基于PLC的貼標(biāo)機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計教學(xué)課件

1、Contents貼標(biāo)機(jī)系統(tǒng)綜述1硬件電路設(shè)計2控制程序設(shè)計3總結(jié)與系統(tǒng)改進(jìn)4第1頁/共28頁 目前，可編程控制器(PLC)、觸摸屏和伺服電機(jī)越來越普遍的應(yīng)用于各種包裝機(jī)械。其中，PLC的使用可以提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾性；伺服電機(jī)的使用則可以精確定位機(jī)械運(yùn)動位置；觸摸屏的使用可清晰地提供人機(jī)操作界面。貼標(biāo)機(jī)系統(tǒng)綜述第2頁/共28頁貼標(biāo)機(jī)分類貼標(biāo)機(jī)(Labeller)，是以粘合劑把紙或金屬箔標(biāo)簽粘貼在規(guī)定的包裝容器上的設(shè)備。品的型式分為直線式貼標(biāo)機(jī)和回轉(zhuǎn)式貼標(biāo)機(jī)。主要分類有：貼標(biāo)機(jī)系統(tǒng)綜述第3頁/共28頁貼標(biāo)機(jī)工作示意圖貼標(biāo)機(jī)系統(tǒng)綜述第4頁/共28頁硬件電路設(shè)計硬件概述控制要求分析

2、系統(tǒng)控制電路設(shè)計伺服驅(qū)動器參數(shù)設(shè)置系統(tǒng)調(diào)試第5頁/共28頁硬件概述系統(tǒng)整體方案框圖第6頁/共28頁硬件概述1.伺服驅(qū)動器 三菱通用交流伺服MELSERVO-J2-Super系列是在MELSERVO-J2的基礎(chǔ)上開發(fā)的具有更高性能的更多功能的伺服系統(tǒng)。 控制模式有位置控制、速度控制、轉(zhuǎn)矩控制3種控制模式。還有位置/速度控制、速度/轉(zhuǎn)矩控制、轉(zhuǎn)矩/位置控制這些切換的工作模式可供選擇。其應(yīng)用廣泛，不但可以用于工作般工業(yè)機(jī)械等需要高精度位置控制和平穩(wěn)機(jī)械和一速度控制的領(lǐng)域，而且也用于速度控制和張力控制的領(lǐng)域。第7頁/共28頁硬件概述2.傳感器 光電傳感技術(shù)用于檢測非電量，具有結(jié)構(gòu)簡單，非接觸，高可靠性

3、，高精度和反應(yīng)快的特點(diǎn)。 光電開關(guān)是由發(fā)射器、接收器和檢測電路三部分組成。發(fā)射器對準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來源于發(fā)光二極管（LED）。光束不間斷地發(fā)射，或者改變脈沖寬度。受脈沖調(diào)制的光束輻射強(qiáng)度在發(fā)射中經(jīng)過多次選擇，朝著目標(biāo)不間接地運(yùn)行。接收器有光電二極管或光電三極管組成。 在接收器的前面，裝有光學(xué)元件如透鏡和光圈等。在其后面的是檢測電路，它能濾出有效信號和應(yīng)用該信號。第8頁/共28頁硬件概述MR-J2S-60AMR-J2S-60AFX2N-16MT-0013.選型控制標(biāo)簽帶驅(qū)動輪控制傳動帶驅(qū)動輪HC-SFS53HC-SFS53第9頁/共28頁硬件概述登記傳感器選擇對射式光電開關(guān) 對射式

