分切机控制系统毕业设计论文

分切机控制系统毕业设计论文内容摘要：

时控制薄膜所产生的张力。 在分切过程中，有很多的原因，都会导致塑料薄膜的张力发生变化。 主要原因有如下几种：（ 1）塑料薄膜在收卷和放卷的过程中，由于放卷直径是在不断的减小，而收卷直径是在不断的增大，收卷和放卷过程中直径的不断变化当然会造成塑料薄膜的张紧力也随之不断的变化，放卷过程中薄膜直径 不断减少，在制动力矩不变的前提下，薄膜所产生的张力将不断增大；收卷则完全相反。 （ 2）薄膜分切机的底座、各导辊等制造精度肯定存在一定程度的偏差，这就使得薄膜分切机在机械加工时产生一定程度上的振动，从而会造成塑料薄膜的张力产生一定的波动；另外，机械各零件在进行装配时产生的装配误差同样会对塑料薄膜的张力产生一定的影响。 （ 3）在分切机工作的过程中，当某一环节的速度突然发生变化时，势必会造成薄膜的张力也随之产生突变，从而影响塑料薄膜的分切质量。 （ 4）任何物体在运动的过程中，都会有一定的惯性，当要想改变物体的运动状态时 ，系统会变得不稳定，需要进行相应的能量补偿；同样在薄膜分切机的张力发生变化时，张力系统会发生变化，需要对张力进行补偿。 为了克服上述问题，本张力检测系统采用张力传感器进行张力检测，张力传感器如图 23 所示安装。 图 23 张力检测器受力分析简图 进行分切时，材料张力 F（ N）与检测负荷 Gd 之间有如下关系（检测辊质量设为 M）： Gd K0F+KMg K0 （ sin1+sin2） /cos0 K cosβ/cos0 g 10m/s2 K0 是根据通薄膜角 2 的变化而随之相应变化的系数，如果向拉伸负荷方向送薄膜 时，应为负值； K 是根据基准角β的变化而变化的比例常数。 薄膜分切机的收卷机构 该薄膜分切机的收卷机构采用主电机通过带动牵引辊连续转动，同时将已经缠绕好薄膜的前后压辊通过液压控制回路，压在牵引辊上，利用牵引辊和收卷压辊之间的摩擦力带动前后收卷辊连续转动，从而将已经通过分切刀分切好的定尺寸薄膜整齐的缠绕在收卷辊上，直到放卷薄膜分切完成为止。 在分切之前，需要在前后收卷压辊上安装好与生产薄膜相对应的纸管。 通过向气胀轴中通入高压空气，使气胀轴对纸管进行定位，防止在分切加工的过程中，发生移动和错位，造成不必要的损失。 在收卷过程中所用到的气胀轴（如图 24 所示）就是一种特殊制作的收卷轴，也就是当通过高压充气之后，表面的键条可以凸起，放气后表面的键条又可以迅速的回收；在收卷的过程中，只需要自己配备气源即可，使用极为方便。 而且充气时间短，效率高，一般只需要 3 秒钟就可以完成充气和放气。 图 24 收卷压辊上气胀轴示意图 塑料薄膜分切机的整体方案设计 塑料薄膜分切机的工作过程 1）在接通电源之前需要做好以下几个方面的准备工作：（ 1）将待分切的料膜通过叉 车安装固定在分切机的放卷轴上，用顶块固定加紧；（ 2）根据所要求薄膜分切具体尺寸将分切刀的位置固定在相应的位置，用来切取合格的料膜；（ 3）把卷取分切好薄膜的纸管套在前后收卷辊的气胀轴上，用气泵向前后收卷辊中的气胀轴里打入高压空气，使得键条和纸管的内壁紧密的咬合（ 4）将薄膜料卷的引头按照走料图所示的路线缠绕好，并且用胶带粘在前后收卷辊上；（ 5）按下控制面板上的前后收卷辊控制按钮，使前后收卷辊与牵引辊紧密压合（ 6）手动使得牵引辊慢速转动，这样收卷辊就考牵引辊与收卷辊之间的摩擦力转动，试运行一段时间，使得薄膜走料平 滑，薄膜表面平整无褶； 2）准备工作完成之后，先通过按下控制面板上电源控制按钮接通电源，然后按下吹边风机按钮，使吹风机开始工作； 3）首先让牵引辊的电机在比较低速的情况下运行，一段时间后，如果薄膜没有发生很大的褶皱，表面光滑平整，而且张力自动监测仪上所设定的张力值与张力传感器所检测出的数值相差无几，则可以通过旋转控制面板上的主机调速按钮，让牵引电机在高速情况运行，直到完成改卷薄膜的分切工作为止；否则，需要重新调整塑料薄膜的位置，这样通过反复调整，以保证分切后塑料薄膜能够达到所需要的要求； 