PLC在封口包装机变频节能控制系统中的应用毕业论文.doc
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1、本科毕业论文题 目: PLC在封口包装机变频节能控制系统中的应用专 业: 机电一体化工程 学生姓名: 陈炜 指导老师: 徐福林 起讫日期: 2016年03月17日2016年05月05日 23PLC在封口包装机变频节能控制系统中的应用 作者:陈炜【摘要】:封口包装机是指在包装容器盛装产品之后对容器进行封口的机械。随着生产、生活水平的提高,我国封口包装机械近几年发展较快。通过参考国外同类型产品,在消化吸收的基础上自行开发研制,技术上有了很大的提高,但在高新技术应用和新工艺开发方面与国外还有较大差距,如整机的自动化程度不高,有些还大量使用继电控制系统耗能、费时、工作还不安全可靠。本文将从节能、省时、
2、人性化设计三个方面,用先端自动控制设备PLC和变频器改造以往的继电控制系统,从而推动技术更新、更快的发展。【关键词】:S7200 PLC、变频器、封口包装机、温度控制、固态继电器SSR一.项目背景及分析(一)封口包装的工艺流程结合上图,其工艺流程包括如下几个步骤:1. 接通电源,封口包装机各机构开始工作,电热元件通电加热,使上下加热块急剧升温,并通过温度PID控制系统调整到所需温度,压印轮转动,根据需要,冷却系统开始工作,输送带启动,并由调速装置调整到低速状态。2. 当装有物品的包装被前级设备运送至封口包装机输送带上时,袋的封口部分通过导向槽H被自动送入运转中的两根封口带F之间,并带入加热区E
3、,加热块的热量通过封口带传输到袋的封口部分使薄膜受热熔软,再通过冷却区D,使薄膜表面温度适当下降,然后经过滚花轮滚压,使封口部分上下塑料薄膜黏合并压制出网状花纹,再由导向橡胶带B与输送带将封好的包装袋送出机外,封口包装机完成封口作业。3. 当封口包装机在低速运行取得满意效果后,可逐步提高封口速度至最高工作速度,同时根据工艺要求适当提高封口加热温度(根据不同材料,其设定温度不同)。(二)控制要求4. 输入电源为三相380V电源.5. 主动导向轮、被动轮和各个传动机构间通过机械连接,最后由一台三相380V/1.5KW的异步电动机驱动,封口速度要求能调速(015m/min),调速精度为1.6. 测温
4、范围为0400,温度控制精度为2。二封口包装机的温度检测温度是封口包装机控制过程中最常见的一种模拟量,由于温度传感器在测温过程中输出的不是标准意义上010V或420mA等线性信号,因此都需要对此进行转换。(一)模块选型本课题选用K型热电偶传感器和西门子S7200的EM231热电偶模块。K型热电偶图示:西门子S7200的EM231热电偶模块:结合上图,其工艺流程包括如下几个步骤:接通电源,封口包装机各机构开始工作,电热元件通电加热,使上下加热块急剧升温,并通过温度PID控制系统调整到所需温度,压印轮转动,根据需要,冷却系统开始工作,输送带启动,并由调速装置调整到低速状态。当装有物品的包装被前级设
5、备运送至封口包装机输送带上时,袋的封口部分通过导向槽H被自动送入运转中的两根封口带F之间,并带入加热区E,加热块的热量通过封口带传输到袋的封口部分使薄膜受热熔软,再通过冷却区D,使薄膜表面温度适当下降,然后经过滚花轮滚压,使封口部分上下塑料薄膜黏合并压制出网状花纹,再由导向橡胶带B与输送带将封好的包装袋送出机外,封口包装机完成封口作业。当封口包装机在低速运行取得满意效果后,可逐步提高封口速度至最高工作速度,同时根据工艺要求适当提高封口加热温度(根据不同材料,其设定温度不同)。(二)控制要求1. 输入电源为三相380V电源.2. 主动导向轮、被动轮和各个传动机构间通过机械连接,最后由一台三相38
6、0V/1.5KW的异步电动机驱动,封口速度要求能调速(015m/min),调速精度为1.3. 测温范围为0400,温度控制精度为2。温度是封口包装机控制过程中最常见的一种模拟量,由于温度传感器在测温过程中输出的不是标准意义上010V或420mA等线性信号,因此都需要对此进行转换。本课题选用K型热电偶传感器和西门子S7200的EM231热电偶模块。K型热电偶图示:西门子S7200的EM231热电偶模块:EM231热电偶模块提供了一个方便的、隔离的接口,用于七种热电偶类型:J、K、E、N、S、T和R型。它允许S7200连接微小的模拟量信号,电压范围为80mV。用户必须用DIP配置开关来选择热电偶的
7、类型,断线检查,测量单位,冷端补偿和确定开路故障方向。所有连接到模块上的热电偶必须是相同类型的。组态DIP开关位于模块的下部。(二)热电偶与PLC的硬件接线由于本课题需要采用晶体管输出的PLC(固态继电器输出),因此选择PLC为CPU224 DC/DC/DC,工作电源为24V DC,扩展模块EM231 4TC的电源也为24V DC。(注意:热电偶电线的方向不能接反)接线完成后,设置EM231 4TC的DIP设置:SW3为1,SW1/2/5/6/7/8为0。三.封口包装机的温度控制在封口包装机的温度控制中,采用了具有结构简单、测温范围大、响应快的热电偶作为测温传感器。当PLC采样到实际温度之后,
8、再与设定值进行比较,进行PID控制,就可以来控制固态继电器,来进行加热器的通与断。延伸知识:(固态继电器),(PID控制)固态继电器简称SSR,它是现代微电子技术与电力电子技术发展起来的一种新型无触点开关。它为四端有源器件,两个输入控制端,两个输出端。输入、输出间为光电隔离,输入端加上直流或脉冲信号,输出端从断态转为通态。整个器件没有任何可动部件和触电,实现了相当于电磁继电器的功能。PID控制的原理和特点在工程实际中,应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制,简称PID控制,又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史,它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控
9、制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握,或得不到精确的数学模型时,控制理论的其它技术难以采用时,系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定,这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象,或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时,最适合用PID控制技术。PID控制,实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差,利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。 比例(P)控制比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差(Steady-state error)。 积分(I)控制在积分
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