HD120型低壓化成設(shè)備收箔系統(tǒng)PLC控制的分析與改進(jìn)全解

1、*畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）HD120型低壓化成設(shè)備收箔系統(tǒng) PLC控制的分析與改進(jìn)班 級(jí)專(zhuān) 業(yè)所在系指導(dǎo)老師*學(xué)院畢業(yè)論文目錄第1章：緒論1.1鋁電解電容器 31.2化成箔 41.3可編程邏輯控制器(PLC 6第2章收箔系統(tǒng)的介紹、分析與改進(jìn)2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及基本框圖 72.2 PLC控制的可行性與優(yōu)越性 72.3收箔系統(tǒng)的分析與改進(jìn) 82.3.1 PLC 的選型 82.3.2可編程控制器的輸入與輸出接口分配 82.3.3糾編系統(tǒng)的改進(jìn) 9(1) 改進(jìn)的意義 9(2) 系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)的改進(jìn) 102.3.4收箔機(jī)收箔速度的控制的設(shè)計(jì)與改進(jìn) 11(1) 改進(jìn)的背景、目的 11(2) 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖表 13(3) 收

2、箔延時(shí)I/O分配 13(4) 梯形圖 152.3.5收箔系統(tǒng)總梯形圖和指令表 162.3.6改進(jìn)部分I/O接線圖與相關(guān)電路圖 192.3.7改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn) 21參考文獻(xiàn) 21第27頁(yè) 共22頁(yè)HD120型化成設(shè)備收箔系統(tǒng)PLC控制的分析與改進(jìn)摘要：本文介紹了 HD120型化成設(shè)備，分析了收箔控制系統(tǒng)，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際， 針對(duì)收箔過(guò)程中出現(xiàn)的糾偏不齊與延時(shí)控制繁瑣， 利用PLC控制系統(tǒng)，對(duì)收箔系 統(tǒng)下的糾編系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，對(duì)收箔延時(shí)系統(tǒng)進(jìn)行 PLC控制改進(jìn)設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：收箔機(jī)；PLC控制；改進(jìn)第1章緒論1.1鋁電解電容器鋁電解電容器作為電子產(chǎn)業(yè)電子元器件的一種，近年來(lái)由于我國(guó)的電子 產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，尤其

3、像家用電器、通信產(chǎn)品、汽車(chē)電子等產(chǎn)品的需求急劇增 大。從而導(dǎo)致了對(duì)鋁電解電容器的質(zhì)量、產(chǎn)量等方面的更大需求。圖1-1鋁電解電容器外形圖電極箔是鋁電解電容器制造的關(guān)鍵原材料。隨著我國(guó)的電子產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展， 我國(guó)電極箔工業(yè)的技術(shù)與裝備已達(dá)到了較高的水平， 并躋身于世界電極箔大國(guó)的 行列，國(guó)內(nèi)很多鋁箔企業(yè)加快了電子鋁箔生產(chǎn)技術(shù)、生產(chǎn)線的開(kāi)發(fā)與引進(jìn)。我國(guó) 電極箔工業(yè)的技術(shù)與裝備已達(dá)到了較高的水平， 并躋身于世界電極箔工業(yè)大國(guó)的 行列。但我國(guó)電極箔的質(zhì)量、產(chǎn)量、效益等方面還與國(guó)外存在一定差距。 長(zhǎng)期以來(lái), 我國(guó)電容器用電極箔一直依賴(lài)進(jìn)口， 為了改變這種局面，國(guó)內(nèi)很多鋁箔企業(yè)加快了電子鋁箔生產(chǎn)技術(shù)、生產(chǎn)線的

4、開(kāi)發(fā)與引進(jìn)。技術(shù)工藝也已經(jīng)開(kāi)始由純化學(xué)腐蝕 替代了電化學(xué)腐蝕法，可最大限度增大鋁光箔的表面積，單位比容增大，減少鋁箔的使用量而使元件更加小型化。并且實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制腐蝕及化成箔生產(chǎn)線流 程，其指標(biāo)居世界領(lǐng)先水平。鋁電解電容器由鋁圓筒做負(fù)極，里面裝有液體電解質(zhì)，插入一片彎曲的 鋁帶做正極而制成的電容器。如圖右圖所示，它的芯子是由陽(yáng)極鋁箔、浸有 電解液的襯墊紙、陰極鋁箔、天然氧化膜等重疊卷繞而成的，芯子含浸電解 液后用鋁殼和膠蓋密閉起來(lái)就構(gòu)成一個(gè)電解電容器。一般情況下，鋁電解電 容器的鋁殼外面都有一個(gè)塑料套管。Si厲正舸陰根）圖1-2鋁電解電容器結(jié)構(gòu)示意圖1.2化成箔化成生產(chǎn)線（以下簡(jiǎn)稱(chēng)化成線）生產(chǎn)

