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1、毕业设计任务书一、 课题名称：基于PLC的全自动高速彩色不干胶商标机控制系统设计二、 指导老师：三、 设计内容与要求1、课题概述全自动高速彩色不干胶商标机，是一种用于制作彩色不干胶商标纸的专用机械，它由印刷机主体、送纸机构、裁纸机构等部分组成，能够完成自动送料、多色印刷、覆膜、膜切、排废、成品裁纸等连贯作业。印刷商标机的组成如下图：它的电气控制部分由运转控制、寸动控制、定转控制、送纸控制、裁纸控制、吸风控制等部分构成。2、设计内容与要求根据印刷机的作业要求，设计印刷机的主电路，以及运转控制、寸动控制、定转控制、送纸控制、裁纸控制、吸风控制的控制电路，进行器件选型，并编制相关的PLC程序。使之具
2、有以下功能：1）运转控制实现对印刷纸张的拉料、商标纸的多色套印、商标纸的覆膜上光、半成品膜切以及膜切后的边角料排废，进行全自动印刷和印张计数。2) 寸动控制用于印刷机出厂前或维修时的手动调试，调节印刷时印刷机的机械位置配合关系以及系统动作的协调性。3) 定转控制用于印刷机换膜以及上色轮清洗时，使印刷机处于一个特殊位置，每按定转按钮一次，印刷机完成一次印刷动作并停于此特殊位置。4) 送纸控制为印刷机提供自动送纸功能，防止拉料时阻力过大，造成套印错位而使图纸模糊。5)裁纸控制实现商标纸成品自动裁切，用户可以根据需要设定裁切方式，一旦裁切条件满足，裁刀落下完成裁切并自动记录裁切次数。6)吸风控制当印
3、刷纸在工作台面上移动时，通过吸风增加印刷纸的附着力。四、 设计参考资料1. 2. 3. 五、 设计说明书内容1. 封面2. 目录3. 内容摘要(200400字左右，中英文)4. 引言5. 正文（设计方案比较与选择，设计方案原理、计算、分析、论证，设计结果的说明及特点）6. 结束语7. 附录(参考文献、图纸、材料清单等)六、设计进程安排第1周：资料准备与借阅，了解课题思路。第2周：设计要求说明及课题内容辅导，完成图纸初稿。第3-5周：进行毕业设计，完成说明书初稿。第6周：第一次检查，了解设计完成情况。第7周：第二次检查设计完成情况，并作好毕业答辩准备。第8周：毕业答辩与综合成绩评定。七、毕业设计
4、答辩及论文要求1、毕业设计答辩要求答辩前三天，每个学生应按时将毕业设计说明书或毕业论文、专题报告等必要资料交指导教师审阅，由指导教师写出审阅意见。学生答辩时对自述部分应写出书面提纲，内容包括课题的任务、目的和意义，所采用的原始资料或参考文献、设计的基本内容和主要方法、成果结论和评价。答辩小组质询课题的关键问题，质询与课题密切相关的基本理论、知识、设计与计算方法实验方法、测试方法，鉴别学生独立工作能力、创新能力。2、毕业设计论文要求文字要求：说明书要求打印(除图纸外)，不能手写。文字通顺，语言流畅，排版合理，无错别字，不允许抄袭。图纸要求：按工程制图标准制图，图面整洁，布局合理，线条粗细均匀，圆
5、弧连接光滑，尺寸标注规范，文字注释必须使用工程字书写。曲线图表要求：所有曲线、图表、线路图、程序框图、示意图等不准用徒手画，必须按国家规定的标准或工程要求绘制。前 言随着社会的发展和技术的进步，很多公司采用了新型的全自动不干胶商标印刷机，此印刷机为印刷行业中应用到伺服系统的较简单的机器，总共只需16个I/O点，但该机要完成单印、套印及手动定位等动作，且用到YOKOGAWA的直接驱动的伺服电机，对私服精度要求很高，故整套系统的调试也有一定的难度，但经过反复修改程序结构、编程指令以及调节伺服电机的PID数值，系统调试最终完成。印刷机是印刷文字和图像的机器。现代印刷机一般由装版、涂墨、压印、输纸(包
