基于三菱PLC和组态王的包装机控制系统设计

IIIIII-II毕业论文（设计）毕业设计题目：基于PLC的吸塑包装机控制系统的设计姓名：学号：系别：专业：年级：指导教师：20XX年12月11日

摘 要本文的课题是基于PLC的吸塑包装机的控制系统的设计，系统采用三菱FX1NMT系列PLC为控制核心，组态王组态软件为上位机进行监控。从自动包转机的功能要求出发，设计了主电路图和加热电路图，伺服驱动电路图，分配了输入和输出，设计了输入和输出接线图，使用编程软件设计了梯形图程序和语句表程序，使用组态王软件设计了组态画面。关键词：组态王，吸塑包装，梯形图。全套图纸加V信153893706或扣3346389411

AbstractThisissueisthedesignofcontrolsystemofblisterpackagingmachinebasedonPLC,thesystemadoptsMITSUBISHIFX1NMTseriesPLCascontrolcore,KingviewconfigurationsoftwareforthePCmonitor.Fromtheautomatictransferfunctionofthedesign,themaincircuitandtheheatingcircuit,servodrivecircuit,distributionofinputandoutput,thedesignoftheinputandoutputwiringdiagram,ladderdiagramprogramandstatementlistprogramdesignusingprogrammingsoftware,theconfigurationscreendesignusingKingviewsoftware.Keywords:Kingview,BlisterPackaging,adderDiagram.

目录1绪论 11.1设计背景 11.2应用前景 12总体设计方案 22.1设计要求 22.2工艺分析 22.3系统方框图 23硬件设计 43.1PLC的型号选择 43.2主电路设计 43.3PLC输入和输出分配表 103.4外部PLC输入和输出接线图 123.5器件清单 124软件设计 154.1PLC内部使用地址 154.2程序流程图设计 164.3PLC梯形图 184.4PLC梯形图程序汇总 334.5语句表程序 335组态王画面设计 465.1创建项目和画面 465.2通信连接义 465.3数据词典 505.4画面制作 51致谢 55参考文献 56附录 57附录1PLC梯形图汇总 57基于PLC的吸塑包装机控制系统的设计PAGE11绪论1.1设计背景包装是产品进入流通领域的必要条件，而实现包装的主要手段是使用包装机械。随着时代的发展，技术的进步，包装机械在包装领域中正起着越来越大的作用，因此，包装机械的发展将有力地促进相关学科的进步。另外，为适应包装机械高速包装的需要，其相关的前后工序也势必与之适应，也就推动了相关工序的同步发展。1.2应用前景吸塑包装成型工艺主要是利用真空泵产生的真空吸力将加热软化后的PVC、PET、PETG、APTT、PP、PE、PS等热可塑性塑料片材经过模具吸塑成各种形状的真空罩、吸塑托盘、泡壳等。吸塑通过下膜按照要求拉伸成型，然后将包装物装入成型了的下膜型腔中，由驱动链将已填入包装物的型腔自动移入封合工位,对包装物进行真空或真空充气，然后将上膜与下膜热合，再通过横切、纵切将包装物进行分割，最后包装的成品输送到下一工序，废膜料由收集器收回包装产品应用在各行各业，本设计拟采用PLC和组态王等设计一套吸塑包装机控制系统，达到设备运行高速，稳定；操作维护简便，故障提示信息等。