5、的化成箔，實(shí)際上用途很狹窄，只能用 做鋁電解電容器.但是從上面的介紹可以知道，電容器的用途是十分廣泛的。化 成箔是由特制的高純鋁箔經(jīng)過(guò)電化學(xué)或化學(xué)腐蝕后擴(kuò)大表面積，再經(jīng)過(guò)電解作用在表面形成一層氧化膜后的產(chǎn)物。即高純度鋁一一腐蝕箔一一化成箔的順序。鋁電解電容器用化成箔屬電子專(zhuān)用材料， 是基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)之一，是我國(guó)電子行業(yè) 的薄弱環(huán)節(jié)，現(xiàn)已納入國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展和扶持的產(chǎn)業(yè)。高檔次中高壓化成箔又是我 國(guó)電子工業(yè)代替進(jìn)口的基礎(chǔ)工業(yè)關(guān)鍵材料。由于我國(guó)生產(chǎn)鋁電解電容器用化成箔材料起點(diǎn)較晚，發(fā)展較慢，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品主要依靠進(jìn)口，目前國(guó)內(nèi)供不應(yīng)求。預(yù)計(jì)到 2010年國(guó)內(nèi)每年的需求會(huì)以平均15%左右的速度增長(zhǎng)，因此生產(chǎn)中高壓化

6、成箔產(chǎn)品具有廣闊的市場(chǎng)前景圖1-3化成箔生產(chǎn)線實(shí)物圖圖1-4收箔機(jī)實(shí)物圖1.3可編程邏輯控制器（PLC簡(jiǎn)介PLC是一種專(zhuān)門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝 置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序 運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸 入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC已經(jīng)廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車(chē)、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛 樂(lè)等各個(gè)行業(yè)，它具有高可靠性、抗干擾能力強(qiáng)、功能強(qiáng)大、靈活，易學(xué)易 用、體積小，重量輕，價(jià)格便宜的特點(diǎn)。圖1-5第2章收箔系統(tǒng)分析與改進(jìn)2.1系統(tǒng)組成介紹江蘇

7、南通中元機(jī)械化成設(shè)備的化成箔生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)大體主要分為溫控 系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、收箔系統(tǒng)、糾編系統(tǒng)、延時(shí)系統(tǒng)等。本 論文主要分析PLC控制收箔系統(tǒng)，并對(duì)糾編系統(tǒng)和機(jī)械延時(shí)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)?；究蚣軋D如圖所示：圖2-1化成設(shè)備系統(tǒng)框架圖2.2 PLC控制的可行性與優(yōu)越性在工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域主要分為PLC，工控機(jī)和嵌入式控制，而 PLC自1968年誕生以后以驚人的速度成為了這一領(lǐng)域的主導(dǎo)者，為各種各樣的自動(dòng)化控制設(shè)備提供了非常可靠的控制應(yīng)用。其主要原因，在于它能夠?yàn)樽詣?dòng)化控制應(yīng)用提供安全可靠和比較完 善的解決方案，適合于當(dāng)前工業(yè)企業(yè)對(duì)自動(dòng)化的需要。而PLC的優(yōu)越性在于，首先 PLC會(huì)

8、提供穩(wěn)定的控制響應(yīng)。第二，高度的可靠性。PLC有著其它控制產(chǎn)品，如工控機(jī)，DCS，單片機(jī)等控制產(chǎn)品，所無(wú)法替代的特性。它不需要大量的活動(dòng)部件和電子元件，接線大大減少，與此同 時(shí)，系統(tǒng)的維修簡(jiǎn)單，維修時(shí)間縮短，因此可靠性得到提高。第三，易操作性。PLC的編程器可以用電腦直接進(jìn)行，更改程序也可根據(jù)所需地址 編號(hào)、繼電器編號(hào)或接點(diǎn)號(hào)等直接進(jìn)行搜索或按順序?qū)ふ?，然后可以在線或離線更改。第四，靈活性。它可以根據(jù)應(yīng)用的規(guī)模不斷擴(kuò)展，即進(jìn)行容量的擴(kuò)展、功能的擴(kuò)展、應(yīng)用和控制范圍的擴(kuò)展。綜上所述，我們可以完全放心PLC在化成箔生產(chǎn)線上的適應(yīng)，并且它也完全滿足生產(chǎn)線自動(dòng)化的需求。2.3收箔系統(tǒng)的分析與改進(jìn)2.3

