 拉袋机构 通过凸轮机构传递给封装机构 即整个包装机的动力均由主电机来完成 经改造后 拉袋机构直接由步进电机控制 其起动与停止均由光电开关及其它的联锁条件来决定 所以主电机的起动控制即选用最简单的长点动控制环节 两地控制环节的程序即可满足要求 对于主电机的停机问题 由于机械部分的原因 主电机转动时会带动热封器跟着有规律地动作 而热量是存在积累的 当在任何时候需停机时 如果停在任意位置 如果恰好是热封器夹紧的位置 则过热会引起薄膜融化 影响下次再次起动时的封装效果 所以 必需停在高位 并且原来的系统没有采取制动控制 如果需要制动 则需增加硬件设备 并且安装起来很麻烦 故采用加装检测装置的方法来实现 实现方法 即在主轴上加装金属片 并在适当的位置装接近开关 当按下停止按钮 且当金属片走到相应的位置时 主电机停在设计的位置 即封口器在张开在30 50度时 电机停住 对于供纸电机 它是一个间歇机构 当纸被拉紧时 供纸杆被抬起 供纸电机转动供纸 纸放松时 供纸杆放下 电机停止 故只需一个简单的点动环节即可满足要求 编程时应注意的问题 1 要考虑到所有的停机的情况 即正常停机 包装产量达到设定值时停机 故障停机等情况 2 停机时的高位设计 设计一个计数器 对停机接近开关进行计数 计数条件必须是停机条件加上高位信号 计一次则停 重新启动时 复位计数器 具体程序见图5 5 1 5 3 程序调试 1 输入程序 通过计算机将上图所示的梯形图正确输入PLC中 2 静态调试 按图5 1 2所示的PLC外围电路图正确连接好输入设备 进行PLC程序的模拟静态调试 按下起动按钮X0或触摸屏上的起动按钮后 Y2亮 然后按下停止按钮X2或触摸屏上的停止按钮后后 Y2熄灭 手动抬起供纸杆 Y3亮 放下供纸杆 则Y3灭 观察PLC的输出指示灯是否按要求指示 否则 检查并修改程序 直至指示正确 3 动态调试 按图5 1 6所示的PLC外围电路图正确接好输出设备 进行系统的空载调试 观察交流接触器能否按控制要求动作 否则 检查电路接线或修改程序 直到交流接触器能按照控制要求动作 再连接好主电路及电动机 进行带载动态调试 观察电动机停机时能否停在高位 如果不能 一方面检查程序 另一方面 如果高位停机接近开关安装的位置不正确 也可能出现不能高位停机的情况 4 修改 保存程序 或调整传感器的安装位置 动态调试正确后 最后编写整个程序注释并保存程序 6 图5 5 1主电机 供纸电机的梯形图程序 7 任务二 包装机控制系统的人机界面设计 1 连接触摸屏 PLC 计算机 其接线图如项目3中图5 3 4所示 2 把图5 5 1所示的主电机控制程序送入PLC 3 设计触摸屏控制画面 1 新建控制工程 选择触摸屏型号 PLC型号和编程语言 2 设计画面 本控制系统的触摸屏所有画面均由EB500软件进行设计 有欢迎画面 启动画面 数据显示画面 参数设置画面 报警画面 8 设计欢迎画面 欢迎画面作为控制工程的首页如图5 5 2所示 在欢迎画面中 要求实时显示日期和时间 触摸欢迎画面下方的按钮可以直接翻到操作画面 设定画面 显示画面 设定画面上 图5 5 2欢迎画面 9 设计操作画面 操作画面作为操作界面 如图5 5 3所示 在该画面中有启动按钮 停止按钮 各种运行指示 并设有页面之间的切换按钮 图5 5 3操作画面 10 设计数据设定画面 数据设定画面主要完成控制前及控制过程中的相关参数设定 如图5 5 4所示 在该画面中有包装容量设定 袋长设定 包装数量设定 步进电机的频率设定等 并设有页面之间的切换按钮 图5 5 3设定画面 11 设计报警显示画面 报警显示画面主要记录工作过程中各种故障报警信息并显示在屏幕上 帮助操作人员检测和排除故障 如图5 5 4所示 图5 5 5报警显示画面 12 4 画面下载并调试 将设计好的画面下载到触摸屏 先进行画面的模拟调试 模拟调试画面上的信息基本符合要求 再将梯形图下载到PLC中 开始运行 观测是否运行正常 如果不正常 则对画面属性的设置进行调整 直到符合控制要求为止 13 任务三 拉袋步进电机的程序设计 拉袋电机的控制要求为 要求能根据拉袋信号启动步进电机走一个固定的长度后停机 即光电定长 并要求能通过外部更改步进电机的控制参数 1 PLC与步进电机的接线原理图5 5 6所示 图5 5 6步进电机接线图 14 2 PLC控制步进电机的参数计算 1 计算制单个袋时间主电机转速n1 1400转 分钟 减速器速比为1 20 所以 主轴转速n2 70转 分钟 数粒盘齿轮与主轴齿轮比为1 6 送料盘转速为n3 70 6 转 分钟 7 36转 秒 送料盘每转的时间是36 7秒 由于送料盘每转一圈 凸轮转6圈 而凸轮转一圈 完成一个袋的封装 所以可以制6袋 因此每个制袋周期为6 7秒 约等于0 857秒 2 计算拉袋时间主轴转一周刚好做好一个袋子 而整个制作过程全由一个凸轮来控制 当凸轮转过一定位置时 加热器夹紧 这时凸轮转过1 2圈 保持夹紧 再慢慢放松 当再转1 8圈时 张开一个小口 再继续张开 直至张到最大时 约又转过1 4圈子 继续转时 将慢慢夹紧 从上分析可知 加热器张开到30 50 的时间约为转动1 4圈的时间 