可编程序控制器在包装机械的应用 摘要：本文以西门子S7-CPU313C型PLC为例，详细介绍了一个典型的工业控制系统。该系统结构紧凑、成熟实用且具有极强的扩展性能，可用于多种工业控制系统。 Abstract：This article makes the usage of the SIEMENS S7-CPU313C PLC as a living example, introduces one of the typical industrial control system, This control system is full natural ,practicably and has a small size, it can be used for many kinds of industry device. 关键词：PLC、人机界面、变频调速 Keyword: PLC, Human Machine Interface, Frequency speed adjustment. 一、前言 随着微电子技术的飞速发展，控制技术日臻完善和成熟，作为工业控制核心部件的PLC，其控制功能越来越强，体积越来越小，运行也越来越高速可靠；人机界面（HMI）彻底打破了传统的按钮、信号灯等操作模式，使设备操作界面更加通俗友好、灵活多样，其强大的存储功能和通讯能力，给设备的制造和使用者带来了难以想向的实惠和便捷，取代传统设备操作界面已是大势所趋；目前用于普通电机调速的变频器，其控制技术已远远超出了早期单一的V/F控制方式，快速朝着无传感矢量化、直接转距控制等方向发展，使其在各行各业获得了广泛应用。 二、设备工艺流程 AP-5022全自动边封包装机是在引进、消化国外同类设备的基础上，由我公司自行设计、开发生产的全自动高速三边封口设备，可广泛用于食品、制药、卫生、文教等行业相关物品的收缩薄膜包装。 AP-5022的运动机构主要由三部分组成。其中供膜电机和收膜电机用来控制收缩薄膜的供给和废膜的回收，由变频器驱动并实现无级调速；进料和出料传送带各由一台电机驱动，通过变频调速，使进料、出料速度在0-40米/分钟之间连续可调,以适应各式各样的包装物体；横向封切电机用于控制横封封刀的上、下运动，纵向封刀上、下运动的控制则由汽缸控制实现。 AP-5022全自动边封包装机的模拟量有温度和速度两类。温度控制回路分别将纵、横两个方向的封切温度信号经温度变送器转化为4-20mA信号供PLC采样；通过人机界面设定的传送带运行速度信号，经PLC数字运算，再经D/A转换，转换成0-10V的信号，送到变频器模拟量输入端，控制传送带的运转速度。 三、硬件配置 根据上述的设备工艺流程以及考虑到设备的扩展性以及设备出口要求，决定采用SIEMENS公司的S7-CPU313C紧凑型PLC及TP170B人机接口界面作为该设备控制系统的核心控制器件，具体配置框图如图1所示。 图中S7-CPU313C是西门子公司近期推出的结构紧凑型、性价比极高的高性能CPU模块，其本身带有集成的24DI/16DO、4通道模拟量输入、1通道Pt100热电阻输入和2通道模拟量输出，运算速度快；其模拟量输入、输出信号可通过编程软件选择灵活选用±10V、0-10V、±20mA及0/4-20mA等信号类型，满足多种应用需要。另外该CPU模块支持S7-300系列多种功能模块如高速计数模块、定位模块等，系统扩展灵活、方便。 图中TP-170B采用32位微处理器，基于Windows CE操作平台，运行高速可靠，支持多达500屏用户界面、1000个变量、100种用户配方，可存储多至1200条产品生产数据，满足用户多种应用需要。 多点MPI接口集成在S7-CPU313C上，可通过PROFIBUS接头同时和S7-PLC、编程器或人机界面（HMI）进行通讯，一般（默认）传输速率为187.5kbps，也可以指定19.2 kbps的传输速率，是一种连接十分方便、通讯高速可靠、简单实用的通讯网络。 四、软件控制 本机的软件设计包括两个部分，其一是PLC控制程序，其二是人机界面控制画面。PLC控制程序是本机控制的核心部分，结合西门子S7系列PLC结构化编程的特点，PLC程序控制结构框图的设计如图2所示： 图中组织模块OB1是对应于循环执行的主程序的程序块，它是STEP 7程序的主干。