基于PLC标签打印控制系统的设计

摘 要 标签打印，顾名思义就是打印标签。标签是指产品上的文字图形符号及一切的说明物。 随着市场经济的发展和商品的激烈竞争，标签已成为公平交易、商品竞争的一种重要形式。随着科技的进步、标准规范化管理、企业快速发展不断地提高，各行各业对标签的质量、形象、安全、高效、准确管理的要求越来越高！规范标签管理已经成为各行管理的各业各部门重要内容之一，受到越来越多管理者的高度重视，所以标签的制作及打印已经成为日常工作的一部分，如何高效的制作出优质标签将成为大家关注的一个问题，特别是在中国大多数需要使用标签的机构，如高效管理中普遍没有专业的打印机支持，在此前提下，如何在普通打印机上实现高质量的标签的排版和打印，是有一定普遍意义的。所以本次设计主要为了实现更加方便快捷的控制标签打印的过程以及标签内容更易改的打印系统而设计。本次设计的主要思路为通过PLC控制俩部分来实现，第一部分通过PLC的输出控制交流接触的线圈来控制标签打印电机的运行，进行标签打印；第二部分，通过PLC的输出控制频器，在通过变频器对传送电机进行三段速的控制，最终实现设计。 通过最终测试，实现了以上的标签打印设计。关键词：PLC，交流接触器，变频器ABSTRACTLabel printing, just as its name implies is to print label. The words on the label, the product is all graphic symbols and instructions. With the development of the market economy and the fierce competition of commodities, the label has become a fair trade, an important form of competition of the commodity.With the progress of science and technology rapid development, standards, standardized management, enterprises constantly improve, in all walks of life, about the quality of the label image, safe, efficient and accurate management of the demand is higher and higher! Specification label management has become all walks of life, one of the important contents of the various departments attach great importance to by more and more managers, so the label production and printing has become a part of the daily work, how effectively to produce high quality label will be a question of attention, especially in most of Chinas need to use the label, such as efficient management in professional printer support, under the premise, how to achieve high quality label on ordinary printer typesetting and printing, there is a common sense.So this design mainly in order to achieve more convenient and quick control label printing process and label printing system and design content are more likely to change. The design of the main ideas implemented by PLC control two parts, the first part through the output of the PLC control ac contactor coil to control the operation of label printing machine, label printing, The second part, through the output of the PLC control of frequency, in to three sections of transmitting motor by the frequency converter control, finally realizes the design.Through the final testing, and realized the above label printing design.KEY WORDS: PLC, ac contactor, frequency converter目 录1系统方案设计12控制器22.1 控制器的选择22.2 控制要求22.3 S7-200 Micro PLC 的概述22.4 输入输出I/O口分配表32.5 程序流程图（如图3）33传感器73.1 传感器定义73.2 传感器分类73.3 光电对射传感器74电机84.1 打码电机84.2 传送电机85变频器95.1 变频器定义95.2 西门子MM440变频器95.3 变频器面板按钮功能（如图7）95.4 变频器参数设置106外部接线总图（如图8）127参考文献138致谢信141PLC标签打印控制系统的设计1系统方案设计系统设计的核心思想过程：按下启动按钮SB1,传送带电机M2以20Hz正转运行，当入料传感器检测到A点传送带上有标签工件,打码电机M1开始打码运转，3秒后打码电机停止第一次打码；此时，传送带电机M2变换成30Hz正转运行，当工件移动到达B点后，打码电机M1开始打码运转，5秒后打码电机停止第二次打码；同时，传送带电机M2以50Hz正转运行，当工件移动到达C点时，打码电机M1开始打码运转，8秒后打码电机停止第三次打码。