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1、 . . . 题 目：基于PLC高速全自动包装机的控制系统设计 指导教师： 职称： 学生： 学号： 专 业： 机械设计制造及其自动化 院 （系）： 机电工程学院 答辩日期： 2015年6月23日 . . . . 摘要 卫生卷纸是人们生活中的必须品，随着人们对纸质品用量的增加，对卫生纸的需求也越来越大，且对卫生纸的安全性，方便性要求也越来越高。为使包装出的物品整齐、美观并具有良好的包装质量，研制高速、高效、高质、经济的新型包装机是市场的迫切需求。本设计以高速全自动卷纸包装机控制系统作背景，同时结合理论和实践，细致地记述了：光电感应技术、PLC技术、通信技术于一体的先进控制技术在这款包装机控制系统
2、中的应用。 本设计主要容如下：1.记述了可编程控制器PLC的现况和它在包装机械上应用的可行性与前景。2.基于对卷纸包装机生产工艺流程的认识，计算其输入输出I/O点，然后对PLC选型，硬件组态的设计。3.包装纸包装过程中的同步控制问题。4.利用Siemens公司的编程软件Step7、和通信功能设计了包装过程梯形图、PLC通信网络及STR语句，用来实现数据的采集与控制输出设备的高速、高效、安全地运行。 经过我们的努力，卷纸包装机控制系统的设计已经完成。并且经过了严格的测试，在实验室的模拟运行中，取得了良好的控制效果。使该机无论从功能上还是效率上都获得了质的提高，较好地实现了控制要求。关键词：PLC
3、 包装机 同步控制 Step7Abstract A roll of toilet paper is peoples life must, with the increasing of the amount of paper products, the demand of toilet paper is also more and more big and the safety of toilet paper, convenience are increasingly high requirements. In order to make the goods neat, beautiful an
4、d have good packaging quality, the new packaging machine with high efficiency, high efficiency, high quality and economy is the urgent need of the market.The design of high-speed automatic roll paper packaging machine control system as the background, combined with theory and practice, carefully Chr
5、onicles photoelectric sensor technology, PLC technology and communications technology in one of the advanced control technology in this packaging machine control system application. The main contents of this design are as follows: 1. the present situation of the programmable controller PLC and its f
6、easibility and prospect in the application of packaging machinery. 2. based on the recognition of the production process flow of the paper packaging machine, calculate the input and output I/O points, and then select the PLC, hardware configuration design. 3. Synchronization control in the process o
7、f packaging paper packaging. 4. Use Siemens STEP7 programming software, and the communication function design the packaging process ladder diagram, PLC communication network and STR statement, used to implement data acquisition and control output device of high speed, high efficiency and safe operat