9、.1 PLC的選型選擇日本三菱FX2N系列小型模塊按I/O點(diǎn)數(shù)分類(lèi)，一般小于512點(diǎn)為小型PLC5122048點(diǎn)為中型,2048點(diǎn)以上為大型PLC此收箔機(jī)輸入輸出點(diǎn)小于 256點(diǎn)應(yīng)選小型 PLC 即選FX2N-32MR表1 FX2N系列PLC一般技術(shù)指標(biāo)電源AC11（120V/220240V 單相 5060Hz電源波動(dòng)范圍AC99- 132V/198 264V,電源可瞬間失效 10ms環(huán)境溫度使用時(shí)：055C，儲(chǔ)存時(shí)：-2070C環(huán)境濕度4596% （無(wú)凝露）防震性能JIS C0911 標(biāo)準(zhǔn) 1055Hz, 0.5mm （最大：2G）抗沖擊性能JIS C0911標(biāo)準(zhǔn)10G, 3軸方向各3次抗噪

10、聲能力用噪音仿真器產(chǎn)生電壓為1000VP-P，脈沖寬度1卩s,周期30100Hz,在此干擾下PLC工作正常擊穿電壓（絕緣耐壓）AC1500V 1min （接地端與其它端子間）絕緣電阻5MQ以上，500VDC （接地端與其它端子間）接地電阻小于100 Q （如接地有困難可不接地）使用環(huán)境無(wú)腐蝕性氣體，無(wú)導(dǎo)電粉末，微粒2.3.2收箔系統(tǒng)可編程控制器的輸入與輸出接口分配表2輸入與輸出接口分配表X0收箔機(jī)總開(kāi)關(guān)Y0收箔工作指示燈X1光敏傳感器1Y1收箔電機(jī)左偏旋轉(zhuǎn)X2光敏傳感器2Y2左偏指示燈X7光敏傳感器3Y3收箔電機(jī)右偏旋轉(zhuǎn)X10光敏傳感器4Y4r右偏指示燈X11延時(shí)上限位保險(xiǎn)Y5報(bào)警喇叭X12延

11、時(shí)上限位開(kāi)關(guān)Y6收箔電機(jī)加速X13延時(shí)下限位開(kāi)關(guān)Y7收箔電機(jī)減速X14延時(shí)下限位保險(xiǎn)Y10報(bào)警指示燈2.3.3糾編系統(tǒng)的改進(jìn)(1) 改進(jìn)的必要性化成線收箔的整齊程度，會(huì)影響收箔的質(zhì)量，和出廠后的銷(xiāo)售。 所以這是十 分重要的環(huán)節(jié)之一。在化成線的收箔系統(tǒng)中，用的是兩個(gè)紅外發(fā)光二極管和兩個(gè) 光敏傳感器組成(以下簡(jiǎn)稱(chēng)糾編)?；刹褪菑亩O管和傳感器之間通過(guò)，傳 感器產(chǎn)生一系列信號(hào)，再通過(guò)糾編系統(tǒng)進(jìn)行糾偏，從而達(dá)到糾偏的目的。X1 O/ OOX2/O.O(2)(3)圖2-2箔紙通過(guò)糾編的示意圖化成箔通過(guò)糾編的兩個(gè)二極管和傳感器的有四種情形，如圖7箔紙通過(guò)糾編 的示意圖。我們?cè)O(shè)上面一組二極管傳感器為 X

12、1，下面一組為X2。以第一組為例， 收箔偏左，X1沒(méi)有受到遮蔽得到信號(hào)，X2受到遮蔽沒(méi)有得到信號(hào)，丫3運(yùn)轉(zhuǎn)，收 箔機(jī)開(kāi)始向右移動(dòng)。當(dāng)移至第二組位置時(shí)，及XI、X2都沒(méi)有遮蔽，丫3停止運(yùn)轉(zhuǎn)。同理，第三組收箔偏右，X1受到遮蔽沒(méi)有得到信號(hào)，X2沒(méi)有受到遮蔽得到 信號(hào)，丫1運(yùn)轉(zhuǎn)，收箔機(jī)開(kāi)始向左移動(dòng)。當(dāng)移至第四組位置時(shí)， XI、X2都被遮蔽, 丫1停止運(yùn)轉(zhuǎn)。圖2-3糾編PLC梯形圖上述糾編系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)在于利用傳感器對(duì)收箔的平行度進(jìn)行檢測(cè)， 在正常的收箔 情況下，即化成線放箔機(jī)處原料腐蝕箔本就十分整齊， 這樣原有的糾編收箔系統(tǒng) 和傳感器結(jié)構(gòu)，是能夠滿足我們收箔的需要。但出現(xiàn)以外情況就會(huì)出現(xiàn)一些麻煩。以第二組