4、光電開關(guān)包含在結(jié)構(gòu)上相互分離且光軸相對放置的發(fā)射器和接收器，發(fā)射器發(fā)出的光線直接進(jìn)入接收器。當(dāng)被檢測物體經(jīng)過發(fā)射器和接收器之間且阻斷光線時，光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)信號。零位傳感器選擇鏡反射式光電開關(guān) 鏡反射式光電開關(guān)亦是集發(fā)射器與接收器于一體，光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)出的光線經(jīng)過反光鏡，反射回接收器，當(dāng)被檢測物體經(jīng)過且完全阻斷光線時，光電開關(guān)就產(chǎn)生了檢測開關(guān)信號。第10頁/共28頁系統(tǒng)控制電路設(shè)計系統(tǒng)主電路系統(tǒng)控制電路1.電路組成第11頁/共28頁系統(tǒng)控制電路設(shè)計2.電路接線的關(guān)鍵技術(shù) 通過Y7輸入高低電平來選擇控制模式。速度模式時Y7為1，位置模式時Y7為0.2.1模式切換2.2 PLSR指令 貼標(biāo)過

5、程的1秒，采用PLSR可調(diào)速脈沖指令，此指令脈沖只能從Y0或Y1輸出，且輸出類型只能是晶體管型，這就要求我們選PLC只能選擇T型輸出的PLC.第12頁/共28頁2.電路接線的關(guān)鍵技術(shù)2.3 光電傳感器系統(tǒng)控制電路設(shè)計本系統(tǒng)采用二線式光電開關(guān)，接線如總原理圖所示。一條線接到指令輸入端子，另一條接到COM端。第13頁/共28頁伺服驅(qū)動器參數(shù)設(shè)置參數(shù)設(shè)置參數(shù)名稱初始值設(shè)定值說明NO.0控制模式00000001設(shè)置為位置/速度模式NO.2自動調(diào)整01050105設(shè)置為自動調(diào)整NO.3電子齒輪分子116462設(shè)置為16462NO.4電子齒輪分母14239設(shè)置為4239NO.9內(nèi)部速度指令25001000

6、設(shè)置為1000r/minNO.19參數(shù)范圍選擇0000000E選擇對所有參數(shù)都能控制NO.21指令脈沖選擇00000011負(fù)邏輯（脈沖串+符號）NO.54功能選擇900000000/0001用于選擇指令脈沖的方向標(biāo)簽帶驅(qū)動輪伺服驅(qū)動器第14頁/共28頁伺服驅(qū)動器參數(shù)設(shè)置傳動帶驅(qū)動輪伺服驅(qū)動器參數(shù)設(shè)置參數(shù)名稱初始值設(shè)定值說明NO.0控制模式00000002設(shè)置為速度模式NO.2自動調(diào)整01050105設(shè)置為自動調(diào)整NO.8內(nèi)部速度指令110030設(shè)置為30r/min（10in/s）NO.19參數(shù)范圍選擇0000000E選擇對所有參數(shù)都能控制第15頁/共28頁系統(tǒng)調(diào)試合上NFB后，PLC得電，伺服

7、驅(qū)動器控制電源L11、L12得電，RA繼電器得電。接觸器MC吸合，伺服驅(qū)動器主電路接通。按下PLC的啟動信號按鈕，PLC的程序運(yùn)行，而且有相應(yīng)的Y輸出，伺服電機(jī)按程序運(yùn)行。按下PLC的停止信號按鈕，PLC的Y端無輸出，而且伺服電機(jī)停止轉(zhuǎn)動，再次按啟動按鈕時，系統(tǒng)重新啟動。首先進(jìn)行主電路和控制電路接線的檢查。第16頁/共28頁貼標(biāo)機(jī)原理圖程序控制流程電子齒輪比的計算PLSR指令參數(shù)的確定程序仿真與系統(tǒng)調(diào)試控制程序設(shè)計第17頁/共28頁貼標(biāo)機(jī)機(jī)械原理圖貼標(biāo)機(jī)原理圖第18頁/共28頁貼標(biāo)機(jī)原理圖貼標(biāo)機(jī)簡化原理圖第19頁/共28頁本課題中我們采用三菱FX-2N系列PLC作為上位機(jī)，MR-J2S伺服驅(qū)動