6、括折叠)等机构组成。它的工作原理是：先将要印刷的文字和图像制成印版，装在印刷机上，然后由人工或印刷机把墨涂敷于印版上有文字和图像的地方，再直接或间接地转印到纸或其他承印物（如纺织品、金属板、塑胶、皮革、木板、玻璃和陶瓷）上，从而复制出与印版相同的印刷品。印刷机的发明和发展，对于人类文明和文化的传播具有重要作用。本课题着重介绍了用PLC控制的全自动印刷机，其印刷精度和速度均可达到要求。此种印刷机具有操作简便，高速灵活，套位精确，自动送纸印刷覆膜，模切、切纸（复卷）至成品一贯作业。采用斜背式设计，印刷和模切在机械驱动时以渐进方式接触使压力得以平切，无论印大面积底色或细小文字都清晰无暇。印刷部采用先
7、进的匀墨装置：七支油墨棍搓墨，使搓墨均匀，承印物更完美，墨棍组链条采用进口链条更能延长油墨棍使用寿命及承印产品质量。上光压轮可整座抽出，从而操作简易，易清洗，速度快，稳定性高。内置集中自动供油系统，保证机械使用过程中定转正常无磨损。全机采用自动控制系统：无纸自动报警停车，计张到设定值则自动报警停车。此图为设计的商标印刷机摘 要全自动高速彩色不干胶商标机，是一种用于制作彩色不干胶商标纸的专用机械，它由印刷机主体、送纸机构、裁纸机构等部分组成，能够完成自动送料、多色印刷、覆膜、膜切、排废、成品裁纸等连贯作业。它的电气控制部分由运转控制、寸动控制、定转控制、送纸控制、裁纸控制、吸风控制等部分构成。该
8、印刷机具有操作简便，高速灵活，套位精确，自动送纸印刷覆膜，模切、切纸（复卷）至成品一贯作业。本课题利用PLC的可靠性和时间控制的精确性能，来实现以上各项作业的可靠系统方案。本次毕业设计根据印刷机的作业要求，设计印刷机的主电路，以及运转控制、寸动控制、定转控制、送纸控制、裁纸控制、吸风控制的控制电路，进行器件选型，并编制相关的PLC程序。本书图文并茂，通俗易懂，具有通用性，实用性和先进性。关键字：商标机 电气控制 PLCAbstractAutomatic high-speed color self-adhesive trademark machine, is a kind of trademar
9、k for the production of color self-adhesive paper, special machine, which consists of printing the main body, feed bodies, trimmer bodies and other components, to complete the automatic feeding, multi-color printing, laminating, film cutting, Pai waste, such as continuity of operations finished trim
10、mer. It is controlled in part by the operation of electrical control, inch up control, will transfer control, feed control, trimmer control, suction control parts. The press is a simple, high-speed flexible, set-bit precision, auto-feed printing laminating, die cutting, cutting (rewinding) to finish
11、ed product has always been operating. This topic using PLCs reliability and performance of time-control precision to achieve the above operating a reliable system solutions.The graduation of the operational requirements under the printer, press the main circuit design, as well as operating control,