即 拉袋时间约为 6 7S 1 4 3 14S 0 214S根据计算 步进电机的拉袋时间必须小于0 214S 15 3 根据设定袋长计算控制步进电机的脉冲的频率 脉冲个数 把长度转化成脉冲数 步进电机的步距角为1 8 根据一圈 D 360 L D 360 L D 如果拉袋长度为L 则步进电机需走的步数 1 8 200L D由于步进驱动器采用8细分 故步数 200L D 8 1600L D 又由于步进电机控制的袋轮 由同步带传动 其传动比为10 9 所以带轮每走L 步时电机需走的步数为10 9 1600L D 带轮直径为D 62 88mm 令K 10 9 1600 D 9 则步数 K L 若设袋长L 90mm 则步数 810步若设定袋长在D131中 则K 9存放在D134中 则步数存放在D11中 D11 D131 D134 计算脉冲频率1 810 3785HZ取 4000HZ为了减小步进电机的冲击 在步进电机起动时以恒定的加速度加速到最大频率 而加减速的时间 90000 最大频率 5取 4000 则加速时间 112 5ms取 5000 则加速时间 90ms 走810步时间应为 0 162s取 5500 则加速时间 82ms 走810步时间应为 0 147s取 6000 则加速时间 75ms 走810步时间应为 0 135s注意拉袋时间必须在0 214s内完成 16 3 控制程序设计 1 控制要求要求能根据拉袋信号启动步进电机走一个固定的长度后停机 即光电定长 并要求能通过外部更改步进电机的控制参数 2 相关的I O分配表 3 步进电机的拉袋控制程序设计采用带加减脉冲输出指令进行编程 当条件满足时 即针对指定的最高频率 进行定加速 在达到所指定的输出脉冲数后 进行定减速 当条件置于OFF后 中断输出 再次将其置于ON状态后将由最初状态开始动作 当脉冲发完后 执行标志置ON 17 利用PLSR编程时要解决以下几个问题 该指令是连续执行指令 条件满足时执行 而检测条件是一个短脉冲信号 必须对拉袋条件的脉冲信号进行处理 脉冲发完后 如何控制步进电机的停机 对于这个问题 可以用M8029来切断PLSR的条件 但是M8029也是一个脉冲信号 直接使用 不能解决问题 必须经过处理后再用 较繁琐 也可以采用另外一种方法 由PLSR指令发出的脉冲由Y0输出 而Y0输出的脉冲数存在特殊功能寄存器D8141 D8140中 其中如果处理的数据是32位 则低16位放D8140中 高16位放D8141中 如果处理16位数据 则直接放在D8140中 所以每次拉袋脉冲到时 先使D8140清零 再使Y0输出脉冲 再不停地利用D8140的内容与设定的脉冲数进行比较 当脉冲发完时 即可能比较的结果停止PLSR指令的执行 这种方法经测试能准确控制步进电机的停止 对于步进电机的速度的设置 则可以根据计算的结果进行选取高中低速 根据以上分析设计其控制程序如图5 5 7所示 18 图5 5 7步进电机拉袋控制 19 4 程序调试 1 输入程序 通过计算机将上图所示的梯形图正确输入PLC中 2 静态调试 按图5 1 6所示的PLC外围电路图正确连接好输入设备 进行PLC程序的模拟静态调试 在触摸屏上设定好袋长 把制袋个数设定为3 按下起动按钮 开始制袋 3个完成后 即可停机 按下起动按钮X0或触摸屏上的起动按钮后 Y2亮 然后按下停止按钮X2或触摸屏上的停止按钮后后 Y2熄灭 手动抬起供纸杆 Y3亮 放下供纸杆 则Y3灭 观察PLC的输出指示灯是否按要求指示 否则 检查并修改程序 直至指示正确 3 动态调试 按图5 1 6所示的PLC外围电路图正确接好输出设备 进行系统的空载调试 观察交流接触器能否按控制要求动作 否则 检查电路接线或修改程序 直到交流接触器能按照控制要求动作 再连接好主电路及电动机 进行带载动态调试 4 修改 保存程序 动态调试正确后 进行设备注释操作 最后保存程序 20 项目总结与思考 1 总结PLC系统设计的步骤 2 总结PLC系统调试的步骤 3 PLC的外部接线要注意哪些事项 4 PLC的安装和使用环境有哪些限制 21 项目练习 1 包装生产线的控制包装生产线示意图如图所示 包装是放在传送带1上 由于放置的时间是任意的 所以有些包装离得很远 而的包装靠在一起 传送带1的电动机转动一圈 旋转编码器E6A发出一个脉冲 根据一个包装能产生的脉冲数 并对这些脉冲进行计数 这样不管包装是密集还是分开的 都能精确地求得包装的个数 当光电检测器 SP1 接通 且旋转编码器E6A发出4个脉冲时 即有一个包装传送到传送带2 当有四个包装传送到传送带2时 电动机M1正转驱动挡板上升 阻上后面的包装 挡板上升到位时 碰到限位开关SQ3 M1停转 挡板停止上升 电动机M2正转 驱动推动器向前 将4个包装推出传送带2 当即推动器到达前部位置时 前部限位开关SQ4接通 M2反转驱动推动器后退 当推动器返回到位时 磁到后部限位开关SQ1接通 M2停转 驱动推动器回到初初始位置 同时M1反转驱动挡板下降 下降到位碰到下部限位开关SQ4 M1停转 挡板回到初始位置 要求 分配PLC的I O接口 设计PLC的硬件接线图 设计梯形图程序控制包装生