8、器為下位機(jī)，為使貼標(biāo)控制系統(tǒng)便于操作我們加入人機(jī)界面，系統(tǒng)的人機(jī)界面采用GT11系列觸摸屏控制。按下貼標(biāo)系統(tǒng)啟動按鈕X3后，1號伺服電機(jī)驅(qū)動標(biāo)簽帶驅(qū)動輪以速度模式恒速運(yùn)動尋找登記信號X1，感應(yīng)到登記信號后停止運(yùn)動等待貨物信號，當(dāng)感應(yīng)到貨物信號X2進(jìn)入位置控制模式進(jìn)行貼標(biāo)，周而復(fù)始。程序控制流程第20頁/共28頁 由于要用到PLSR指令，所以我們需要計算出伺服驅(qū)動器的電子齒輪比，脈動當(dāng)量設(shè)置為0.01mm/plus,標(biāo)簽帶驅(qū)動輪直徑 d1=107.95mm, 周長s=339.1mm。PLSR指令參數(shù)的確定其中CMX,CDV數(shù)值手動輸入伺服驅(qū)動器參數(shù)NO.3和NO.4中。本課題就是通過PLSR指令

9、控制最重要的貼標(biāo)過程，所以我們單獨(dú)列出說明本指令。PLSR指令格式如下：PLSR S1 S2 S3 D其中S1為最高頻率，S2為脈沖總數(shù)，S3加減速時間，D為脈沖輸出口.電子齒輪比計算第21頁/共28頁t1,t2,t3依次為標(biāo)簽帶加速、勻速、減速時間。N1、N2、N3依次為對應(yīng)的脈沖數(shù)量。N為貼標(biāo)過程總脈沖數(shù)量。PLSR指令參數(shù)的確定頻率f（Hz）20012001400時間t（ms）6541加速段勻速段減速段第22頁/共28頁 經(jīng)計算最高頻率s1=6541Hz,脈沖數(shù)s2=7849Hz ，加減速時間s3=200ms,脈沖輸出口定為Y0. 另外，本貼標(biāo)系統(tǒng)具有設(shè)定標(biāo)簽帶長度的功能，所以為了驗證后

10、文仿真部分的正確性，我們像上文一樣計算出標(biāo)簽帶長度為8inch時PLSR指令的各個參數(shù)。這里由于標(biāo)簽間隔不變，所以t1=t3依然是200ms。由于標(biāo)簽長度為8inch，所以貼標(biāo)時間t2=0.8s，總脈沖數(shù)n經(jīng)計算為6540。PLSR指令參數(shù)的確定第23頁/共28頁 人機(jī)界面我們同樣采用三菱HMI專用設(shè)計軟件GT-designer2，并通過GT-simulator2進(jìn)行仿真調(diào)試。最后將設(shè)計的人機(jī)界面與PLC建立通訊形成完整的”自動貼標(biāo)系統(tǒng)”。程序仿真與系統(tǒng)調(diào)試1.步進(jìn)梯形圖的仿真 我們使用三菱PLC專用編程軟件GX-developer進(jìn)行梯形圖的編制，通過GX-simulator進(jìn)行仿真，主要檢驗邏輯動作和預(yù)設(shè)功能。其中預(yù)設(shè)功能包括：計數(shù)、計時、定數(shù)、定時、標(biāo)簽長度設(shè)定。2.人機(jī)界面仿真第24頁/共28頁總結(jié)與系統(tǒng)改進(jìn)系統(tǒng)的優(yōu)勢該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動判定貼標(biāo)過程中的標(biāo)簽由于帶輪打滑而造成的貼標(biāo)不準(zhǔn)問題；人機(jī)界面可以方便的設(shè)置貼標(biāo)數(shù)和貼標(biāo)時間?？梢再N不同長度的標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)了標(biāo)簽長度的柔性化。系統(tǒng)劣勢由于標(biāo)簽帶是變速運(yùn)動，張緊輪上的力是不斷大幅度變化，因此皮帶的壽命會變短。第25頁/共28頁改進(jìn)方案加上一個張力傳感器，控制系統(tǒng)的張力