12、inch up control, will transfer control, feed control, trimmer control, suction control, control circuit, for device selection, and the preparation of the relevant PLC program. This book illustrated, user-friendly, with versatile, practical and advanced.Keyword:TM Machine Electric Control PLC目 录前 言I摘
13、 要IIAbstractIII第1章 绪 论11.1印刷机的发展11.1.1国外情况11.1.2国内情况11.1.3商标印刷机的发展方向21.2全自动高速彩色不干胶商标印刷机的概述21.2.1全自动高速彩色不干胶商标机的特点31.2.2全自动高速不干胶商标机的工作原理31.2.3全自动不干胶商标机的控制功能41.2.4 系统的设计思路41.2.5全自动不干胶商标印刷机系统的设计原则5第2章 PLC的历史和发展62.1 PLC的定义62.2 PLC的组成部分62.2.1 CPU运算和控制中心62.2.2 存储器62.2.4 编程器7第3章 硬件设计及工作原理103.1 PLC的选型103.2 电
14、磁离合器的结构和工作原理103.2.1 结构认识（摩擦片式电磁离合器）103.2.2动作原理分析113.3接近开关和微动开关的选型及结构113.3.1电感式接近开关113.3.2 光电传感器133.3.3 微动开关选择143.4电机选型143.5变频器的选择、设置153.5.1通用变频器及其发展153.5.2 三菱变频器小型高性能FR-S500 0.4-7.5KW(单相220V,FR-E520S系列)特点153.5.3 FR-S500 型变频器的标准规格153.5.4多段速设定173.5.5变频器FR-S500的主要参数173.5.6变频器自学习功能的应用方法183.6 控制系统硬件电路组成1
15、83.6.1主电路183.6.2 设计I/O分183.6.3 I/O分配图19第4章 PLC控制软件设计224.1 PLC内部软元件设计224.2动不干胶商标印刷机的工作设计程序及分析224.2.1运转程序流程图224.2.2程序分析234.3触摸屏的应用26设计心得27参考文献28致 谢29附 录30附件一主电路图30附件二梯形图32附录三总接线图35附录四元件清单36第1章 绪 论1.1印刷机的发展1.1.1国外情况印刷机的发明和发展，对于人类文明和文化的传播具有重要作用。1439年，德国的谷腾堡制造出木制凸版印刷机，这种垂直螺旋式手扳印刷机虽然结构简单，但却沿用了300年之久；1812年
16、，德国的柯尼希制成第一台圆压平凸版印刷机；1847年，美国的霍伊发明轮转印刷机；1900年，制成六色轮转印刷机；1904年，美国的鲁贝尔发明胶版印刷机。二十世纪50年代以前，传统的凸版印刷工艺在印刷业中占据统治地位，印刷机的发展也以凸版印刷机为主。但铅合金凸版印刷工艺存在劳动强度高、生产周期长和污染环境的缺点。从60年代起，具有周期短、生产率高等特点的平版胶印工艺开始兴起和发展，铅合金凸版印刷逐渐被平版胶印印刷所代替。软凸版印刷、孔版印刷、静电印刷、喷墨印刷等，在包装印刷、广告印刷方面也得到发展。1.1.2国内情况2007年10月22-23日，上海光华印刷机械有限公司召开了“上海光华国际化发展