2总体设计方案2.1设计要求完成基于PLC控制的吸塑包装机控制系统的设计，使其成为自动化程度更高，生产效率更高的机器，以满足企业现代化生产的要求。具体包括以下几个部分：热塑包装机总体方案设计；驱动系统和加热系统的器件的选择与设计；热塑包装机PLC控制系统设计；（4）热塑包装机组态王画面设计2.2工艺分析为了精确控制走膜长度（产品长度），使用伺服驱动器驱动伺服电机，然后伺服电机驱动链条进行控制。上下成型模和热合模加热温度控制是通过温控仪表接温度传感器独立控制，用户通过仪表进行设定温度和设定温度控制参数使加热温度控制稳定。用户可以通过组态王选择是否印刷产品，是否定长走产品还是检测色点走产品。总的控制流程是：通过下膜按照要求拉伸成型（加热膜使膜变软，然后使用真空抽取），然后走膜，人工或者其他的设备将包装物装入成型了的下膜型腔中，由驱动链将已填入包装物的型腔自动移入封合工位,对包装物进行真空或真空充气，然后将上膜与下膜热合，再通过横切、纵切将包装物进行分割，最后包装的成品输送到下一工序，废膜料由收集器收回。用户通过上位机组态王设定产品长度。2.3系统方框图系统方框图如图2-1所示。组态王组态王三菱组态王启动按钮停止按钮急停自动手动位置检测电机过载伺服故障门保护伺服高速脉冲切边吸边印刷吹膜泵墨伺服故障清除成型模升降热合膜升降切刀升降指示灯PLC三菱FX系列PLC伺服驱动伺服电机走膜链条图2-1系统方框图

