基于PLC的貼標機控制系統設計教學課件

1、Contents貼標機系統綜述1硬件電路設計2控制程序設計3總結與系統改進4第1頁/共28頁 目前，可編程控制器(PLC)、觸摸屏和伺服電機越來越普遍的應用于各種包裝機械。其中，PLC的使用可以提高控制系統的穩(wěn)定性，增強系統的抗干擾性；伺服電機的使用則可以精確定位機械運動位置；觸摸屏的使用可清晰地提供人機操作界面。貼標機系統綜述第2頁/共28頁貼標機分類貼標機(Labeller)，是以粘合劑把紙或金屬箔標簽粘貼在規(guī)定的包裝容器上的設備。品的型式分為直線式貼標機和回轉式貼標機。主要分類有：貼標機系統綜述第3頁/共28頁貼標機工作示意圖貼標機系統綜述第4頁/共28頁硬件電路設計硬件概述控制要求分析

2、系統控制電路設計伺服驅動器參數設置系統調試第5頁/共28頁硬件概述系統整體方案框圖第6頁/共28頁硬件概述1.伺服驅動器 三菱通用交流伺服MELSERVO-J2-Super系列是在MELSERVO-J2的基礎上開發(fā)的具有更高性能的更多功能的伺服系統。 控制模式有位置控制、速度控制、轉矩控制3種控制模式。還有位置/速度控制、速度/轉矩控制、轉矩/位置控制這些切換的工作模式可供選擇。其應用廣泛，不但可以用于工作般工業(yè)機械等需要高精度位置控制和平穩(wěn)機械和一速度控制的領域，而且也用于速度控制和張力控制的領域。第7頁/共28頁硬件概述2.傳感器 光電傳感技術用于檢測非電量，具有結構簡單，非接觸，高可靠性

3、，高精度和反應快的特點。 光電開關是由發(fā)射器、接收器和檢測電路三部分組成。發(fā)射器對準目標發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來源于發(fā)光二極管（LED）。光束不間斷地發(fā)射，或者改變脈沖寬度。受脈沖調制的光束輻射強度在發(fā)射中經過多次選擇，朝著目標不間接地運行。接收器有光電二極管或光電三極管組成。 在接收器的前面，裝有光學元件如透鏡和光圈等。在其后面的是檢測電路，它能濾出有效信號和應用該信號。第8頁/共28頁硬件概述MR-J2S-60AMR-J2S-60AFX2N-16MT-0013.選型控制標簽帶驅動輪控制傳動帶驅動輪HC-SFS53HC-SFS53第9頁/共28頁硬件概述登記傳感器選擇對射式光電開關 對射式

4、光電開關包含在結構上相互分離且光軸相對放置的發(fā)射器和接收器，發(fā)射器發(fā)出的光線直接進入接收器。當被檢測物體經過發(fā)射器和接收器之間且阻斷光線時，光電開關就產生了開關信號。零位傳感器選擇鏡反射式光電開關 鏡反射式光電開關亦是集發(fā)射器與接收器于一體，光電開關發(fā)射器發(fā)出的光線經過反光鏡，反射回接收器，當被檢測物體經過且完全阻斷光線時，光電開關就產生了檢測開關信號。第10頁/共28頁系統控制電路設計系統主電路系統控制電路1.電路組成第11頁/共28頁系統控制電路設計2.電路接線的關鍵技術 通過Y7輸入高低電平來選擇控制模式。速度模式時Y7為1，位置模式時Y7為0.2.1模式切換2.2 PLSR指令 貼標過

5、程的1秒，采用PLSR可調速脈沖指令，此指令脈沖只能從Y0或Y1輸出，且輸出類型只能是晶體管型，這就要求我們選PLC只能選擇T型輸出的PLC.第12頁/共28頁2.電路接線的關鍵技術2.3 光電傳感器系統控制電路設計本系統采用二線式光電開關，接線如總原理圖所示。一條線接到指令輸入端子，另一條接到COM端。第13頁/共28頁伺服驅動器參數設置參數設置參數名稱初始值設定值說明NO.0控制模式00000001設置為位置/速度模式NO.2自動調整01050105設置為自動調整NO.3電子齒輪分子116462設置為16462NO.4電子齒輪分母14239設置為4239NO.9內部速度指令25001000