4）当放卷辊上的塑料薄膜完成分切后，首先要将牵引电机速度减小，等到速度下降之后，关闭电源按钮即可；然后通过按下前后收卷辊气胀轴的泄气按钮，释放出原来通入的高压气体，使得键条与纸管的内壁完全分离，便于卸下分切好的薄膜，进行下一步的包装与运送； 薄膜分切机总体控制方案的设计 薄膜分切机采用 PLC 控制方案，控制系统的示意图如图 25 所示： 图 25 薄膜分切机控制系统示意图 该塑料薄膜分切机需要用电机带动以下电机：用三角带与牵引辊连接的主电机、用于吹边机构中的风机、液压控制中的油泵电机。 在控制系统中，若是 按照以往的经验，采用一定数量的继电器、接触器控制，势必会增大控制系统的安装、接线工作量，降低控制系统的工作可靠性，增大故障率和维修工作量。 而采用微机控制方案或者 PLC 控制方案来控制的话，则不需要采用硬件继电器，可以克服以上所有的缺点。 由于牵引电机有调速的要求，因此在牵引电机电路中应该连入一个变频器，实现变频要求，其余的电机直接连接 PLC 的输出端子，通过程序完成对三台电机的启动与停止控制；为了能够准确控制前后收卷辊子的位置，该薄膜分切机采用液压控制系统完成对收卷辊动作的控制，使用三个电磁换向阀配合，而且采用限 位开关最为动作转换信号，液压缸外接一段齿条，通过齿轮齿条的啮合，将液压执行元件的直线运动转换成收卷辊子的反复回转，这种控制方法结构简单、易于控制、定位精确。 3 控制系统硬件设计及实现 电动机电气控制线路设计 虽然吹边风机、油泵电机、牵引电机的控制接线各不 相同，但是它们都可以采用三相电源供电，因此可以将它们的主电路绘制在一起，这样便于系统的设计与分析检查。 牵引电机主要是给牵引辊提供动力来源，保持连续的旋转运动，完成收卷工作；油泵电机主要是用在液压控制前后收卷辊的动作回路中；吹边电机主要是讲分切下的废边通过风道吹到固定的地方，便于不影响收卷正常进行。 如图 31 所示为吹边风机、油泵电机、牵引电机的电气接线图： 图 31 薄膜分切机各电动机电气接线图 为了防止薄膜分切机工作时，电路中的短路造成电流过大从而使电路负载不能正常工作，因此在每个电动机的接线中都需 要串接一个熔断器，进行短路保护；一旦电路中出现短路情况，熔断器会立刻发生断路，切断电机的电源，起到保护电路的作用，功能相当于家庭所用的保险丝。 而且在每一个电动机回路中都需要串入热保护继电器对每个电机进行热保护，防止负载过大造成电机不能正常运行。 由于在加工的过程中需要进行牵引电机速度的调节工作因此在牵引电机的回路中串入变频器，从而完成对牵引电机速度的调节工作；同时在变频器的输出端接入速度显示表，从而可以直观的显示出实时的主机速度。 该薄膜分切机牵引电机调速所使用的调速方式为变频调速，使用的是欧瑞传动电 气有限公司生产的 E10000037T3 型变频器。 选择合适的变频器对电动机的调速非常重要，在变频器的选型过程中，主要遵循以下原则：（ 1）是频器的功率和电动机额定电流匹配，由于功率因数及电动机效率不同，同一功率同一电压等级的电动机，其额定电流有较大差异，所以选择变频器的功率和电动机的额定电流相匹配。 （ 2）负载性质和变频器类型要相匹配。 如图 32 所示为欧瑞公司生产的变频器接线示意图： 图 32 欧瑞公司生产的变频器及接线说明示意图 变频器的基本参数设定： 变频器面板上有显示器和按键，显示器可以 显示输出的频率、输出电压、电流、设定参数等。 参数输入方法不同厂家的变频器会用所不同，使用者必须输入的参数也就有以下几项： 控制方式参数： a：频率控制方式：面板控制；用端子由外部模拟信号（ 0― 10V 或 4― 20mA）控制 b：启停控制方式：面板控制电动机启停；用端子由外部开关信号控制电动机启停 c：正反控制方式：面板控制电动机正反转方向；用端子由外部开关信号控制电动机正反选转方向 d：通讯控制方式：利用通信接口或总线进行频率、启停或正反转控制。