HD120型低压化成设备收箔系统PLC控制的分析与改进全解

1、*毕业设计（论文）HD120型低压化成设备收箔系统 PLC控制的分析与改进班 级专 业所在系指导老师*学院毕业论文目录第1章：绪论1.1铝电解电容器 31.2化成箔 41.3可编程逻辑控制器(PLC 6第2章收箔系统的介绍、分析与改进2.1系统结构及基本框图 72.2 PLC控制的可行性与优越性 72.3收箔系统的分析与改进 82.3.1 PLC 的选型 82.3.2可编程控制器的输入与输出接口分配 82.3.3纠编系统的改进 9(1) 改进的意义 9(2) 系统与结构的改进 102.3.4收箔机收箔速度的控制的设计与改进 11(1) 改进的背景、目的 11(2) 状态转移图表 13(3) 收

2、箔延时I/O分配 13(4) 梯形图 152.3.5收箔系统总梯形图和指令表 162.3.6改进部分I/O接线图与相关电路图 192.3.7改进后的优点 21参考文献 21第27页 共22页HD120型化成设备收箔系统PLC控制的分析与改进摘要：本文介绍了 HD120型化成设备，分析了收箔控制系统，结合生产实际， 针对收箔过程中出现的纠偏不齐与延时控制繁琐， 利用PLC控制系统，对收箔系 统下的纠编系统进行了改进，对收箔延时系统进行 PLC控制改进设计。关键词：收箔机；PLC控制；改进第1章绪论1.1铝电解电容器铝电解电容器作为电子产业电子元器件的一种，近年来由于我国的电子 产业迅猛发展，尤其

3、像家用电器、通信产品、汽车电子等产品的需求急剧增 大。从而导致了对铝电解电容器的质量、产量等方面的更大需求。图1-1铝电解电容器外形图电极箔是铝电解电容器制造的关键原材料。随着我国的电子产业迅速发展， 我国电极箔工业的技术与装备已达到了较高的水平， 并跻身于世界电极箔大国的 行列，国内很多铝箔企业加快了电子铝箔生产技术、生产线的开发与引进。我国 电极箔工业的技术与装备已达到了较高的水平， 并跻身于世界电极箔工业大国的 行列。但我国电极箔的质量、产量、效益等方面还与国外存在一定差距。 长期以来, 我国电容器用电极箔一直依赖进口， 为了改变这种局面，国内很多铝箔企业加快了电子铝箔生产技术、生产线的

4、开发与引进。技术工艺也已经开始由纯化学腐蚀 替代了电化学腐蚀法，可最大限度增大铝光箔的表面积，单位比容增大，减少铝箔的使用量而使元件更加小型化。并且实现了自动控制腐蚀及化成箔生产线流 程，其指标居世界领先水平。铝电解电容器由铝圆筒做负极，里面装有液体电解质，插入一片弯曲的 铝带做正极而制成的电容器。如图右图所示，它的芯子是由阳极铝箔、浸有 电解液的衬垫纸、阴极铝箔、天然氧化膜等重叠卷绕而成的，芯子含浸电解 液后用铝壳和胶盖密闭起来就构成一个电解电容器。一般情况下，铝电解电 容器的铝壳外面都有一个塑料套管。Si厲正舸阴根）图1-2铝电解电容器结构示意图1.2化成箔化成生产线（以下简称化成线）生产

5、的化成箔，实际上用途很狭窄，只能用 做铝电解电容器.但是从上面的介绍可以知道，电容器的用途是十分广泛的。化 成箔是由特制的高纯铝箔经过电化学或化学腐蚀后扩大表面积，再经过电解作用在表面形成一层氧化膜后的产物。即高纯度铝一一腐蚀箔一一化成箔的顺序。铝电解电容器用化成箔属电子专用材料， 是基础产业之一，是我国电子行业 的薄弱环节，现已纳入国家重点发展和扶持的产业。高档次中高压化成箔又是我 国电子工业代替进口的基础工业关键材料。由于我国生产铝电解电容器用化成箔材料起点较晚，发展较慢，国内产品主要依靠进口，目前国内供不应求。预计到 2010年国内每年的需求会以平均15%左右的速度增长，因此生产中高压化