3硬件设计3.1PLC的型号选择用户应综合考虑系统要求和财力等因素，要选择性能价格比高的PLC,选配合适的输入输出器件。具体考虑以下几方面：1)PLC的扫描速率及CPU性能2)确定PLC容量，选择I／O模块PLC容量包含两部分：I／O容量及内存容量I／O容量：开关量：I/O容量=（输入点数+输出点数）*（1.1~1.15）内存容量：内存容量=[(开关量I／O点总数）*（10～15）+模拟量回路数*100]*1.25·输入模块交、直流、电压、距离远近。注意以下几个问题：根据现场设备与模块之间的距离选择电压的大小.高密度的输入模块如32点或64点，同时接通点数不得超过60％；为了提高控制系统的可靠性，必须考虑门槛电平的大小。·输出模块选择输出模块主要考虑驱动能力和负载特性。因为需要使用脉冲输出，故需要选择晶体管输出PLC，因为FX1N高速输出使用方便，故选择FX1NPLC。另外因为输出不够使用，需要增加2块EY8T输出模块3.2主电路设计主电路如图3-1-所示380V三相交流电源经过L1，L2，L3，N供设备使用。LA1是总设备断路器，可以通断整台设备电源QF1是成型上膜加热回路断路器，可以通断成型上膜加热电源。QF2是成型下膜加热回路断路器，可以通断成型下膜加热电源。QF3是热合模具加热回路断路器，可以通断热合模具加热电源。M1是真空泵电机，KM2是真空泵电机启动接触器，控制真空泵运行。FR1是真空泵电机过载保护热继电器，起到过载保护电机作用、M2是吸废边电机，KM3是吸废边电机启动接触器，控制吸废边电机运行。FR2是吸废边电机过载保护热继电器，起到过载保护电机作用、FU1是直流电源回路熔断器，起到过流保护作用。KA1是启动中间继电器常开触点，启动后闭合，使直流电源回路供电。2块直流电源将220V交流电变成24V直流电供，PLC和后续电路，组态王使用，因为一块容量不够，故选择2块直流电源。QF2是主电机回路断路器，起到通断主电机回路电源作用。T1是变压器，将交流3相380V变成3相220V供伺服驱动器使用。FR1和FR2是电机过载保护串联在控制回路，电机发生故障，系统工作。SA1是急停开关，按下急停系统停止。SB1是启动按钮，SB2是停止按钮。KM1是驱动启动接触器，HL是电源指示灯。KA1是启动中间继电器。KM2和KM2是真空泵和吸废边电机启动接触器。图3-1主电路图1图3-2主电路图2M3是柜内风扇电机。M5，M6是左右吸废边电机。KM1是伺服驱动器上电接触器，伺服驱动器为MR-E100A,伺服电机为SFS-102A图3-3吸废边电机和伺服电机控主电路图加热主电路如图3-4所示。成型上模使用12*400W加热芯，通过固态继电器403，405,407进行控制，FU12，FU13，FU14是各相熔断器，起到过流保护作用。外部220V交流电经7R和N供温控器NE8000使用，温控器NE8000的L1+和L1-接热电偶或者PT100温度传感器，测量温度。输出超温或者欠温信号给PLC。温控器控制输出401,402接固态继电器的+3，和-4，控制固态继电器。另外A1，A2，A3是电流表，可以在柜体观察加热各回路工作情况，判定是否加热器部分损坏。同样的成型下模使用12*400W加热芯，通过固态继电器423，425,427进行控制，FU15，FU16，FU17是各相熔断器，起到过流保护作用。外部220V交流电经1R和N供温控器NE8000使用，温控器NE8000的L2+和L2-接热电偶或者PT100温度传感器，测量温度。输出超温或者欠温信号给PLC。温控器控制输出422,421接固态继电器的+3，和-4，控制固态继电器。另外A1，A2，A3是电流表，可以在柜体观察加热各回路工作情况，判定是否加热器部分损坏。同样的热合模使用12*400W加热芯，通过固态继电器443，445,447进行控制，FU18，FU19，FU20是各相熔断器，起到过流保护作用。