基于plc和變頻器的枕式包裝機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于plc和變頻器的枕式包裝機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

0基于plc和實(shí)行心理控制的睡眠模式包裝枕式收割機(jī)廣泛應(yīng)用于食品、藥品等包裝行業(yè)。主要完成加工、定位、包裝、包裝等功能。這是一個(gè)典型的電離作物。枕式包裝機(jī)傳統(tǒng)的控制方法是用繼電控制、機(jī)械傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，但是隨著現(xiàn)代社會對物品包裝質(zhì)量要求的提高，這種方法已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代生產(chǎn)的需求。隨著PLC、變頻器、觸摸屏等技術(shù)的日益成熟，基于PLC和變頻器的枕式包裝機(jī)包裝速度快、定位準(zhǔn)確，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，可以更好地滿足包裝生產(chǎn)的要求。本文主要介紹基于信捷PLC、變頻器、觸摸屏等產(chǎn)品的枕式包裝機(jī)控制，精度高、可靠性強(qiáng)，且經(jīng)濟(jì)實(shí)用。1系統(tǒng)的原則和功能1.1定長模式下的動(dòng)態(tài)調(diào)整如圖1所示，枕式包裝機(jī)控制系統(tǒng)主要由PLC、變頻器、觸摸屏等構(gòu)成。其中，PLC是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，兩臺變頻器分別用來控制切刀電機(jī)和送膜電機(jī)的轉(zhuǎn)速，觸摸屏作為人機(jī)界面用來進(jìn)行各項(xiàng)參數(shù)的設(shè)置與監(jiān)控。本系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和電氣結(jié)構(gòu)較簡單，系統(tǒng)的核心控制由軟件完成，因此，系統(tǒng)穩(wěn)定性良好，故障率低。機(jī)械設(shè)備固定，從光標(biāo)頭到切刀的距離也就是切刀相對光標(biāo)頭的位置就是固定值。切刀一周為一刀，若切刀轉(zhuǎn)速固定，相鄰兩個(gè)光標(biāo)的距離也是固定不變的，將切刀一圈的時(shí)間記為T1，相鄰光標(biāo)距離即袋長為L，那么送膜的線速度就為V1=L/T1，由于送膜輪的直徑固定，設(shè)為D，那么送膜輪的轉(zhuǎn)速為V2=V1/πD。知道了轉(zhuǎn)速，知道電機(jī)的級數(shù)，就可以求出跟隨的頻率。然而在實(shí)際應(yīng)用過程中，由于相鄰光標(biāo)的距離差異、機(jī)械傳動(dòng)等因素的影響，會使切刀所切的位置偏離光標(biāo)點(diǎn)，因此需要在運(yùn)行過程中進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。(1）在定長模式下，根據(jù)設(shè)定的長度，設(shè)定切刀和送膜變頻器的頻率，設(shè)備運(yùn)行時(shí)，切刀每運(yùn)行一周，PLC外部中斷一次，采集當(dāng)前送膜編碼器計(jì)數(shù)值，并與PLC中存儲的袋長進(jìn)行比較，根據(jù)差值的大小和正負(fù)，計(jì)算出PLC所發(fā)出命令的送膜頻率進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。(2）在跟標(biāo)模式下，設(shè)備運(yùn)行時(shí)，切刀每運(yùn)行一周，PLC外部中斷一次，采集當(dāng)前編碼器計(jì)數(shù)值，并與PLC中存儲的相對位置進(jìn)行比較，根據(jù)差值的大小和正負(fù)，計(jì)算出PLC所發(fā)出命令的送膜頻率進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)定標(biāo)位置。1.2plc的主要功能(1）袋長設(shè)置與測量：包裝的袋長可以通過觸摸屏上對應(yīng)畫面設(shè)置，也可以通過啟動(dòng)系統(tǒng)袋長自動(dòng)量測來實(shí)現(xiàn)。