其他大多数OB则对应于不同的中断处理程序。与每一个OB紧密相连的是它对应的类型和优先级。OB1的优先级比较低，它的优先级是1，因此OB1通常总是可以被其他OB中断。 控制功能模块FC1-FC8，根据目前设备所处的运行状态，执行相应的控制功能，完成设备上各对应设备的动作；温度控制功能模块FC10、FC11的控制功能是读入设备横、纵两个方向的当前温度信号，经D/A变换和数字处理，其结果与设定温度比较，用其比较的结果，控制横、纵两个方向加热器的开关，加热器的开关频率和响应速度可通过设定PID调节器的参数实现。 共享数据模块DB100用来存储设备当前运行状态和工作方式，主要包括横、纵两个方向封切温度设定值和实际值、进/出料带的运行速度的设定值以及各需要调整定时器、计数器的设定值等，其存储的数据可被各功能模块随时调用。 五、结束语 目前AP-5022型全自动边封包装机，工作高速可靠并已批量生产，出口国外。上述硬件配置成熟、高效，可用于多种工业控制场合。 参考文献： 1、SIEMENS 《SIMATIC STEP7 V5.3编程》 2004年12月 2、SIEMENS 《S7-300/400梯形图逻辑编程》 2004年1月 3、SIEMENS 《TP170A/B设备手册》 2001年12月 4、《S7-300/400 PLC应用技术》 ，廖常初主编 2005年1月 我只帮你找到了一篇，希望对你有帮助
怎样计算卷径？
卷径计算是通过线速度公式：线速度 = 转速 * π * 直径， 反推出直径 = 线速度 / (π * 转速)，使用该公式时需要保证系统中主牵引和收放卷的线速度保持一致，所以系统中还需要一个摆杆的反馈源对收放卷速度做一个PID调整，保证计算出的卷径误差不会太大。
怎样保证主牵引的速度同步？
程序中建立一个虚轴然后通过MC_GearIn电子齿轮功能块关联上左右牵引轴，速度差是通过虚轴运行的方向决定的，左放右收时牵引B速度略快与与A反之亦然，A牵引左侧的张力是通过A摆杆施加，B牵引右侧张力通过B摆杆施加，AB之间的张力通过AB牵引的速度差产生的。
摆杆PID在系统中起到什么作用
因为收放卷的时候需要保证摆杆处于在平衡的状态，因此需要对收放卷电机的速度做一个辅助叠加控制，这个时候通过摆杆的目标位置和当前位置的一个差值做PID，然后把PID运算结果输出到收放卷电机的运行频率上。
包装自动生产线的组成：
自动包装线的类型很多，所包装的产品不一，但总的来讲，它主要由自动包装机、输送装置、辅助工艺装置、控制系统等组成。
1、自动包装机
自动包装机是一种无需操作人员直接参与，各机构能自动实现协调动作，在规定的时间内完成包装操作的机器。它是包装自动生产线中的主要工艺设备，是自动线的主体。其动作主要包括包装材料(或包装容器)与被包装物料的输送与供料、定量、充填、包封、贴标等。如各种灌装机、充填机、装盒机、装箱机、捆扎机等。
2、输送装置
输送装置是将各台自动包装机连结起来，使之成为一条自动线的重要装置。它不仅担负包装工序问的传送作用，而且使包装材料(或包装容器)、被包装物品进入自动线，以及成品离开自动线。自动线上常用的输送装置大体分为重力式、动力式以及其他装置三类。
重力输送装置。它是利用物品的重力克服输送过程的摩擦力完成输送，故不需要动力，其结构较简单。但这类装置只能由高处向低处输送，且输送时间难于精确保证。常见的重力输送装置有辅送槽、滚道和滑轮输送道等。
动力输送装置。它是利用动力源(一般是电动机)的驱动使物品得以输送，是包装线中最常用的输送装置。它不但可实现由高处向低处的输送，也可实现由低处向高处的输送，且输送速度稳定可靠。常用的动力输送装置有带式输送机、动力滚道、链式输送机和链板式输送机等。
其他输送装置。为适应不同物品材料的特性，还有一些特殊输送装置。如对钢铁材料物品，可采用磁性输送装置；对一些质量较小的圆形或薄形物品，则可采用摩擦带输送装置等。
3、控制系统
在包装自动线中，控制系统起着类似人类神经系统的作用，它将自动线中所有的设备连结成一个有机的整体。它主要包括工作循环控制装置、讯号处理装置及检测装置。随着科学的进步，各种新技术如光电控制、数控技术、电脑控制等在自动线中大量被采用，使其控制系统更趋完善、更加可靠、效率更高。
4、辅助工艺装置