外部220V交流电经2R和N供温控器NE8000使用，温控器NE8000的L3+和L3-接热电偶或者PT100温度传感器，测量温度。输出超温或者欠温信号给PLC。温控器控制输出442,441接固态继电器的+3，和-4，控制固态继电器。另外A1，A2，A3是电流表，可以在柜体观察加热各回路工作情况，判定是否加热器部分损坏。图3-4加热回路电路图3.3PLC输入和输出分配表PLC输入和输出IO分配表如表3-1,3-2所示：表3-1PLC数字量输入分配表名称内部地址外部编号印刷机防护X0G1模具防护X1G2对版X2G3热合原位X3G4热合到位X4G5吸塑原位X5C1吸塑到位X6C2泵墨原位X7C3墨轮到位X10C4印刷原位X11C5印刷到位X12G6控泵墨X13C6表3-2PLC数字量输出分配表名称内部地址外部编号脉冲Y0PP方向信号Y4NP纵切Y20KA1提升Y21KA2横切Y22KA3印刷Y23KA4热合升降Y24KA5吹膜Y25KA6印刷主阀Y26KA7吸塑真空Y27KA8热合保压Y30KA9真空泵Y31KA10墨轮Y33KA11吸塑升降Y34KA12泵墨Y36KA133.4外部PLC输入和输出接线图PLC外部接线图如图3-5所示图3-5PLC外部接线图3.5器件清单器件清单见表3-3所示表3-3器件清单元件名称元件型号元件规格单位数量塑壳断路器NS100H-MA1003PFFC电机保护70kA，380/415VAC，100A，电磁脱扣/固定前出线个1微型断路器C65N-C10A/3P配电保护6kA，400VAC，10A，三极个4交流接触器LC1-D09B7CAC-3制4kW，380/400VAC，9A，内置1/可扩展3(NO+NC)个2热过载继电器LRD-14CTeSysD经济型，，7-10A，搭配D09-D38个2熔断器RT18-32/5ART18-32/5A只3熔断器RT18-32/2ART18-32/2A个2开关电源S-100-24G1系列，单相开放式(无认证)，单输出100W，24V，4.5A个1开关电源S-50-24G1系列，单相开放式(无认证)，单输出50W，24V，2.1A个1变压器JSG=1.7380/220V3P#N/A1选择开关XB2-BD25CΦ22金属短柄，2位保持，1(NO+NC)，个2继电器RSB1A120B7接口型，24VAC，1CO/12A，搭配35M基座个18行程开关YBLX-WL/DYBLX-WL/D只5限位开关LXW6-11ZLLXW6-11ZL个6PLC模块FX1NT24MT三菱FX1N晶体管输出，14输入10输出个1PLC模块FX2N-EY8T三菱FX2N数字量输出模块，8路晶体管输出个2指示灯XB2-BVD4CΦ22标准型，<380VAC，另配白炽灯泡，红色个1加热管400W220V400W个36固态继电器G3NA-220B直流控制，10A输出只9熔断器RT18-32/10ART18-32/10A只9交流接触器LC1-D09BDCAC-3制4kW，380/400VAC，9A，内置1/可扩展3(NO+NC)个4熔断器RT18-32/10ART18-32/10A只12温控仪表NE80001路温度输入，支持PT100输入，1路输出控制只3温度传感器PT100最高300度PT100温度传感器只3伺服驱动器MR-E100A三菱三相220V伺服驱动器，个1伺服电机SFS-102A三菱三相380V伺服电机，个1电机M2BAX100LB4极三相全封闭鼠笼式电机,3kW，3相交流，380VAC，50Hz,1437r/min，4极个1按钮XB2-BA31CΦ22金属平头，弹簧复位，1NO，绿色个1按钮XB2-BA42CΦ22金属平头，弹簧复位，1NC，红色个1急停按钮XB2-ES542CΦ40塑料蘑菇头，转动复位，1NC，红色个1