6、成箔产品具有广阔的市场前景图1-3化成箔生产线实物图图1-4收箔机实物图1.3可编程逻辑控制器（PLC简介PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装 置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序 运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输 入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC已经广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱 乐等各个行业，它具有高可靠性、抗干扰能力强、功能强大、灵活，易学易 用、体积小，重量轻，价格便宜的特点。图1-5第2章收箔系统分析与改进2.1系统组成介绍江苏

7、南通中元机械化成设备的化成箔生产线的控制系统大体主要分为温控 系统、加热系统、冷却系统、循环系统、收箔系统、纠编系统、延时系统等。本 论文主要分析PLC控制收箔系统，并对纠编系统和机械延时进行改进设计。基本框架图如图所示：图2-1化成设备系统框架图2.2 PLC控制的可行性与优越性在工业自动化控制领域主要分为PLC，工控机和嵌入式控制，而 PLC自1968年诞生以后以惊人的速度成为了这一领域的主导者，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。其主要原因，在于它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完 善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。而PLC的优越性在于，首先 PLC会

8、提供稳定的控制响应。第二，高度的可靠性。PLC有着其它控制产品，如工控机，DCS，单片机等控制产品，所无法替代的特性。它不需要大量的活动部件和电子元件，接线大大减少，与此同 时，系统的维修简单，维修时间缩短，因此可靠性得到提高。第三，易操作性。PLC的编程器可以用电脑直接进行，更改程序也可根据所需地址 编号、继电器编号或接点号等直接进行搜索或按顺序寻找，然后可以在线或离线更改。第四，灵活性。它可以根据应用的规模不断扩展，即进行容量的扩展、功能的扩展、应用和控制范围的扩展。综上所述，我们可以完全放心PLC在化成箔生产线上的适应，并且它也完全满足生产线自动化的需求。2.3收箔系统的分析与改进2.3

9、.1 PLC的选型选择日本三菱FX2N系列小型模块按I/O点数分类，一般小于512点为小型PLC5122048点为中型,2048点以上为大型PLC此收箔机输入输出点小于 256点应选小型 PLC 即选FX2N-32MR表1 FX2N系列PLC一般技术指标电源AC11（120V/220240V 单相 5060Hz电源波动范围AC99- 132V/198 264V,电源可瞬间失效 10ms环境温度使用时：055C，储存时：-2070C环境湿度4596% （无凝露）防震性能JIS C0911 标准 1055Hz, 0.5mm （最大：2G）抗冲击性能JIS C0911标准10G, 3轴方向各3次抗噪

10、声能力用噪音仿真器产生电压为1000VP-P，脉冲宽度1卩s,周期30100Hz,在此干扰下PLC工作正常击穿电压（绝缘耐压）AC1500V 1min （接地端与其它端子间）绝缘电阻5MQ以上，500VDC （接地端与其它端子间）接地电阻小于100 Q （如接地有困难可不接地）使用环境无腐蚀性气体，无导电粉末，微粒2.3.2收箔系统可编程控制器的输入与输出接口分配表2输入与输出接口分配表X0收箔机总开关Y0收箔工作指示灯X1光敏传感器1Y1收箔电机左偏旋转X2光敏传感器2Y2左偏指示灯X7光敏传感器3Y3收箔电机右偏旋转X10光敏传感器4Y4r右偏指示灯X11延时上限位保险Y5报警喇叭X12延

11、时上限位开关Y6收箔电机加速X13延时下限位开关Y7收箔电机减速X14延时下限位保险Y10报警指示灯2.3.3纠编系统的改进(1) 改进的必要性化成线收箔的整齐程度，会影响收箔的质量，和出厂后的销售。 所以这是十 分重要的环节之一。在化成线的收箔系统中，用的是两个红外发光二极管和两个 光敏传感器组成(以下简称纠编)。化成箔就是从二极管和传感器之间通过，传 感器产生一系列信号，再通过纠编系统进行纠偏，从而达到纠偏的目的。X1 O/ OOX2/O.O(2)(3)图2-2箔纸通过纠编的示意图化成箔通过纠编的两个二极管和传感器的有四种情形，如图7箔纸通过纠编 的示意图。我们设上面一组二极管传感器为 X