一次打码结束。因此，系统主要有输入，控制器，打码电机，传送电机，变频器，标签纸组成，系统设计框图如图1所示。图1 设计框图下面分别论证这几个模块的方案选择。2控制器2.1 控制器的选择方案一：采用PLC控制，它的逻辑控制是以程序的方式存储在内存当中，改变程序，便可改变逻辑，连线少、体积小、方便可靠。而且在运行中抗干扰能力强，维修工作量小，适用性强。方案二：采用常规的继电器控制。它是利用各电器件机械触点的串、并联组合成逻辑控制。采用硬线连接，连接多而复杂，对今后的逻辑修改、增加功能很困能。而且在运行中容易出现触点的断裂等各种硬件问题。综合以上分析选用PLC控制，由于考虑到本次PLC标签打印控制系统的输入输出所需I/O口比较少，所以选用了通用性强，而且编程方便，容易理解的西门子s7-200进行编程。2.2 控制要求按下启动按钮SB1,传送带电机M2以20Hz正转运行，当入料传感器检测到A点传送带上有标签工件,打码电机M1开始打码运转，3秒后打码电机停止第一次打码；此时，传送带电机M2变换成30Hz正转运行，当工件移动到达B点后，打码电机M1开始打码运转，5秒后打码电机停止第二次打码；同时，传送带电机M2以50Hz正转运行，当工件移动到达C点时，打码电机M1开始打码运转，8秒后打码电机停止第三次打码。一次打码结束2.3 S7-200 Micro PLC 的概述S7-200系列是一类可编程逻辑控制器(Micro PLC)。这一系列产品可以满足多种多样自动化控制需要，（如图2）展示一台S7-200Micro PLC。由于具有紧凑的设计、良好的扩展性、低廉的价格以及强大的指令，使得S7-200可以近乎完美地满足小规模的控制要求。此外，丰富的CPU类型和电压等级使其在解决用户的工业自动化问题时，具有很强的适应性。 图2 S7-200控制器外部图2.4 输入输出I/O口分配表 表1 输入输出I/O分配表功能I功能O启动I0.0打码电机M1Q0.1停止I0.1传送电机M2(20hz)O0.2传感器AI0.2传送电机M2(30hz)Q0.3传感器BI0.3传送电机M2(50hz)Q0.5传感器CI0.4 2.5 程序流程图（如图3） 图3 程序流程图2.6 西门子S7-200PLC编程图4 标签打印系统梯形图3传感器3.1 传感器定义能感受规定的被测量，并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。3.2 传感器分类（1）按被测量原理分类：可分为位移、力、力矩、转速、振动、加速度、温度、压力、流量、流速等传感器。（2）按测量原理分类：可分为电阻、电容、电感、光栅、热电偶、超声波、激光、红外、光导纤维等传感器。（3）按传感器转换能量供给形式分类：可分为能量变换型（发电型）和能量控制型（参量型）两种。考虑到本次设计只用于检测位置以及成本的问题，选用了最为普遍的光电对射传感器。3.3 光电对射传感器 由一个发光器和一个收光器组成的光电开关就称为对射分离式光电开关，简称对射式光电开关。它的检测距离可达几米乃至几十米。使用时把发光器和收光器分别装在检测物通过路径的两侧，检测物通过时阻挡光路，收光器就动作输出一个开关控制信号。（如图5） 图5 光电对射外部图 4电机4.1 打码电机表2 三相感应微型电动机参数型式JW6314功率180瓦电压380V电流0.4A频率50Hz工作方式连续绝缘等级E转速1400转/分4.2 传送电机表3 三相感应微型电动机参数表型式JW6314功率180瓦电压380V电流0.4A频率50Hz工作方式连续绝缘等级E转速1400转/分5变频器5.1 变频器定义变频器就是将固定频率的交流电变为频率连续可调的交流电装置。5.2 西门子MM440变频器MICROMASTER 440（如图6） 是专门针对与通常相比需要更加广泛的功能和更高动态响应的应用而设计的。这些高级矢量控制系统可确保一致的高驱动性能，即使发生突然负载变化时也是如此。由于具有快速响应输入和定位减速斜坡，因此，甚至在不使用编码器的情况下也可以移动至目标位置。该变频器带有一个集成制动斩波器，即使在制动和短减速斜坡期间，也能以突出的精度工作。所有这些均可在 0.12 kW (0.16 HP) 直至 250 kW (350 HP) 的功率范围内实现。 图6 西门子MM440变频器外部图5.3 变频器面板按钮功能（如图7） 图7 变频器控制面板1:改变电动机的转动方向；2:启动变频器；3:停止变频器；4:电动机点动；5:访问参数；6:减小数值：减小面板上显示的参数数值；7:增加数值：增加面板上显示的参数数值；8:功能:变频器运行过程中,在显示任何一个参数时按下此键并保持2秒钟,将显示直流回路电压、输出电流、输出频率、输出电压、由P0005选定的数值。5.4 变频器参数设置恢复变频器工厂默认值，设定P10010=30和P0970=1，按下P键，开始复位，复位过程大约在3min，以保证变频器的控制接线参数恢复到工厂默认值。PLC标签打印控制系统设置变频器对应参数如表4所示。 表4 变频器参数设置参数号出厂值设置值说明P000311设用户访问级为标准级P000407命令和数字I/OP070022选择命令源：由端子排输入P000312设用户访问级为扩展级P000407命令和数字I/OP0701117选择固定频率P0702117选择固定频率P070311ON接通正转，OFF停止P000311设用户访问级为标准级P0004010设定值通道和斜坡函数发生器P100023选择固定频率设定值P000312设用户访问级为扩展级P0004010设定值通道和斜坡函数发生器P1001020设置固定频率1（Hz）P1002030设置固定频率2（Hz）P1003050设置固定频率3（Hz）6外部接线总图（如图8）图8 外部接线总图7参考文献1 梁森 黄杭美. 自动检测与转换技术【M】北京：机械工业出版社，20072 王玉中.电气控制与PLC应用技术【M】.河南：河南科学技术出版社，2010.3张万忠.可编程控制器入门与应用实例【M】.北京：中国电力出版社，2006.4 谭维瑜. 电机与电气控制【M】北京：机械工业出版社，2010.5汪晓光.可编程控制器原理及应用【M】.北京：机械工业出版社，2004.6储克森.自动检测与转换技术【M】.北京：机械工业出版社，2002.7陈晓华.电气图形符号新标准应用简明手册【M】.南昌：江西科学技术出版社，2007.8 谭维瑜.电机与电气控制技术【M】.北京：机械工业出版社，2009.9肖朋生 张文 王建辉. 变频器及其控制技术【M】北京：机械工业出版社，2008.10 朱善君.可编程序控制系统