技师论文(终稿)

1、2010年山东省维修电工技师专业论文基于PLC的封口包装机变频节能控制系统探讨学生姓名：孟凡兵所在单位：山东煤炭技术学院维修电工技师一班指导教师：张庆国、郎海军、薛辉日期：2010年5月基于PLC的封口包装机变频节能控制系统探讨 作者：孟凡兵【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、人

2、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SSR1.项目背景及分析1.1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

3、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。（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）。1.2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.(3)

4、测温范围为0400，温度控制精度为2。2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。2.1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：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

5、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。2.2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。3.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，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

6、，来进行加热器的通与断。延伸知识：（固态继电器）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。4.项目设计思路4.1封口包装机控制系统的设计原则1.深入了解和分析被控对象封口包装机2.确定I/O设备根据控制要求，确定输入设备（4个控制信号）有按钮、选择开关、传感器，输出设备（6个输出信号）有三相交流接触器、中间继电器、固态继电器和指示灯。3.设备选型PLC：西门子S7200 CP

7、U224 DC/DC/DC（EM231热电偶模块）变频器：西门子MM440变频器4.分配I/O点（见下文的I/O符号分配表）5.设计应用程序梯形图在编程器或PC机上，借助编程软件，根据工作功能图或状态流程图等设计出梯形图，即编程。6.借助通讯电缆，将梯形图程序下载到PLC中7.进行软件测试8.应用系统整体调试在PLC软、硬件设计和控制柜及现场施工完成后，就可以进行整个系统的联机调试。9.编制技术文件系统技术文件包括说明书、电气原理图、电器布置图、电气元件明细表、PLC梯形图等4.2 封口包装机的硬件部分1.电控原理图2.I/O配置3.外部接线示意图4.3 封口包装机的软件部分用STEP7 mi

8、cro/win软件对PLC进行编程主程序：子程序：中断程序：中断程序的触发时间为SMB34，触发事件为10变频器参数设定： 直接在BOP面板上设定P0010=30P0970=1 恢复出厂默认值P 0003=2 设用户访问级为扩展级P0004=7 命令和二进制I/OP0700=2 命令源选择由端子排输入P0701=1 定义5号端口为ON接通正转，OFF停止P0702=17 P0703=17 P0704=17 选择固定频率（二进制编码+ON命令）P1000=3 选择固定频率设定值P1080=0（HZ） 设定最低频率P1082=50（HZ） 设定最高频率P1001=5（HZ） 设置固定频率5（HZ）

9、P1002=10（HZ） 设置固定频率10（HZ）P 1003=20（HZ） 设置固定频率20（HZ）P1004=30（HZ） 设置固定频率30（HZ）P1005=35（HZ） 设置固定频率35（HZ）P1006=40（HZ） 设置固定频率40（HZ）P1007=50（HZ） 设置固定频率50（HZ）结语：针对实际生产中出现的一些问题，本文采用了西门子S7200 PLC和MM440变频器对原有继电控制系统进行了技术改造，将PLC中的串口驱动程序与相应组态软件的需求响应相结合，加载驱动，使设置的控件能够按照真实情况动作。实践证明，在生产机械中采用PLC控制的变频调速，编程灵活，控制方便，实现了生

10、产的自动化和批量生产的集成化。如果经济成本允许，还可以加装PLC人机界面触摸屏（HMI），借助Wincc flexble组态软件来实现更加人性化的生产。它可以一改PLC控制系统一贯的开放性不足的弱点，使系统运行的人机对话/监控问题得以根本解决，实现真正意义上的“自动化生产”。作为一名即将毕业的大学生，深知“学无止境”的道理，我们只有与时俱进、扎扎实实才能在以后的实际工作中发挥所能。随着科技的发展，新的电气设备、电气技术层出不穷，维修电工也被赋予了新的含义，我们只有终生学习才能成为一名合格的“维修人员”。参考文献及网站：1.可编程序控制器使用指南 吉敬华、赵文祥主编 2009.6 机械工业出版社2.变频调速技术基础教程 曾允文主编 2010.1 电子工业出版社3.电动机节能方法与PLC变频器应用实例 姚志松、吴军