基于plc的糖果包装机的控制系统设计毕业设计(编辑修改稿)

基于plc的糖果包装机的控制系统设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

术数据如 表 22 所示。 表 22 2S110Q03999型步进电机基本技术参数 整步步距角（度） 静态相电流（ A） 相电阻 （  ） 相电感 （ mH） 保持转矩（ Nm ） 阻尼扭矩（ Nm ） 最大轴向负载（ N） 最大径向负载（ N） 60 220 2H1080 型步进电机驱动器是两相双极整半步型步进电机驱动器。 其供电电压最大可达交流 100V，提供电机更好的高速驱动性能；采用双极性恒流驱动方式，最大驱动电流可达每相 ，可驱动相电流小于 的任何两相双极型混合式步进电机；对于电机的驱动输出相电流可通过 DIP 开关调整，以配合不同规格的电 机；具有 DIP 开关可设定电机静态锁紧状态下的自动半流功能，可以大大降低电机的发热；采用专用驱动控制芯片，可通过 DIP 开关设定整步或半步的驱动控制方式，适合高速大力矩的应用需求；具有脱机功能，可以在必要时关闭给电机的输出电流；控制信号的输入电路采用光耦器件隔离，降低外部电气噪声干扰的影响。 2H1080 型步进电机驱动器规格参数如 表 23 所示。 其接线方法如 图 24 所示 表 23 2H1080步进电机驱动器规格参数 说明 最小值 典型值 最大值 单位 供电电压 60 90 100 V(AC) 输出相电流 A 控制信号输入电流 6 20 mA 9 图 24 H1080 驱动器典型接线图 传感器选择 传感器分为 NPN 和 PNP 型。 NPN 与 PNP 传感器的区别 ： 常用的传感器可分为 4 个分类，即 NPNNO、 NPNNC、 PNPNO 与 PNPNC。 NPN 是指当有触发信号时，信号输出线动作于 L+这条高电平的电源线。 对于 NO 型，在没有触发信号时，输出线是悬空的；有触发时则发出与 L+电源线相同的电平（实际是这两条线连通了）。 对于 NC 型，在没有触发信号时，信号输出线与 L+电源线是连通的（同电平） ；当有触发信号后，输出线就悬空了（相当于与 L+电源线断开了）。 对于 PNP 型传感器来说，信号输出线是作用于 L这条低电平的电源线的，其中 NO 和 NC 型 的原理是与上面说的一样。 系统中 PLC s/s 端接 +24V，故选择 NPN 型传感器。 糖果包装机中，共需要 3个传感器：一个色标传感器、一个光电开关、一个行程开关。 光电开关传感器位于糖果包装机的入口处，当有糖果到来时，发出信号，并传送给 PLC， PLC 控制位于传感器附近的 推糖 电磁阀吸合，推糖机构向下运动，将糖果推入糖果托盘。 当糖果进入糖果托盘三个周期后， PLC 发出指令， 吸合控制糖果包装纸运动的 送纸 电磁阀，开始送包装纸进行糖果包装。 接近开关传感器位于传送带入口处，用于检测糖果是否合格。 当糖果超过设定高度时，到达行程开关位置，行程开关发出信号给 PLC， PLC 发出急停信号，整个系统停机，等待操作工人将不合格糖果剔除或技术维修人员进行维修。 10 糖果包装机各功能模块设计 糖果包装机用三相异步电机驱动，由变频器供电，转速通过变频调速实现。 步进电机用于调整包装纸的位置。 Y06 型糖果包装机控制系统主要有推糖机构控制、糖果检测、糖果包装与糖果包装纸同步控制等。 各加工工位的动作是由三 相异步电机通过齿轮机构带动机械结构来实现的。 供电模块设计 图 31 糖果包装机控制系统供电模块电气原理图 糖果包装机系统中，设备多，工作电压也不尽相同。 三相异步电机工作电压为 380V AC， PLC 的工作电压为 220V AC，人机界面等的工作电压为 24V DC，步进电机驱动器的工作为 90V AC。 