13、為例，如果原材料腐蝕箔收箔 本來(lái)就不整齊，XI、X2沒(méi)有被遮蔽后，原箔繼續(xù)向右偏去，即原箔離 X1越來(lái)越 遠(yuǎn)。這就會(huì)導(dǎo)致收箔不齊，糾編失效。以往我們碰到收箔不齊的腐蝕箔，會(huì)在放 箔機(jī)處，不斷的調(diào)整波動(dòng)，既費(fèi)時(shí)，又費(fèi)力。于是便有了我對(duì)糾編系統(tǒng)的改進(jìn)。（2）系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)的改進(jìn)OOOOOOOOOO（d）（e）（f）(g)(h)(i )圖2-4新糾編的9鐘情況示意圖上圖9,是利用了四組二極管和傳感器，所產(chǎn)生的 9中可能出現(xiàn)的情況。 產(chǎn)生如下糾編程序：糾編改進(jìn)后，保留了原有豎直排放光敏傳感器的方式， 并在其左右添加水平 排放的兩組光敏傳感器，這樣可以大大解決因?yàn)樵詹积R， 導(dǎo)致的化成線收 箔不齊的連鎖

14、問(wèn)題。2.3.4收箔機(jī)收箔速度的控制的改進(jìn)設(shè)計(jì)(1)改進(jìn)的背景、目的在日常的生產(chǎn)中，收箔機(jī)處源源不斷的生產(chǎn)著化成箔成品。 但隨著化成箔越 卷越多，化成箔卷箔半徑也越來(lái)越大，但收箔機(jī)的速度卻仍舊是一開(kāi)始的速度， 這就導(dǎo)致了，收箔機(jī)延時(shí)上升越來(lái)越快，收箔越來(lái)越快。這一情況的出現(xiàn)，會(huì)導(dǎo) 致一系列不安全因素的出現(xiàn)，如跳箔，就是箔卷跳出收箔機(jī)，掉在地上，造成損 失；延時(shí)飛出，就是收箔延時(shí)因?yàn)樯仙俣冗^(guò)快，而導(dǎo)致沖過(guò)上限位開(kāi)關(guān)，造成 箔卷?yè)p失，和機(jī)器的損傷。所以過(guò)去操作人員總會(huì)不時(shí)的去觀察收箔速度，并加以調(diào)節(jié)，來(lái)防止此類(lèi)事 故的發(fā)生。在此可利用現(xiàn)有PLC資源，來(lái)改進(jìn)收箔延時(shí)。主動(dòng)銀于收箔輾子下限位X13

15、保險(xiǎn)口 4圖2-7收箔延時(shí)示意圖(2)收箔延時(shí)I/O分配表表3收箔延時(shí)輸入與輸出分配表X11延時(shí)上限位保險(xiǎn)Y5報(bào)警喇叭X12延時(shí)上限位開(kāi)關(guān)Y6收箔電機(jī)加速X13延時(shí)下限位開(kāi)關(guān)Y7收箔電機(jī)減速X14延時(shí)下限位保險(xiǎn)Y10報(bào)警指示燈(3) 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖圖2-8收箔延時(shí)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖在上面的PLC狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖中可以看出，使用了步進(jìn)順控的控制方法。其中X12為上限位開(kāi)關(guān)，X13為下限位開(kāi)關(guān)，丫6為收箔機(jī)加速，丫7為收箔機(jī)減速。假 設(shè)收箔延時(shí)1min的收箔速度為最合適，當(dāng)輥?zhàn)优鲇| X13下限位開(kāi)關(guān)，開(kāi)始計(jì)算 時(shí)間，1min后輥?zhàn)舆€沒(méi)有碰觸上限位開(kāi)關(guān) X12,此時(shí)收箔機(jī)就加速收箔 Y6得電; 如果尚未到1min輥?zhàn)?/p>

16、就碰觸了上限位開(kāi)關(guān) X12，那丫7得電，下次收箔機(jī)收箔會(huì) 減速收箔。這樣周而復(fù)始，就達(dá)到了改進(jìn)所要求的收箔速度總維持在1min左右的構(gòu)想。（4）梯形圖梯形圖如下所示：X0L3X012比十SETSOSTLSORSTS20(SETS20STLS20K600TO)TO&T卜M2(M2(YD06KW(T1T1 n圖2-9收箔機(jī)收箔速度的控制梯形圖2.3.5收箔系統(tǒng)總梯形圖和指令表梯形圖如下所示：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