17、论坛”，同时举办了“上海光华推进高端发展，实施国际化经营大会”和“上海光华8年拼搏，8年辉煌成就展”，参加会议的人数达1200多人。从会上获悉上海光华八年来销售增长了15.2倍。2006年销售额达5.5亿元，2007年预计将达到6.5亿元，单张纸胶印机的销售额在我国印机行业中名列第一。同时，在这次会议中，订购光华公司产的胶印机非常活跃，一天中订货合同金额达1.5亿元，订购意向达3.5亿元。听论坛，观展览，看销售业绩，真令人十分震惊、十分振奋、十分敬佩、十分可喜可贺！另据了解，我国印机行业其它主要骨干企业北人集团、上海高斯印刷设备公司、江西中景集团、江苏昌昇集团、上海紫光、紫宏、亚华公司等印机制
18、造企业近几年来销售业绩也年年增长，产销两旺，取得了新的发展。展望未来，我们有理由相信，我国印刷机械行业前途光明，定能取得显著的发展。因为我国的进一步改革开放，国民经济高速发展，给了我们印刷及设备器材制造业提供了良好的发展机遇，国家也为印机行业的发展制订了一些鼓励政策，为印机制造业发展创造了良好的条件和发展机遇。 1.1.3商标印刷机的发展方向采用斜背式设计，印刷和模切在机械驱动时以渐进方式接触使压力得以平切，无论印大面积底色或细小文字都清晰无暇。印刷部采用先进的匀墨装置：七支油墨棍搓墨，使搓墨均匀，承印物更完美，墨棍组链条采用进口链条更能延长油墨棍使用寿命及承印产品质量。上光压轮可整座抽出，从
19、而操作简易，易清洗，速度快，稳定性高。内置集中自动供油系统，保证机械使用过程中定转正常无磨损。全机采用自动控制系统：无纸自动报警停车，计张到设定值则自动报警停车。1.1.4 印刷机的分类印刷机的种类很多，有各种分类方法，但主要从以下五个方面进行分类。 1.按印版类型分为凸版印刷机、平版印刷机、凹版印刷机、孔版印刷机。2.按印刷幅面大小分为微型八开印刷机、小型四开印刷机、对开印刷机、全张印刷机、双全张印刷机。3.按印刷纸张形式分为单张纸印刷机、卷筒纸印刷机。4.按印刷色数分为单色印刷机、多色（双色、四色、五色、六色、八色）印刷机。5.按印刷面分为单面印刷机、双面印刷机。在各种印刷机中，虽分类方法
20、很多，但其印刷过程施加压力的形式概括为三种，即：平压平型印刷机（platen machine）、圆压平型印刷机（flat-bed tylinder press）、圆压圆型印刷机（rotary letterpress machine）。1.2全自动高速彩色不干胶商标印刷机的概述全自动高速彩色不干胶商标机，是一种用于制作彩色不干胶商标纸的专用机械，它由印刷机主体、送纸机构、裁纸机构等部分组成，能够完成 自动送料、多色印刷、覆膜、膜切、排废、成品裁纸等连贯作业，本文介绍一种能实现以上作业的可靠系统控制方案。图1-2 不干胶商标印刷机实物图1.2.1全自动高速彩色不干胶商标机的特点：1、操作简便，高速
21、灵活，套位精确，自动送纸印刷覆膜，模切、切纸（复卷）至成品一贯 作业。2、采用斜背式设计，印刷和模切在机械驱动时以渐进方式接触使压力得以平切，无论印大面积底色或细小文字都清晰无暇。3、印刷部采用先进的匀墨装置：七支油墨棍搓墨，使搓墨均匀，承印物更完美，墨棍组链条采用进口链条更能延长油墨棍使用寿命及承印产品质量。4、上光压轮可整座抽出，从而操作简易，易清洗，速度快，稳定性高。5、内置集中自动供油系统，保证机械使用过程中定转正常无磨损。6、全机采用自动控制系统：无纸自动报警停车，计张到设定值则自动报警停车。本次毕业设计根据印刷机的作业要求，设计印刷机的主电路，以及运转控制、寸动控制、定转控制、送纸
22、控制、裁纸控制、吸风控制的控制电路，进行器件选型，并编制相关的PLC程序.1.2.2全自动高速不干胶商标机的工作原理印刷机进行印刷整个过程是由PLC进行控制的，在此系统中电气与机械相配合，来完成不干胶商标印刷机的印刷工作。送纸电机，印刷主电机，吸风电机，上光电机，裁纸电机等都是通过PLC对应的输入信号进行相应的动作，套印，上光等机械部分则是通过联轴器与主电机相连完成相应的程序。1.2.3全自动不干胶商标机的控制功能：1）运转控制实现对印刷纸张的拉料、商标纸的多色套印、商标纸的覆膜上光、半成品膜切以及膜切后的边角料排废，进行全自动印刷和印张计数。2) 寸动控制用于印刷机出厂前或维修时的手动调试，
