基于PLC的全自动纸纱复合制袋机生产线的研究与开发

摘要

随着白色污染的日益加重，寻找一种能替代现行塑料袋性能，又不造成白色污染的替代品，这是各厂家急需解决的难题。正是在这样的背景下，人们才着力于发展以纸包装为主流的绿色包装产业。本纸纱复合制袋机投入制袋市场虽然有一段时间了，但制袋机各功能的电气控制还没有系统地研究和开发，许多控制还停留在继电器一接触器分离的基础上，制袋的生产速度、精度和自动化程度都比较低，为了提高产品的质量和经济效益，满足不同层次客户的需求，研究和开发基于PLC的全自动纸纱复合制袋机生产线具有深远的意义。 本课题是基PLC的纸纱复合制袋机生产线应用技术的研究和开发。首先从纸纱复合制袋机的机械结构入手，分析了制袋工艺及实现过程。在深入分析研究的基础上，找出了制袋设备运行过程中存在许多问题的原因，如：怎样控制生产过程中胶槽温度、袋长与剪切速度之间的协调关系、怎样简化操作工艺及怎样实现多品种批量化纸袋的生产加工等等；进而对纸纱复合制袋机部分机械机构和控制系统进行了全新的设计。在机械设计方面，主要改进了剪切刀的结构和传动路线，由伺服电机单独驱动；在硬件电路方面，以PLC为控制核心，并带一个位置控制模块，实现了剪切刀速度与走袋速度的协调控制。整个硬件电路图的设计具体包括系统的强电电路原理、输入输出信号的控制电路、伺服接口电路等。最后阐述了剪切伺服协调控制的实现，并对人机界面作了实时设计。 本课题综合运用了可编程控制器(PLC)、变频器、编码器、伺服驱动等现代控制部件，实现了以PLC为控制核心的纸纱复合制袋工艺的自动化生产，解决了原制袋机使用中存在的问题和不足。即走袋电机和纬纱绕线电机的速度主要由PLC控制变频器进行平滑调速及速比匹配，转切刀电机通过PLC扩充定位模块单元控制伺服电机系统实现剪切的准确定位，同时用人机界面进行实时显示。相比原制袋机，系统的稳定性、灵活性、自动化程度得到了提高，生产线适应范围更宽更广，灵活性更高，并且废品率大大降低，提高了纸袋的加工精度和质量，给企业带来了可观的经济效益，提高了企业的市场竞争力，满足了不同层次客户的需求。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录

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第1章绪论

1.1纸纱复合制袋机生产线改进背景及意义

1.2纸纱复合制袋机国内外研究状况及发展趋势

1.3本课题研究的主要内容

1.4本课题研究的主要目的

1.5本章小结

第2章制袋机系统结构与改进

2.1纸纱复合制袋机的产生及技术发展

2.1.1纸纱复合制袋机的产生及市场应用情况

2.1.2纸纱复合制袋机的技术发展现状

2.2纸纱复合制袋机的工艺流程和工作原理

2.2.1纸纱复合包装袋的构成

2.2.2纸纱复合制袋机工艺流程

2.2.纸纱复合制袋机机械传动机构

2.3现有纸纱复合制袋机存在的问题和不足

2.4纸纱复合制袋机剪切机构的改进

2.4.1影响剪切速度的因素

2.4.2转切刀机构的改进措施

2.5改进后转切刀机构的传动系统

2.6转切刀结构设计及剪切过程

2.6.1转切刀的结构

2.6.2转切刀的剪切原理

2.7本章小结

第3章制袋过程的工艺控制要求

3.1纸纱复合制袋机新的工艺控制要求

3.1.1牵引主电机和纬纱电机的启停控制

3.1.2牵引主电机和纬纱电机变频控制要求

3.1.3转切刀控制

3.1.4温度和压力控制

3.1.5整机系统稳定性和可靠性要求

3.2纸纱复合制袋机制袋的协调运动控制过程

3.3制定纸纱复合制袋机的控制方案

3.3.1现代工业设备的控制方式

3.3.2可编程控制技术

3.3.3 PLC的基本组成与工作原理

3.3.4确定PLC在纸纱复合制袋机上的应用

3.4纸纱复合制袋机控制系统的构成

3.5纸纱复合制袋机控制系统结构及工作原理

3.5.1纸纱复合制袋机控制系统结构

3.5.2纸纱复合制袋机控制系统工作原理

3.6本章小结

第4章电气系统的选择与设计

4.1纸纱复合制袋机电气控制系统的控制过程

4.2控制系统的组成结构

4.2.1控制对象的控制量要求

4.2.2检测信号的特性及接收要求

4.2.3操作控制面板及显示系统

4.2.4控制系统的组成及选型

4.3 PLC系统的配置方案及依据

4.3.1 DVP48EH00R主机结构及特性

4.3.2 DVP01PU-H的结构及特性

4.3.3 DVP04PT-H的结构及特性

4.3.4 DVP04DA-H的结构及特性

4.3.5触摸屏

4.4异步电机的变频调速

4.4.1变频器的选型及特性

4.4.2变频调速的开环控制

4.5伺服系统的闭环控制

4.5.1交流伺服电机的性能和特点

4.5.2伺服系统的选型及性能

4.5.3制袋机伺服驱动的位置控制

4.6压辊加压控制结构

4.7本章小结

第5章电气系统硬件电路的设计

5.1强电配电系统原理图设计

5.2 PLC输入、输出回路的设计

5.2.1 PLC输入回路

5.2.2 PLC基本输入口端子配置

5.2.3 PLC输出回路

5.2.4PLC基本输出口端子配置

5.3伺服接口电路

5.3.1伺服驱动器的信号及性能

5.3.2伺服系统端子与定位扩充模块接口

5.4变频器接口线路

5.5A/D接口

5.6本章小结

第6章制袋过程协调控制的实现

6.1制袋过程的协调控制

6.2剪切伺服控制原理

6.3剪切伺服控制过程

6.4制袋机袋长累计偏差控制的实现

6.4.1转切刀交流伺服控制流程

6.4.2制袋机工作过程中的协调控制与实现

6.4.3转切刀伺服控制参数

6.5伺服电机协调的实现

6.6本章小结

第7章人机界面设计和软件开发

7.1触摸屏单元

7.1.1界面开发的软件介绍

7.1.2触摸屏的工作机理

7.2触摸屏画面设计

7.2.1触摸屏画面设计要点

7.2.2制袋机触摸屏画面设计

7.3本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

附录