如图 31 所示。 源由滑线引入电气柜中，经过熔断器后，再经由总进线空气断电器 QS 后供给系统的控制回路及主电机电路部分。 变频器使用 380V 交流电压以供驱动三相异步主机工作，故直接将三相电源经继电器送入变频 器。 三相电源的线电压为 380V，相电压为 220V，因此系统取三相中的 A 相 相电压提供 220V 交 流电压， A 相经过交流稳压器后提供给环形变压器和开关电源等设备。 环形变压器 T2 的作用是将 220V AC 变为 90V AC 供步进电机驱动器工作。 开关电源为系统提供 24V DC 电压，为人机界面提供工作电压， PLC 的输入、输出点提供基准电压。 11 主电路及各分电路均有带有预防过流过载功能的断电器保护装置，确保在系统过载时能及时与三相电源断开，防止设备长期处于过流或过载状态时危及设备安全。 220V 交流在送入设备之前先通过了稳压设 备，防止电压出现大幅波动时，对设备造成危害，提高了系统的可靠。 所有设备均通过 PE 线进行接地保护。 接地技术可 以减小线缆等因素对设备造成的电磁干扰，提高控制的精度，保护系统 安全性，进一步提高系统的可靠性。 执行主电机模块设计 图 32 主电机控制电气原理图 糖果包装机控制系统中，各机械部分的驱动是由一台三相异步电机提供的。 三相异步电机的具体参数见 表 21。 如图 32 所示 电机的控制电气原理图。 三相电源分别通过线路 1 1 13 接入变频器的 R、 S、 T 端子为变频器及主电机提供工作电源。 正常工作时，变 频器通过 RS485 口与 PLC 通信取得电机工作频率，驱动 电机在相应频率在工作。 过流和过载时，主电机持续发热，热继电器 断开，主电机与电源被切断，立即停止工作。 急停时， PLC 发出急停控制信号，其对应变频器继电器被断开，主电机停止动作，等待维修人员进行故障排除。 为了保证在系统故障时，能及时对电机进行刹车、制动。 所谓制动，是指电能从电机侧流到变频器侧（或供电电源侧），此时电机转速高于同步转速。 常用 12 的制动方法是在变频器侧安装制动电阻，将制动产生的能耗以热量的形式消耗掉。 为了保证在系统故障时，能及时对电机进行刹车制 动，根据台达变频器技术手册选用了 300W 70 的 BR300W070 型制动电阻，其具体参数如 表 31 所示。 主电机在启动之前，应断开不必要的负载，确保主电机轻载启动。 按下启动按钮后，电机在变频器的控制下，逐步提高速度，实现高速运转。 若机器出现故障，立即切断电源，并且进行机械制动，确保机器的安全。 表 31 中 ED%代表电阻值瓦特数及使用的频率。 表 31 台达变频器刹车电阻选用参数 电压 适用马达 全载输出转矩 KGM 应用电阻规格 制动单元 制动电阻料号 用量 制 动 转矩10%ED% 最小电阻值 hP kW 型式VFDB 用 量 230V 3 300W 70 BR300W070 1 125 35 为了保证主电机转速的精度，系统中使用了光电编码器采集实际转速值，并将其传送给 PLC，再由 PLC 与变频器进行通讯不断的进行修正。 包装纸同步控制模块设计 包装纸的传送在糖果包装中相当重要，传送过快或过慢均会造成包装纸位置不合适， 影响产品包装质量。 在 Y06 型糖果包装机中，糖果包装纸动作是由三相异步电机带动相应的机械结构来完成的。 在包装纸传送系统中加入了一台步进电机和 SICK KT3 WN1116 型（ NPN）色标传感器，与 PLC 联动，构成一个闭环系统，实行色标补偿。 当色标探测到包装纸位置不正确时， PLC 会向步进电机驱动器发送脉冲，驱动步进电机对其位置进行调整，从而保证包装的质量。 步进电机及其驱动器电气原理图如图 33 所示。 13 图 33 步进电机及其驱动器。