纸纱复合制袋机控制系统的研究

摘要

白色污染已成为造成人类生活环境恶化的重要因素。塑料袋在给人们生活带来便利的同时也降低了人们的生活质量。从节约资源的角度出发，应回收塑料袋。但目前再回收的生产成本高于直接生产成本，因此回收利用很难实现。纸纱复合包装从根本上解决了环保包装的要求。目前，现有制袋机的机械性能和电气设备控制都已经有了很大的改进，但控制系统高效性和安全性还需丰富完善和发展，鉴于此本文旨在设计一套基于S7-200 PLC全自动纸纱复合制袋机的控制系统，以改进现有设备存在的不足和适应制袋机的发展趋势与要求。
　　本文主要对纸纱复合制袋机控制系统进行了详细的设计。首先，简述了制袋机国内外发展概况，以及课题研究的目的和意义;其次，简要介绍了纸纱复合制袋机控制系统的组成和纸纱复合制袋机的工作过程，依据系统的控制功能要求，确定了纸纱复合制袋机的整体控制方案;最后建立了控制系统的硬件平台，选用西门子S7-200 PLC作为控制系统核心，选用PT100热电阻并扩展EM231模块构成温度控制子系统;通过PLC控制变频器，对牵引主电机和纬纱绕线电机的速度进行控制;在剪切时高速计数器和旋转编码器相结合，实现了剪切时的准确定位;同时还选用了西门子触摸屏作为人机界面，人机界面能够对相关的数据和状态进行实时显示;并且在系统硬件设计的基础上，本论文还完成了相应系统软件的设计，包括对软件开发环境的介绍，变频器参数的设定，相关子系统的流程图和程序设计，以及用Wincc Flexible软件完成了人机界面程序的编制。
　　本论文运用了可编程控制器(PLC)、变频器、旋转编码器等控制器件，实现了以S7-200 PLC为主控制器的纸纱复合制袋机的自动控制，改善了原制袋机存在的问题和不足，同时系统的稳定性和自动化程度都有了显著提高，纸袋的加工精度和质量也有了显著的提升。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题来源和背景

1．2 所选课题国内外现状及趋势

1．2．1 国外制袋机械的主要特点

1．2．2 国内制袋机械的状况

1．2．3 我国制袋机械的发展趋势

1．3 课题研究的目的及意义

1．4 本论文主要研究内容

1．5 本章小结

2 纸纱复合制袋机总体介绍

2．1 纸纱复合制袋机简介

2．1．1 纸纱复合制袋机整体结构

2．1．2 纱复合制袋机的组成机构

2．2 纸纱复合包装袋的构成

2．3 纸纱复合制袋机的工作过程

2．4 纸纱复合制袋机的自动调节任务

2．5 本章小结

3 纸纱复合制袋机控制方案的确定

3．1 PLC与典型控制系统的比较

3．1．1 PLC与继电器控制系统的比较

3．1．2 PLC与IPC控制系统的比较

3．1．3 PLC与单片机控制系统的比较

3．1．4 PLC与DCS、FCS控制系统的比较

3．1．5 PLC在纸纱复合制袋机控制系统的使用

3．2 纸纱复合纸制袋机控制系统的组成

3．3 纸纱复合制袋机各子系统控制方案设计

3．3．1 牵引子系统控制方案设计

3．3．2 纬纱绕线子系统控制方案设计

3．3．3 剪切控制子系统控制方案的设计

3．3．4 胶槽温度控制方案的设计

3．3．5 加压辊控制方案的设计

3．4 本章小结

4 纸纱复合制袋机控制系统的硬件选型及电气控制系统设计

4．1 PLC的选型及简介

4．1．1 PLC的选型

4．1．2 西门子S7-200 PLC

4．1．3 PLC的基本功能

4．1．4 西门子S7-200 PLC的工作原理

4．2 变频器的选型及简介

4．2．1 变频器的选型

4．2．2 变频器的基本组成和工作原理

4．3 其它元器件选型

4．3．1 色标传感器的选型

4．3．2 旋转编码器的选型

4．3．3 接触器的选型

4．3．4 断路器的选型

4．3．5 热继电器的选型

4．3．6 熔断器的选型

4．3．7 温度传感器的选型

4．3．8 导线的选型

4．4 电气控制系统总电路设计

4．4．1 CPU的选型

4．4．2 模块的扩展

4．4．3 PLC的强电电路原理图

4．5 控制系统的抗干扰设计

4．6 本章小结

5 电气控制系统的软件设计及参数设置

5．1 西门子MM440变频器的参数设置

5．1．1 控制变频器的方式

5．1．2 变频器参数的设置

5．2 西门子S7-200可编程控制器的软件设计

5．2．1 编程软件

5．2．2 PLC编程语言及特点

5．2．3 纸纱复合制袋机控制系统程序的设计

5．2．4 纸纱复合制袋机软件设计主要功能模块

5．3 人机界面设计

5．3．1 人机界面软件Wince Flexible 2008

5．3．2 触摸屏的工作原理

5．3．3 触摸屏和S7-200的配合

5．3．4 触摸屏画面的制作

5．3．5 触摸屏与PLC的连接

5．4 系统应用情况

5．5 本章小结

总结与展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果