23、调节印刷时印刷机的机械位置配合关系以及系统动作的协调性。3) 定转控制用于印刷机换膜以及上色轮清洗时，使印刷机处于一个特殊位置，每按定转按钮一次，印刷机完成一次印刷动作并停于此特殊位置。4) 送纸控制为印刷机提供自动送纸功能，防止拉料时阻力过大，造成套印错位而使图纸模糊。5)裁纸控制实现商标纸成品自动裁切，用户可以根据需要设定裁切方式，一旦裁切条件满足，裁刀落下完成裁切并自动记录裁切次数。6)吸风控制当印刷纸在工作台面上移动时，通过吸风增加印刷纸的附着力。1.2.4 系统的设计思路全自动不干胶商标印刷机的三大支柱是离合器、接近开关和程序控制器。全自动不干胶商标印刷机用传感装置有电感式接近开关、
24、光敏传感器 。程序控制器是全自动不干胶商标印刷机的核心部件，全自动不干胶商标印刷机在工作过程中，印刷机的送纸、吸风、印刷、覆膜、裁切等功能的实现，均由程序控制器控制。 全自动不干胶商标印刷机的自动控制系统，通过中央控制器控制送纸电机、主马达、上光电机、裁纸电机等实现送纸、印刷、上光、裁切等工作，并实现多种安全保护功能。全自动不干胶商标印刷机的自动化控制采用可编程控制器（PLC）来实现。220V交流电经变频器，再经变频器变成三相交流电接2.2KV的主马达，由PLC控制离合器动作，从而使得主马达与套印机械部分有机结合，完成套印动作。印刷送纸过程，送纸电机为单相感应式电机，采用电子控制电路进行调速，
25、同时与点动延时送纸控制方式互相配合完成送纸。套印一次，印刷凸块靠近电感式接近开关一次，从而记录印刷的张数。当套印完成，纸张经过光电传感器，光电传感器会切断离合器电路，使得传送带停止动作，从而控制上光电机工作，对纸张进行覆膜。在裁纸电路中，这里采用了两个接近开关，记录一次裁切的纸张采用了光电传感器，纸张经过一次，光电传感器动作一次，是得计数器计数一次，当达到裁切的张数，PLC会控制裁纸电机进行动作，控制裁刀裁切一次，此时电感式接近开关进行相应的动作，知道达到需完成的数量，PLC驱动相应的指示灯进行提醒。断开裁纸电机。1.2.5全自动不干胶商标印刷机系统的设计原则：（1）与生产工艺结合紧密 每个控
26、制系统都是为完成一定的生产过程，各种不同的生产工艺要求，就对应有不同控制功能，即使是相同的生产过程，由于各设备工艺参数的差异，控制实现的方式也就不尽相同。各种控制逻辑、控制运算都是由生产工艺决定的。程序设计人员必须严格遵守生产工艺的具体要求设计应用软件，不能随心所欲。（2）与硬件控制系统结合紧密因为硬件系统可采用不同厂家的不同系列所以软件系统就随之而变，不肯能采用一种语言形式进行程序设计。（3）设计人员需要具备计算机和自动化控制方面的重第2章 PLC的历史和发展 2.1 PLC的定义PLC即可编程控制器（Programmable logic Controller，是指以计算机技术为基础的新型工
27、业控制装置。在1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义： “PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则。2.2 PLC的组成部分2.2.1 CPU运算和控制中心 起“心脏”作用。 纵：当从编程器输入的程序存入到用户程序存储器中
28、，然后CPU根据系统所赋予的功能（系统程序存储器的解释编译程序），把用户程序翻译成PLC内部所认可的用户编译程序。 横：输入状态和输入信息从输入接口输进，CPU将之存入工作数据存储器中或输入映象寄存器。然后由CPU把数据和程序有机地结合在一起。把结果存入输出映象寄存器或工作数据存储器中，然后输出到输出接口、控制外部驱动器。 组成：CPU由控制器、运算器和寄存器组成。这些电路集成在一个芯片上。CPU通过地址总线、数据总线与I/O接口电路相连接。2.2.2 存储器 具有记忆功能的半导体电路。 分为系统程序存储器和用户存储器。 系统程序存储器用以存放系统程序，包括管理程序，监控程序以及对用户程序做编