8、ion. After our efforts, the design of the control system of the paper packaging machine has been completed. And after a rigorous test, in the laboratory simulation, achieved good control results. The machine was to improve the quality of both the function and efficiency, achieve better control of th
9、e request.Keywords： PLC Packing machine Synchronous control Step7目录1 绪论11.1 可编程控制技术的现状11.2 可编程控制技术的发展趋势11.3 PLC与其它工业控制系统的比较31.3.1 PLC与继电器控制系统的比较31.3.2 PLC与单片机控制系统比较41.3.3 PLC与计算机控制系统的比较41.3.4 PLC与集散型控制系统的比较51.4 卷纸包装机产生的背景及意义51.5 PLC在包装机械上应用的可能性和前景51.6 本设计研究的主要容61.7 设计的安排62 卷纸包装机控制系统的总体设计82.1 卷纸包装机生产
10、工艺论述82.2 控制方案的设计92.3 系统的运行模式103 控制系统硬件总体设计113.1 总体结构关系113.2 控制系统主要器件的选择114 电器线路和元件模块的设计134.1 供电线路134.2 主要控制功能模块的设计134.2.1 装料工位1134.2.2 夹钳抓紧、旋转与窝边工位2154.3 卸料工位3分析164.4 放卷、分切部分的力控制165 同步控制系统分析185.1 送料过程中的同步控制185.2 信号的获取185.3 同步控制电路原理的分析196 系统的软件设计216.1 概述216.1.1 可编程序控制器实现控制的要点216.1.2 可编程序控制器实现控制的过程226
11、.1.3 可编程控制器实现控制的方式226.2 PLC程序的总体结构226.3 PLC软件的选择236.4 Step7软件的介绍236.5 模块化编程236.6 程序的仿真调试30结论31致32参考文献33附录351 绪论1.1 可编程控制技术的现状 可编程控制器（Programmable Logical Controller）简称PC或PLC，是60年代末发明的工业控制器件，是美国数字公司（DEC）为美国通用公司（GM）研制开发并成功应用于汽车生产线上，可编程控制器自此诞生1。随着计算机技术的飞速发展，PLC软硬件水平与规模也发生了质与量的变化，其控制技术也朝着智能化方向不断发展，同时推动了
12、先进制造技术的相应发展。现代PLC已经成为真正的工业控制设备。最初，PLC主要是用在生产线控制和大型机械的控制上。但不久，西德的西门子（SIEMENS）公司、BBC公司就开始研制PLC，当时主要是用于轧钢机、升降设备等大型设备上。70年代初，日本的OMRON也推出了他们的PLC。三菱、日立、富土、东芝、横河、日电等公司也先后加入了PLC制造者的行列。70年代中期，美国和西德首先出现了微电脑化的小型PLC。由于PLC是为工业控制所生产的通用性很强，适合于大批量生产的装置，所以成本迅速下降；加上其是专为工业控制所设计，所以具有极好的抗干扰性能；并且他的使用和维护都极为方便，实现了低水平的操作、高性
13、能的控制，所以在机械制造业深受欢迎。小型PLC开始步入诸如塑料注塑机、包装机械、橡胶机械、纺织机械等轻工机械的控制领域，其成本的低廉和性能的优良对直接使用微机作为控制单元的做法构成了强有力的挑战，更有全面取代传统继电器控制屏的趋势。据国外资料介绍：1982年美国PLC用户中，有48%来自自动程序操作部门（如汽车、拖拉机工业、机械工业等）、13%来自石油化工业、9%来自食品饮料业、7%来自冶金工业、其余部分来自造纸、采矿、污水处理等部门。近年来，随着我国对外开放，日、美、西德等国生产的PLC已通过多种途径进入了我国，引起了各方面的重视并得到应用。如宝钢工程应用了数百台PLC，首钢、武钢、开滦煤矿
14、也分别应用了美国和西德的PLC。1.2 可编程控制技术的发展趋势 随着计算机科学的发展和工业自动化愈来愈高的需求，可编程控制技术得到了飞速的发展，其技术和产品日趋完善2。仅仅将PLC理解为开关量控制的时代已经过去，PLC不仅以其良好的性能满足了工业生产的广泛需要，而且将通信技术和信息处理技术融为一体，其功能也日趋完善。今后，PLC将主要朝着以下两个方向发展：一个是向超小型专用化和低价格方向发展；另一个是向高速多功能和分布式自动化网络方向发展。总的趋势如下： （1）可编程控制技术的标准化 在工业自动化产品繁花似锦的今天，各生产厂商既互相竞争又互相合作。一种自动化产品的竞争力除表现在其技术上的个性外，更重要的还在于其满足国际标准化的程度和水平。标准化一方面保证了产品的出厂质量，另一方面也保证了各个厂家产品的互相兼容。出厂检验时各可编程控制产品的厂家都有相应的技术标准作依据。按照这些标准，各种型号的PLC产品对工业应用环境、抗干扰性等条目都给出了明确的规定。但是，这些标准目前只能是统一区域性的产品，而不能实现全球的统一性。为了使各厂家的产品有一个共同的参考平面，制定了国际标准。 （2）CPU处理速度进一步加快 目前PLC的CPU与微型计算机的CPU相比，还处在比较落后的地步，最高的也仅仅处在80486一级
