烟支装盘机自动控制系统的研究与设计

摘要

国内生产的烟草机械设备，如卷烟机、接嘴机、装盘机、包装机等，大多是引进国外先进技术。电气控制系统的特点是：采用微机控制，直流电机调速，引进成本较高，不利于企业批量生产。为了提高企业的经济效益，需要对烟机设备的电气控制系统进行全面国产化研究与设计。 论文针对烟机设备中烟支装盘机电气控制系统进行研究与设计。提出了新的电气控制系统：以西门子S7-200系列PLC作为控制器，由变频器和交流异步电机实现调速。这样，与进口设备相比，性能一样的条件下，实现了电气控制系统的低成本与全面国产化。 首先，论文介绍了烟支装盘机电气控制系统的组成，S7-200系列PLC的特点，常用的PLC控制系统的程序设计方法。并说明系统采用PLC控制及变频调速的重要意义。 其次，论文在对烟支装盘机的工作过程及控制要求进行深入探讨的基础上，选择了PLC的型号和硬件配置，分配了I/O地址，设计了PLC外部硬件接线图。为了提高系统的可靠性，较深入的研究了系统的抗干扰问题。在系统软件设计方面，对开关量控制部分采用顺序控制设计方法，设计了系统程序流程图和顺序功能图。对模拟量闭环控制采用PID控制算法，手动程序则采用经验法设计了梯形图。为了降低成本，对需要调速的输送带电动机及链条驱动电动机，提出了用变频调速取代直流调速的方案。设计了变频调速系统的电路图，说明了应用变频器时须注意的问题。 本文所设计的烟支装盘机电气控制系统已投入正式运行，运行效果及所带来的经济效益在最后结论中进行了说明。

目录

文摘

英文文摘

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第1章绪论

1.1国内外现状及本文系统概述

1.2可编程序控制器的发展及应用状况

1.3变频器简介

1.4系统设计方法

1.4.1梯形图的经验设计法

1.4.2根据继电器电路图设计梯形图的方法

1.4.3顺序控制设计法

1.5本文的工作

第2章系统硬件设计

2.1烟支装盘机的工作过程及控制要求

2.1.1系统中各元件功能及工作过程

2.1.2控制要求

2.2 PLC的型号和硬件配置

2.3系统各元器件的I/O地址分配

2.4 PLC外部硬件电路设计

2.4.1 CPU224的外部接线

2.4.2用分时分组输入减少所需输入点

2.4.3输入输出的硬件保护电路设计

2.4.4用数码显示实现满盘计数

2.5本章小结

附图

第3章系统软件设计

3.1控制系统程序结构

3.2自动工作程序设计

3.2.1 工艺流程图设计

3.2.2 顺序功能图设计

3.3 PID闭环控制系统

3.3.1模拟量输入的处理

3.3.2定时中断

3.3.3 PID程序设计

3.4满盘计数显示子程序设计

3.5手动程序设计

3.6本章小结

第4章变频器的应用

4.1变频调速理论

4.1.1变频调速的基本控制方式

4.1.2变频器的基本结构

4.2变频器的选择

4.2.1变频器的主回路

4.2.2变频器的控制方式

4.2.3变频器的控制系统

4.2.4变频器的容量选择

4.3变频器几个重要参数的设定

4.3.1 u/f类型的选择

4.3.2调整启动转矩

4.3.3设定加、减速时间

4.3.4频率跨跳

4.3.5过负载率设置

4.3.6电机参数的输入

4.4变频调速系统的设计

4.4.1观察段进料电动机的变频调速系统设计

4.4.2链条驱动电动机的变频调速系统设计

4.5影响变频调速控制系统性能的因素

4.6使用变频器时应注意的问题

4.7本章小结

第5章系统抗干扰设计

5.1 PLC系统抗干扰

5.1.1安装与布线的抗干扰措施

5.1.2 PLC外围电路设计时抗干扰措施

5.1.3用户程序的保护措施

5.2变频器电气干扰及抑制

5.2.1高次谐波干扰及抑制

5.2.2电磁噪声干扰及抑制

5.2.3外部干扰及抑制

5.2.4电气干扰的基本抑制对策

5.3 PLC与变频器连接时注意

5.3.1开关量信号的输入

5.3.2数值信号的输入

5.4本章小结

结论

参考文献

致谢

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