(2）手動(dòng)橫切位置對準(zhǔn)：手動(dòng)操作時(shí)，可以直接在觸摸屏上設(shè)定并調(diào)整切刀位置。(3）自動(dòng)橫切位置對準(zhǔn)：PLC根據(jù)檢測并存儲的光標(biāo)的相對位置進(jìn)行包裝。(4）封切跟蹤功能：設(shè)備運(yùn)行過程中，將實(shí)際測量值與PLC中的設(shè)定值比較，根據(jù)差值大小和正負(fù)實(shí)時(shí)調(diào)整PLC所發(fā)命令的頻率。(5）其它功能：通過觸摸屏可以實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)、停止、送料點(diǎn)動(dòng)、切刀點(diǎn)動(dòng)等功能；在運(yùn)行的時(shí)候，可以顯示包裝速度、包裝數(shù)量、故障報(bào)錯(cuò)等信息。2plc和s/o分配本系統(tǒng)采用信捷XC3-24-RT-E型PLC作為系統(tǒng)的控制核心，該機(jī)型具有3路AB相高速計(jì)數(shù)及2路高速脈沖輸出；另外還具有豐富的周邊指令集，RS-232和RS-485雙通訊口。PLC主要I/O分配如圖2所示，送膜變頻和切刀變頻的控制信號由Y4、Y5發(fā)出，兩臺變頻器均選用信捷VB5-20P7變頻器，變頻器的頻率由PLC通過RS-485口通信給定?？v封溫度和橫封溫度的控制使用固態(tài)繼電器和溫控表來實(shí)現(xiàn)，控制信號由Y6、Y7發(fā)出。切刀信號由切刀編碼器的Z相檢測，色標(biāo)信號的檢測由光電開關(guān)實(shí)現(xiàn)。人機(jī)界面選用信捷TP-765觸摸屏，TP-765具備4MB畫面存儲器和4KB數(shù)據(jù)存儲器，TFT真彩256色LCD，支持RS-232、RS-485通訊，能夠與各種主流PLC直接連接。本系統(tǒng)PLC通過RS-232串口與觸摸屏進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)各參數(shù)的設(shè)定與監(jiān)控。3軟件設(shè)計(jì)3.1plc軟件組成信捷XC系列PLC在其編程軟件XCPPro3.3a的運(yùn)行環(huán)境中可用梯形圖或指令表進(jìn)行編程，然后使用通信電纜下載到PLC中。根據(jù)系統(tǒng)控制要求可以畫出相應(yīng)的流程圖，如圖3所示：其中，設(shè)定袋長也可以通過系統(tǒng)自動(dòng)測量獲取，并作為當(dāng)前設(shè)定袋長。主程序中包含系統(tǒng)啟?？刂瞥绦颉Ⅻc(diǎn)動(dòng)控制程序、變頻器控制程序等；中斷程序主要對運(yùn)行過程中產(chǎn)生的偏差進(jìn)行調(diào)整，以到達(dá)系統(tǒng)精度。3.2系統(tǒng)監(jiān)控畫面TP-765提供了配套的畫面編輯軟件TouchWin，用戶界面友好，操作簡便，可實(shí)現(xiàn)離線、在線仿真。在個(gè)人計(jì)算機(jī)上使用該軟件設(shè)計(jì)窗口、按鈕等，完成后通過串口傳送到觸摸屏內(nèi)存，就可以通過觸摸屏顯示和修改PLC中的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。圖4所示為系統(tǒng)監(jiān)控畫面，畫面上可以顯示包裝速度、已包袋數(shù)等信息，也可以設(shè)置袋長，切換定長/跟標(biāo)模式。手動(dòng)操作時(shí)，可以直接在人機(jī)界面上，輸入相對位置；在運(yùn)行的時(shí)候可以通過運(yùn)行畫面中的左移和右移數(shù)值輸入按鈕直接調(diào)整切刀位置。圖5所示為學(xué)習(xí)畫面，它可以實(shí)現(xiàn)袋長測量和定位功能。按下檢測袋長按鈕時(shí)，送料變頻以固定速度啟動(dòng)，驅(qū)動(dòng)縱封系統(tǒng)送料。當(dāng)光電開關(guān)檢測到包裝膜的第一個(gè)光標(biāo)的時(shí)候開始計(jì)長，當(dāng)運(yùn)行到下一個(gè)光標(biāo)到來時(shí)停止計(jì)長，計(jì)算出來的長度顯示到人機(jī)界面上，并自動(dòng)存儲為當(dāng)前設(shè)定袋長。點(diǎn)動(dòng)切刀電機(jī)和送膜電機(jī)，使切刀剛好切在色標(biāo)上，啟動(dòng)定位，經(jīng)過兩個(gè)色標(biāo)后會出現(xiàn)當(dāng)前的刀位，自動(dòng)存儲為當(dāng)前的