在包装自动线中，为满足工艺上的要求，使自动线能协调地工作，尚需配置一些辅助工艺装置，如转向装置、分流装置、合流装置等。
转向装置。它是为了改变被包装物品的输送方向或改变其输送状态。其结构形式很多，在选择中应根据不同物品、不同形状采用。
分流装置。为了平衡生产节拍，提高生产率，在前台包装机完成加工后，需将其分流给几台包装机来完成后续工序，这是由分流装置完成的。常用的分流装置有挡臂式、直角式、活门式、转向滚轮式、摇摆式、导轨滑板式等。
合流装置。若要连结前道工序多台包装机与后道工序一台包装机，必须设置合流装置。常用的合流装置有推板式、导板式、回转圆盘式等。
包装自动生产线又称自动包装线，即按包装的工艺过程，将自动包装机和有关辅助设备用输送装置连接起来，再配以必要的自动检测、控制、调整补偿装置及自动供送料装置，成为具有自动控制能力，同时能使被包装物品与包装材料、包装辅助材料、包装容器等按预定的包装要求、工艺要求和工序，完成商品包装全过程的工作系统。
包装机械属于自动机范畴，它的种类繁多，结构复杂，新型包装机械不断涌现，它们的组成不尽相同。但通过对大量包装机械的工作原理和结构性能的分析，可找出其组成的共同点。即包装机械都是由八个部分组成的，又称为包装机械组成的八大要素。
包装机械的结构组成：
(1)包装材料及容器的整理与供送系统。该系统是将包装材料(包括挠性、半刚性、刚性包装材料和包装容器及辅助物)进行定长切断或整理排列，并逐个输送到预定工位的系统，如糖果包装机中包装纸的供送、切断机构。有的系统在供送过程中还能完成制袋或包装容器的竖起、定型、定位等工作；有的封罐机的供送系统还可完成罐盖的定向、供送等工作。
(2)被包装物品的计量与供送系统。该系统是将被包装物品进行计量、整理、排列，并输送到预定工位的系统。有的还可完成被包装物品的定型、分割。如饮料灌装机的计量和液料供送系统；饼干包装机的饼干整理、排列和供送系统。
(3)主传送系统。该系统是将包装材料和被包装物品由一个包装工位顺序传送到下一个包装工位的系统。单工位包装机没有传送系统。
全部包装工序在包装机上往往分散成几个工位来协同完成，所以必须有专门的机构来传送包装材料和被包装物品，直到把产品输出。主传送机构的形式，一般决定了包装机的形式并影响其外形。
(4)包装执行机构。包装执行机构是直接完成包装操作的机构，即完成裹包、灌装、封口、贴标、捆扎等操作的机构。如糖果裹包机的前、后推糖板，抄纸板，糖钳手和扭结手等组成的机构就是包装执行机构；封罐机中的卷封滚轮也是包装执行机构。
(5)成品输出机构。成品输出机构是把包装好的产品从包装机上卸下、定向排列并输出的机构。有的包装机械的成品输出是由主传送机构完成的或是靠包装产品的自重卸下的。
(6)动力机与传动系统。动力机是机械工作的原动力，在包装机械中通常为电动机和空气压缩机，个别情况也有采用燃动机或其他动力机的。
传动系统是指将动力机的动力与运动传给执行机构和控制系统，使其实现预定动作的装置。通常由传动零件，如带轮、齿轮、链轮、凸轮、蜗轮蜗杆等组成，或者由机、电、液、气等多种形式的传动组成。
(7)控制系统。控制系统由各种手动、自动装置组成。
在包装机中从动力的输出、传动系统的运转、包装执行机构的动作及相互配合以及包装产品的输出，都是由控制系统指令操纵的。它包括包装过程、包装质量、故障与安全的控制。
现代包装机械的控制方法除机械形式外，还有电控制、气动控制、光电控制、电子控制、射流控制、PLC控制和智能控制等，可根据包装机械的自动化水平和生产要求选择。
(8)机身。机身用于安装、固定、支承包装机所有的零部件，满足其相互运动和相互位置的要求。因此，机身必须具有足够的强度、刚度和稳定性。
高周波主要由机身、面板、模架、模具等四大部份组成
1、机身部份：主要有电子管、火花保护系统、振荡桶、气缸、电源系统、机体外壳、控制电路系统、主电路系统、转盘、同调器、气压调节器等。
2、面板部份：由电流表、下降指示灯、熔接指示灯、上升指示灯、火花指示灯、电源指示灯、下降时间调节表、熔接时间调节表、定型时间调节表、上升时间调节表、上升开关、下降开关、高周开关、自动开关、电源开关、电压表、计数器等组成。
3、模架：由模具固定块、高度调节杆、红色绝缘块、温控器、接地固定架、接地铜环等组成。
4、模具部份：模具主要由上模和下模两部份组成。
本文转载自互联网，如有侵权，联系删除