29、译处理的解释编译程序。由只读存储器、ROM组成。厂家使用的，内容不可更改，断电不消失。 用户存储器：分为用户程序存储区和工作数据存储区。由随机存取存储器（RAM）组成。用户使用的。断电内容消失。常用高效的锂电池作为后备电源，寿命一般为35年。2.2.3输入/输出接口 （1）输入接口： 光电耦合器由两个发光二极度管和光电三极管组成。 发光二级管：在光电耦合器的输入端加上变化的电信号，发光二极管就产生与输入信号变化规律相同的光信号。 光电三级管：在光信号的照射下导通，导通程度与光信号的强弱有关。在光电耦合器的线性工作区内，输出信号与输入信号有线性关系。 输入接口电路工作过程：当开关合上，二极管发光
30、，然后三极管在光的照射下导通，向内部电路输入信号。当开关断开，二极管不发光，三极管不导通。向内部电路输入信号。也就是通过输入接口电路把外部的开关信号转化成PLC内部所能接受的数字信号。 （2）输出接口 PLC的继电器输出接口电路 工作过程：当内部电路输出数字信号1，有电流流过，继电器线圈有电流，然后常开触点闭合，提供负载导通的电流和电压。当内部电路输出数字信号0，则没有电流流过，继电器线圈没有电流，然后常开触点断开，断开负载的电流或电压。也就是通过输出接口电路把内部的数字电路化成一种信号使负载动作或不动作。 三种类型： 继电器输出：有触点、寿命短、频率低、交直流负载 晶体管输出：无触点、寿命长
31、、直流负载 晶闸管输出：无触点、寿命长、交流负载 2.2.4编程器 编程器分为两种，一种是手持编程器，方便。我们实验室使用的就是手持编程器。二种是通过PLC的RS232口。与计算机相连。然后敲击键盘。通过NSTP-GR软件（或WINDOWS下软件）向PLC内部输入程序。2.3 PLC的特点1可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使
32、用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。2配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控
33、制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。3易学易用，深受工程技术人员欢迎PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。4系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩
34、短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。5体积小，重量轻，能耗低以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。2.4 控制系统的设计思想由于可编程控制器具有操作方便、可靠性高、体积小、使用寿命长等优点，故本系统选用了西门子公司生产的S7-200作为控制核心。根据印刷机的作业要求，系统控制功能由运转控制、寸动控制、定转控制、送至控制、裁纸控制、吸风控制等部分组成。其中：运转控制主要实现对印刷纸张的拉料、商标纸的多色套印
35、、商标纸的覆膜上光、半成品膜切以及膜切后的边角料排废，进行全自动印刷和印张计数。寸动控制用于印刷机出厂前或维修时的手动调试，调节印刷时印刷机的机械位置配合关系以及系统动作的协调性。定转控制为了方便印刷机换膜以及上色轮清洗，在进行以上工作时，印刷机都必须处于一个特殊位置，定转控制就是为此而设计，先在印刷机的联动轴上安装一个接近开关，通过寸动方式调节好最佳位置，以后每按定转按钮一次，印刷机完成一次印刷动作，检测到这个固定位置后，停止工作。送纸控制印刷机在自动印刷过程中需要源源不断地提供印刷纸，为了防止拉料时阻力过大，造成套印错位而使纸模糊，本系统设计了自动送纸控制功能，当印刷纸的张力达到一定程度，