4软件设计4.1PLC内部使用地址为了方便编程和容易阅读，定义了内部使用地址，PLC内部地址如下表4-1所示表4-1PLC内部使用变量自动操作M10选择对版伺服快速前行M18不选择对版伺服快速前行M19复位产量M25选择对版伺服慢速前行M40D202<0不选择吹气M100D202=0不选择吹气M101D202>0选择吹气M102D205<0不选择压合延时M103D205=0不选择压合延时M104D205>0选择压合延时M105自动操作开始M200自动操作停止M201=0选择吹气，=1不选择吹气M202复位M203=1选择压合延时，=0不选择压合X14M205控印刷M206自动/手动操作M210自动开始M212JOG+手动前行M213JOG-手动后退M214选对版M216纵切M240横切提升M241横切M242热合升降M243热合保压M244吸塑吹膜M245吸塑保压M246吸塑真空M247吸塑升降M248印刷主阀M249墨轮M250印刷M251泵墨水M252真空泵M253上墨电机M254自动操作，实际mmD16自动操作，设定mmD20自动操作，频率HzD24对版频率*K100D28不对版频率*K100D36慢速频率*K100（K100*K100）D40不对版长度mmD200吹气时间2.0SD202印刷气缸延时0SD203计产量件D204压合延迟3.0SD205年输入D206月输入D207日输入D208成型预热SD211成型时间SD212泵墨周期SD213热保时间SD215手动JOG频率HzD232不对版频率HzD2404.2程序流程图设计程序流程图如图4-1所示

自动手动自动手动自动初始话手动控制启动？是报警停止是伺服运行走膜否急停？电机故障是参数设定自动运行是停止成型模具上升切割否否否报警停止停止停止热合模具上升印刷预热抽真空成型模具下降成型完成热合保压冷却模具下降热合完成延迟时间切割返回切割完成前行前行返回印刷完成是手动图4-1程序流程图4.3PLC梯形图手动操作参数设定组态王按手动按钮，M10下降沿，设定长度D256乘以100保存在D264中，D264除以427得到脉冲数D260，用于控制手动走膜长度。。置位S0手动模式，复位S2，取消自动方式。 组态王按自动方式，M10上升沿，置位自动模式，S2为ON，复位手动模式，S0为OFF自动操作参数设定自动模式上升沿，S2上升沿，自动设定参数D200乘以100得到D216，D216除以427得到脉冲D220，用于控制自动走膜长度。初始化最高速度设定

初始化加减速设定开机初始化，使用特殊标志M8002，将150000赋值给最高速度D8146。将加减速时间D8148设定为200ms。手动操作纵切横切提升横切热合升降热合保压吹膜吸塑保压吸塑抽真空吸塑升降印刷主阀墨轮印刷真空泵上墨手动控制，显示数据手动伺服前行手动伺服后退手动伺服后退回原点