6、設置為1000r/minNO.19參數范圍選擇0000000E選擇對所有參數都能控制NO.21指令脈沖選擇00000011負邏輯（脈沖串+符號）NO.54功能選擇900000000/0001用于選擇指令脈沖的方向標簽帶驅動輪伺服驅動器第14頁/共28頁伺服驅動器參數設置傳動帶驅動輪伺服驅動器參數設置參數名稱初始值設定值說明NO.0控制模式00000002設置為速度模式NO.2自動調整01050105設置為自動調整NO.8內部速度指令110030設置為30r/min（10in/s）NO.19參數范圍選擇0000000E選擇對所有參數都能控制第15頁/共28頁系統調試合上NFB后，PLC得電，伺服

7、驅動器控制電源L11、L12得電，RA繼電器得電。接觸器MC吸合，伺服驅動器主電路接通。按下PLC的啟動信號按鈕，PLC的程序運行，而且有相應的Y輸出，伺服電機按程序運行。按下PLC的停止信號按鈕，PLC的Y端無輸出，而且伺服電機停止轉動，再次按啟動按鈕時，系統重新啟動。首先進行主電路和控制電路接線的檢查。第16頁/共28頁貼標機原理圖程序控制流程電子齒輪比的計算PLSR指令參數的確定程序仿真與系統調試控制程序設計第17頁/共28頁貼標機機械原理圖貼標機原理圖第18頁/共28頁貼標機原理圖貼標機簡化原理圖第19頁/共28頁本課題中我們采用三菱FX-2N系列PLC作為上位機，MR-J2S伺服驅動

8、器為下位機，為使貼標控制系統便于操作我們加入人機界面，系統的人機界面采用GT11系列觸摸屏控制。按下貼標系統啟動按鈕X3后，1號伺服電機驅動標簽帶驅動輪以速度模式恒速運動尋找登記信號X1，感應到登記信號后停止運動等待貨物信號，當感應到貨物信號X2進入位置控制模式進行貼標，周而復始。程序控制流程第20頁/共28頁 由于要用到PLSR指令，所以我們需要計算出伺服驅動器的電子齒輪比，脈動當量設置為0.01mm/plus,標簽帶驅動輪直徑 d1=107.95mm, 周長s=339.1mm。PLSR指令參數的確定其中CMX,CDV數值手動輸入伺服驅動器參數NO.3和NO.4中。本課題就是通過PLSR指令

9、控制最重要的貼標過程，所以我們單獨列出說明本指令。PLSR指令格式如下：PLSR S1 S2 S3 D其中S1為最高頻率，S2為脈沖總數，S3加減速時間，D為脈沖輸出口.電子齒輪比計算第21頁/共28頁t1,t2,t3依次為標簽帶加速、勻速、減速時間。N1、N2、N3依次為對應的脈沖數量。N為貼標過程總脈沖數量。PLSR指令參數的確定頻率f（Hz）20012001400時間t（ms）6541加速段勻速段減速段第22頁/共28頁 經計算最高頻率s1=6541Hz,脈沖數s2=7849Hz ，加減速時間s3=200ms,脈沖輸出口定為Y0. 另外，本貼標系統具有設定標簽帶長度的功能，所以為了驗證后

10、文仿真部分的正確性，我們像上文一樣計算出標簽帶長度為8inch時PLSR指令的各個參數。這里由于標簽間隔不變，所以t1=t3依然是200ms。由于標簽長度為8inch，所以貼標時間t2=0.8s，總脈沖數n經計算為6540。PLSR指令參數的確定第23頁/共28頁 人機界面我們同樣采用三菱HMI專用設計軟件GT-designer2，并通過GT-simulator2進行仿真調試。最后將設計的人機界面與PLC建立通訊形成完整的”自動貼標系統”。程序仿真與系統調試1.步進梯形圖的仿真 我們使用三菱PLC專用編程軟件GX-developer進行梯形圖的編制，通過GX-simulator進行仿真，主要檢驗邏輯動作和預設功能。其中預設功能包括：計數、計時、定數、定時、標簽長度設定。2.人機界面仿真第24頁/共28頁總結與系統改進系統的優(yōu)勢該系統可以實現自動判定貼標過程中的標簽由于帶輪打滑而造成的貼標不準問題；人機界面可以方便的設置貼標數和貼標時間。可以貼不同長度的標簽，實現了標簽長度的柔性化。系統劣勢由于標簽帶是變速運動，張緊輪上的力是不斷大幅度變化，因此皮帶的壽命會變短。第25頁/共28頁改進方案加上一個張力傳感器，控制系統的張力