36、送纸机构就点动送纸一张。裁纸控制商标纸成品需要进行裁切，本系统设计了自动裁纸功能，用户可以根据需要设计裁切方式，一旦裁切条件满足，裁刀落下完成裁切并自动记录裁切次数。吸风控制是印刷机工作过程中的一个辅助控制环节，工作台面上开了很多小孔，这些小孔与吸风管相连，当印刷纸在工作台面上移动时，通过吸风管增加它的附着力。第3章 硬件设计及工作原理3.1 PLC的选型根据输入输出点数和系统所需，决定采用西门子公司生产的S7-200作为控制核心图31 西门子S7-200 CPU226 PLC外观图3.2 电磁离合器的结构和工作原理3.2.1 结构认识（摩擦片式电磁离合器）：电磁离合器的结构图如图1所示，主要
37、由激磁线圈、铁芯、衔铁、摩擦片及联接件等组成，一般采用直流24V作为电源。图32 离合器电气图3.2.2动作原理分析：主轴1的花键轴端，装有主动摩擦片2，她可以沿轴向自由移动，因系花键联接，将随主动轴一起转动，从动摩擦片3与主动摩擦片交替娤叠，其外缘凸起部分卡在与从动齿轮4固定在一起的套筒5内，因而从动摩擦片可以随同从动齿轮，在主动轴转动时它可以不转，当线圈6通电后，将摩擦片吸向铁芯7，衔铁8也被吸住，仅仅压住各摩擦片，依靠主、从动摩擦片之间的摩擦力，使从动齿轮随主动轴转动，线圈断电后，装在内外摩擦片之间的圈状弹簧使衔铁和摩擦片复原，离合器即失去传递力矩的作用，线圈一端通过电刷和滑环9输入直流
38、电，另一端可接地。作用:电磁离合器是一种自动化执行元件，它利用电磁力的作用来传递或中止机械传动中的扭矩。3.3接近开关和微动开关的选型及结构在此系统中，各个工序都是由接近开关和微动开关进行控制，从而印刷进行相应的动作。3.3.1电感式接近开关电感式接近开关体积小，重复定位精度高，外形结构多样，抗干扰性能好，输出形式多，开关频率高，且有电压范围宽，防尘，防震，防水，寿命长的优点。同时这种接近开关所能检测的物体必须是金属物体。故我们选择FOTEK台湾阳明PL-05P电感式接近开关来控制印刷的定位，总纸张计数及裁纸控制。图331 FOTEK台湾阳明PL-05P电感式接近开关图332FOTEK台湾阳明
39、PL-05P电感式接近开关原理框图工作原理分析电感式接近开关由三大部分组成：振荡器、开关电路及放大输出电路。电感式接近开关属于一种有开关量输出的位置传感器，它由LC高频振荡器和放大处理电路组成，利用金属物体在接近这个能产生电磁场的振荡感应头时，使物体内部产生涡流。这个涡流反作用于接近开关，使接近开关振荡能力衰减，内部电路的参数发生变化，由此识别出有无金属物体接近，进而控制开关的通或断。这种接近开关所能检测的物体必须是金属物体。FOTEK台湾阳明PL-05P电感式接近开关规格输出形式 PNP 感应距离 5.0mm 前面感应电压范围 1030V 800HZ形 状 圆柱形3.3.2 光电传感器光电开
40、关检测距离达到20m(对射型)、数字信号处理方式使抗干扰能力更强、高速响应：1ms、可在狭窄空间检测（窄光束型）、外部灵敏调节（漫反射型）、采用玻璃透镜使其有更好的耐热性能、IP66防护等级（IEC标准）。故我们选用了型号为BRP100-DDT（漫反射型）的光电传感器来控制印刷纸张有无的监督，上光电机的控制，及裁纸纸张的控制。图333 BRP100-DDT光电传感器特性参数图334 特性曲线图工作原理光电开关（光电传感器）是光电接近开关的简称，它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的。物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。光电开关将输入电流在发射器上
