基于plc和变频器的枕式包装机控制系统设计

基于plc和变频器的枕式包装机控制系统设计

0基于plc和实行心理控制的睡眠模式包装枕式收割机广泛应用于食品、药品等包装行业。主要完成加工、定位、包装、包装等功能。这是一个典型的电离作物。枕式包装机传统的控制方法是用继电控制、机械传动来实现的，但是随着现代社会对物品包装质量要求的提高，这种方法已经无法满足现代生产的需求。随着PLC、变频器、触摸屏等技术的日益成熟，基于PLC和变频器的枕式包装机包装速度快、定位准确，系统运行稳定，可以更好地满足包装生产的要求。本文主要介绍基于信捷PLC、变频器、触摸屏等产品的枕式包装机控制，精度高、可靠性强，且经济实用。1系统的原则和功能1.1定长模式下的动态调整如图1所示，枕式包装机控制系统主要由PLC、变频器、触摸屏等构成。其中，PLC是整个控制系统的核心，两台变频器分别用来控制切刀电机和送膜电机的转速，触摸屏作为人机界面用来进行各项参数的设置与监控。本系统的机械结构和电气结构较简单，系统的核心控制由软件完成，因此，系统稳定性良好，故障率低。机械设备固定，从光标头到切刀的距离也就是切刀相对光标头的位置就是固定值。切刀一周为一刀，若切刀转速固定，相邻两个光标的距离也是固定不变的，将切刀一圈的时间记为T1，相邻光标距离即袋长为L，那么送膜的线速度就为V1=L/T1，由于送膜轮的直径固定，设为D，那么送膜轮的转速为V2=V1/πD。知道了转速，知道电机的级数，就可以求出跟随的频率。然而在实际应用过程中，由于相邻光标的距离差异、机械传动等因素的影响，会使切刀所切的位置偏离光标点，因此需要在运行过程中进行自动调整。(1）在定长模式下，根据设定的长度，设定切刀和送膜变频器的频率，设备运行时，切刀每运行一周，PLC外部中断一次，采集当前送膜编码器计数值，并与PLC中存储的袋长进行比较，根据差值的大小和正负，计算出PLC所发出命令的送膜频率进行实时调节。(2）在跟标模式下，设备运行时，切刀每运行一周，PLC外部中断一次，采集当前编码器计数值，并与PLC中存储的相对位置进行比较，根据差值的大小和正负，计算出PLC所发出命令的送膜频率进行实时调节定标位置。1.2plc的主要功能(1）袋长设置与测量：包装的袋长可以通过触摸屏上对应画面设置，也可以通过启动系统袋长自动量测来实现。(2）手动横切位置对准：手动操作时，可以直接在触摸屏上设定并调整切刀位置。(3）自动横切位置对准：PLC根据检测并存储的光标的相对位置进行包装。(4）封切跟踪功能：设备运行过程中，将实际测量值与PLC中的设定值比较，根据差值大小和正负实时调整PLC所发命令的频率。(5）其它功能：通过触摸屏可以实现启动、停止、送料点动、切刀点动等功能；在运行的时候，可以显示包装速度、包装数量、故障报错等信息。2plc和s/o分配本系统采用信捷XC3-24-RT-E型PLC作为系统的控制核心，该机型具有3路AB相高速计数及2路高速脉冲输出；另外还具有丰富的周边指令集，RS-232和RS-485双通讯口。PLC主要I/O分配如图2所示，送膜变频和切刀变频的控制信号由Y4、Y5发出，两台变频器均选用信捷VB5-20P7变频器，变频器的频率由PLC通过RS-485口通信给定。纵封温度和横封温度的控制使用固态继电器和温控表来实现，控制信号由Y6、Y7发出。切刀信号由切刀编码器的Z相检测，色标信号的检测由光电开关实现。人机界面选用信捷TP-765触摸屏，TP-765具备4MB画面存储器和4KB数据存储器，TFT真彩256色LCD，支持RS-232、RS-485通讯，能够与各种主流PLC直接连接。本系统PLC通过RS-232串口与触摸屏进行通讯，实现各参数的设定与监控。3软件设计3.1plc软件组成信捷XC系列PLC在其编程软件XCPPro3.3a的运行环境中可用梯形图或指令表进行编程，然后使用通信电缆下载到PLC中。根据系统控制要求可以画出相应的流程图，如图3所示：其中，设定袋长也可以通过系统自动测量获取，并作为当前设定袋长。主程序中包含系统启停控制程序、点动控制程序、变频器控制程序等；中断程序主要对运行过程中产生的偏差进行调整，以到达系统精度。3.2系统监控画面TP-765提供了配套的画面编辑软件TouchWin，用户界面友好，操作简便，可实现离线、在线仿真。在个人计算机上使用该软件设计窗口、按钮等，完成后通过串口传送到触摸屏内存，就可以通过触摸屏显示和修改PLC中的数据，实现系统功能。图4所示为系统监控画面，画面上可以显示包装速度、已包袋数等信息，也可以设置袋长，切换定长/跟标模式。手动操作时，可以直接在人机界面上，输入相对位置；在运行的时候可以通过运行画面中的左移和右移数值输入按钮直接调整切刀位置。图5所示为学习画面，它可以实现袋长测量和定位功能。按下检测袋长按钮时，送料变频以固定速度启动，驱动纵封系统送料。当光电开关检测到包装膜的第一个光标的时候开始计长，当运行到下一个光标到来时停止计长，计算出来的长度显示到人机界面上，并自动存储为当前设定袋长。点动切刀电机和送膜电机，使切刀刚好切在色标上，启动定位，经过两个色标后会出现当前的刀位，自动存储为当前的