12、1，下面一组为X2。以第一组为例， 收箔偏左，X1没有受到遮蔽得到信号，X2受到遮蔽没有得到信号，丫3运转，收 箔机开始向右移动。当移至第二组位置时，及XI、X2都没有遮蔽，丫3停止运转。同理，第三组收箔偏右，X1受到遮蔽没有得到信号，X2没有受到遮蔽得到 信号，丫1运转，收箔机开始向左移动。当移至第四组位置时， XI、X2都被遮蔽, 丫1停止运转。图2-3纠编PLC梯形图上述纠编系统优点在于利用传感器对收箔的平行度进行检测， 在正常的收箔 情况下，即化成线放箔机处原料腐蚀箔本就十分整齐， 这样原有的纠编收箔系统 和传感器结构，是能够满足我们收箔的需要。但出现以外情况就会出现一些麻烦。以第二组

13、为例，如果原材料腐蚀箔收箔 本来就不整齐，XI、X2没有被遮蔽后，原箔继续向右偏去，即原箔离 X1越来越 远。这就会导致收箔不齐，纠编失效。以往我们碰到收箔不齐的腐蚀箔，会在放 箔机处，不断的调整波动，既费时，又费力。于是便有了我对纠编系统的改进。（2）系统与结构的改进OOOOOOOOOO（d）（e）（f）(g)(h)(i )图2-4新纠编的9钟情况示意图上图9,是利用了四组二极管和传感器，所产生的 9中可能出现的情况。 产生如下纠编程序：纠编改进后，保留了原有竖直排放光敏传感器的方式， 并在其左右添加水平 排放的两组光敏传感器，这样可以大大解决因为原箔收箔不齐， 导致的化成线收 箔不齐的连锁

14、问题。2.3.4收箔机收箔速度的控制的改进设计(1)改进的背景、目的在日常的生产中，收箔机处源源不断的生产着化成箔成品。 但随着化成箔越 卷越多，化成箔卷箔半径也越来越大，但收箔机的速度却仍旧是一开始的速度， 这就导致了，收箔机延时上升越来越快，收箔越来越快。这一情况的出现，会导 致一系列不安全因素的出现，如跳箔，就是箔卷跳出收箔机，掉在地上，造成损 失；延时飞出，就是收箔延时因为上升速度过快，而导致冲过上限位开关，造成 箔卷损失，和机器的损伤。所以过去操作人员总会不时的去观察收箔速度，并加以调节，来防止此类事 故的发生。在此可利用现有PLC资源，来改进收箔延时。主动银于收箔辗子下限位X13

15、保险口 4图2-7收箔延时示意图(2)收箔延时I/O分配表表3收箔延时输入与输出分配表X11延时上限位保险Y5报警喇叭X12延时上限位开关Y6收箔电机加速X13延时下限位开关Y7收箔电机减速X14延时下限位保险Y10报警指示灯(3) 状态转移图图2-8收箔延时状态转移图在上面的PLC状态转移图中可以看出，使用了步进顺控的控制方法。其中X12为上限位开关，X13为下限位开关，丫6为收箔机加速，丫7为收箔机减速。假 设收箔延时1min的收箔速度为最合适，当辊子碰触 X13下限位开关，开始计算 时间，1min后辊子还没有碰触上限位开关 X12,此时收箔机就加速收箔 Y6得电; 如果尚未到1min辊子

16、就碰触了上限位开关 X12，那丫7得电，下次收箔机收箔会 减速收箔。这样周而复始，就达到了改进所要求的收箔速度总维持在1min左右的构想。（4）梯形图梯形图如下所示：X0L3X012比十SETSOSTLSORSTS20(SETS20STLS20K600TO)TO&T卜M2(M2(YD06KW(T1T1 n图2-9收箔机收箔速度的控制梯形图2.3.5收箔系统总梯形图和指令表梯形图如下所示：xoooYOOO卄K001T卜XOQ2X010卄Y003K007一卜KOD1X002卄K007YOC1xoio卄17XQ11卄X013卄Y005Ml3031YOLOX014卄X012卄MlnW8002卄SETRSTS20指令表如下所示0LDxooo1OUTY0002MPS3LDX0014AMIX0025ORX0076ANB7ANIX0103OUTY0039MPP10LDIX00111ANDX00212ORX01013ANB14ANIX00715OUTY00116NOP17LDXOU13ORMl19ANIXO1320LDX01421ORMl22ANIXO1.2230KB24OUTYOOS25OUTY01026OUTMl27LDM800228SETSO30STLSO31RSTS2033LDX01334SETS2036STLS2037LDIX01238OU