回原点

回原点

复位回原点

自动程序纵切，真空泵一直工作是否选择印刷是选择对版功能还是选择定长度方式对版参数设定选对版，伺服慢速前行找色标慢速伺服运行参数不选择对版不选对版，伺服快速前行不选对版伺服参数设定伺服行走完成

开始吸塑模具升起，

开始热合模具升起，

印刷回原位开始印刷

横切升起选择印刷吸塑升降吸塑吹膜吸塑时间到，吸塑真空吸塑时间到，吸塑真空吸塑真空时间到，延迟一定时间到，复位吸塑模具下降吸塑模具下降到位印刷墨轮动作印刷墨轮动作时间到复位墨轮墨轮到原位印刷印刷到位延迟复位印刷印刷回原位，印刷完成热合模具升起热合模具到位热合保压热合模具到位热合保压热合模具下降到位，热合完成横切提升横切提升时间到横切横切提升时间到横切自动程序结束模具防护故障压合故障印刷故障复位故障4.4PLC梯形图程序汇总见附录4.5语句表程序;*手动操作参数设定0LDFM102DMULD256K100D26415DDIVD264K427D26028SETS030RSTS232LDPM1034SETS236RSTS0;*自动操作参数设定38LDPS240DMULD200K100D21653DDIVD216K427D22066DMOVK0D2875DMOVK0D4084DMOVK0D36;*初始化最高速度设定;*初始化加减速设定93LDM800294DMOVK150000D8146103MOVK200D8148108LDM8000109ISTM10S20S55;*手动操作116STLS0;*纵切117LDM240118OUTY020;*横切提升119LDM241120OUTY021;*横切121LDM242122OUTY022;*热合升降123LDM243124ANIY024125SETY024126LDFY030128ORM24129ANIT20130OUTT20K5133OUTM24134LDT20135RSTY024;*热合保压136LDM244137OUTY030;*吹膜138LDM245139OUTY025;*吸塑保压140LDM246141OUTY032;*吸塑抽真空142LDM247143OUTY027;*吸塑升降144LDM248145OUTY034;*印刷主阀146LDM249147OUTY026;*墨轮148LDM250149ANDX011150OUTY033;*印刷151LDM251152ANDX007153OUTY023;*真空泵154LDM253155OUTY031;*上墨156LDM254157OUTY011;*手动控制，显示数据158LDM213159ORM214160DDIVD8140K100D272173DMULD272K427D268186DMOVD268D16195DMOVD256D20204DMULD232K100D48217MOVD232D24;*手动伺服前行222LDM213223ANIM214224DDRVID260D48Y000Y004;*手动伺服后退241LDM214242ANIM213243DDRVIK-9999999D48Y000Y004;*手动操作程序结束260RET;*回原点;*回原点;*回原点;*复位回原点;*自动程序261STLS2;*纵切，真空泵一直工作262SETY020263SETY031;*是否选择印刷264LDIM206265OUTS42;*是选择对版功能还是选择定长度方式267LDM8041268ANIM7269MPS270ANIM216271SETS30273MPP274ANDM216275SETS54277LDM205278ORM105279ANDY020280ANIT27281ANIY024282OUTM31283LDM8000284CMPK0D205M103291LDM205292ANDM8000293LDM105294ANDM8000295ORB296ANDY020297ANDY035298OUTT27D205301STLS54302OUTM18;*对版参数设定303LDM18304DMULD400K100D408317DDIVD408K427D412330DMULD304K100D28343DDRVID412D28Y000Y004360MPS361ANDM8147362DDIVD8140K100D316375DMULD316K427D320388DMOVD320D16397DMOVD400D20406MOVD304D24411MPP412ANDPM8029414SETS55416STLS55;*选对版，伺服慢速前行找色标417OUTM40;*慢速伺服运行参数418LDM40419DMULD600K100D608432DDIVD608K427D612445DMULK100K100D40458MPS459ANIM21460DDRVID612D40Y000Y004477MRD478ANDM8147479DDIVD8140K100D324492DMULD324K427D328505DMOVD600D20514DMOVD328D16523MOVD312D24528MRD529ANDFX002531SETM21532OUTT18K1535MRD536ANDT18537RSTM8147539MPP540ANDFM8147542SETS31;*不选择对版544STLS30;*不选对版，伺服快速前行545OUTM19;*不选对版伺服参数设定546LDM19547DMULD240K100D36560DDRVID220D36Y000Y004577MPS578ANDM8147579DDIVD8140K100D248592DMULD248K427D252605DMOVD252D16614DMOVD200D20623MOVD240D24628MPP629ANDPM8029631SETS31;*伺服行走完成;*开始吸塑模具升起，;*开始热合模具升起，;*印刷回原位开始印刷;*横切升起633STLS31634SETS32636SETS43638RSTM21639RSTY016640SETS49;*选择印刷642LDM206643SETS38;*吸塑升降645STLS32646RSTM260647SETY034648LDX006649SETS33651STLS33;*吸塑吹膜652SETY025653OUTT3D211656LDT3657SETS34659STLS34;*吸塑时间到，吸塑真空660RSTY025661SETY027662SETY032663OUTT4D212666LDT4667SETS35669STLS35;*吸塑真空时间到，延迟一定时间670RSTY027671RSTY032672OUTT5K5675LDT5676SETS36;*吸塑真空时间到，延迟一定时间到，复位吸塑模具下降678STLS36679RSTY034;*吸塑模具下降到位680LDX005681SETS37;*印刷墨轮动作683STLS38684SETY033685LDX010686OUTT7K3;*印刷墨轮动作时间到复位墨轮689LDT7690SETS39692STLS39693RSTY033694LDX007695OUTT8K1698LDT8699SETS40;*墨轮到原位印刷701STLS40702SETY023703LDX012704OUTT200D203707LDT200708SETS41;*印刷到位延迟复位印刷710STLS41711RSTY023;*印刷回原位，印刷完成712LDX011713SETS42715STLS43716SETY024;*热合模具升起717LDX004718SETS44720LDX004721LDM205722ORM105723ANB724LDIM205725ANIM205726ORB727RSTY035728STLS44729OUTT10K5732LDT10733SETS45;*热合模具到位热合保压735STLS45;*热合保压时间到延迟复位保压736SETY030737OUTT11D215740LDT11741SETS46743STLS46744RSTY030745OUTT6K5748OUTT201D8031751LDT6752ANIM205753ANIM105754LDT201755LDM205756ORM105757ANB758ORB759SETS47761STLS47762LDM8000763CMPK0D202M100770LDM8000771MPS772LDM102773ORIM202774ANB775ANDM8000776SETY010777MRD778LDM102779ORIM202780ANB781ANDM8000782OUTT9D202785MRD786LDT9787LDM102788ANDM8000789LDIM202790ANDM8000791ORB792ANB793LDM101794ANDM8000795ORB796LDM202797ANDM8000798ORB799ANB800RSTY010801RSTY024802MPP803SETY035;*热合模具下降到位，热合完成804LDX003805LDT9806LDM102807ANDM8000808LDIM202809ANDM8000810ORB811ANB812LDM202813ANDM8000814ORB815LDM8000816ANDM101817ORB818ANB819SETS48;*横切提升821STLS49822SETY021823RSTY010824OUTT12K10827LDT12828SETS50;*横切提升时间到横切830STLS50;*产品计数831SETY022832OUTT16K15835OUTC20D204838LDT16839SETS51841ANDC20842MOVK0C20847RSTC20849STLS51850RSTY021851OUTT13K1854LDT13855SETS52857STLS52858RSTY022859SETS53861STLS37862STLS42863STLS48864STLS53865OUTS2;*自动程序结束867RET;*模具防护故障868LDIX001869SETM162;*压合故障870LDIM205871ANDM14872ANDM205873SETM163;*印刷故障874LDIX000875ANDM206876OUTM164;*复位故障877LDM203878ORM8002879