41、转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。BRP100-DDT接近开关规格电源电压范围广泛:直流24240V，交流24240V。输 出 形 式：NPN集电极开路输出检 测 距 离：100mm(1*) 400mm(2*)电 流 消 耗：max.45mA3.3.3 微动开关选择印刷送纸是通过纸张受力而点动送纸的，在此系统中，采用WK1-04A微动开关控制送纸电机。型号/规格适用于电视机、收录机、录像机、空调、VCD、DVD、语言复读机、电扇、玩具、礼品等，家用电器及其它电子产品。微动开关主要技术特性环境温度： -40 +70 额定负载： 0.4A 60VDC /2A
42、 250AC接触电阻： 0.02 绝缘电阻： 100M 耐压：AC 250V（50HZ）/ min工作寿命：100000次动作力：6070 g 工作原理图335 WK1-04A微动开关是一种施压促动的快速开关，又叫灵敏开关。其工作原理是外机械力通过传动元件（按销、按钮、杠杆、滚轮等）将力作用于动作簧片上， 并将能量积聚到临界点后，产生瞬时动作，使动作簧片末端的动触点与定触点快速接通或断开.当传动元件上的作用力移去后，动作簧片产生反向动作力，当传动元件反向行程达到簧片的动作临界点后，瞬时完成反向动作。微动开关的触点间距小、动作行程短、按动力小、通断迅速。其动触点的动作速度与传动元件动作速度无关。
43、 3.4电机选型印刷的整个过程都是由电动机带动机械进行动作。除了主马达采用三相电机外，其余都是单相感应电机.单相感应电机的特点1.价格便宜、工作可靠、非常耐用2.具有瞬时转换正转，逆转功能。因采用平衡绕线方式，并内装简易制动机3.构，能正转，反转，其正反旋转特性同样均匀且稳定 4.运载额定式30分钟额定5.改变它的转速比较困难,通常采用的电阻、电容降压法存在效率低、耗电大的缺点。本调速器采用电子控制电路来调节电机转速,可以克服上述缺点,并具有6个转速挡级供使用者任意选择。3.5变频器的选择、设置3.5.1通用变频器及其发展上个世纪80年代初，通用变频器实现了商品化。在近20年的时间内，经历了由
44、模拟控制到全数字控制和由采用BJT(大电流的双极结型晶体管) 到采用IGBT(绝缘栅双极晶体管)两个大发展过程。其特点是容量不断扩大，结构趋于小型化，逐步多功能和智能化，数字化控制，应用领域日益广泛。尤其是最近几年来，IGBT的应用正在迅速推进，其开关频率高，驱动电路简单。用于通用变频器时，有如下明显的效果:a.由于载波效率的提高(20KHz或更高)，负载电动机的噪声明显减少，实现了低噪声传动。电动机的金属鸣响声因振动频率超过了人耳可感知的程度而“消失”。b.同样由于载波频率的提高，使电动机的电流(特别是低速时的电流)波形更加趋于正弦波，因而减少了电动机转矩的脉动和电动机的损耗。c.由于IGB
45、T为电压驱动型，因而简化了驱动回路，使整个装置更加紧凑，可靠性提高，成木降低。3.5.2 三菱变频器小型高性能FR-S500 0.4-7.5KW(单相220V,FR-E520S系列)特点磁通矢量控制,1Hz运行150%转矩输出,PID,15段速等多功能选择.内置RS485通信口,可选择FR-PA02-02简易型面板或FR-PU04-CH型LCD显示面板 。3.5.3 FR-S500 型变频器的标准规格如下表：3.5.4多段速设定3.5.5变频器FR-S500的主要参数3.5.6变频器自学习功能的应用方法为了使变频器工作在最佳状态，在完成参数设置后，需使变频器对所驱动的电动机进行自学习，而FR-
46、S500就具有曳引机参数自学习的功能，其方法是:将曳引机制动轮与电机轴脱离，使电动机处于空载状态，然后启动电动机，让变频器自动识别并存储电动机有关参数，变频器将根据识别到的结果调整控制算法中的有关参数。显然，这一组自学习到的参数，是和变频器匹配的最佳参数，使变频器能对该电动机进行最佳控制。3.6 控制系统硬件电路组成控制系统硬件电路由主电路、PLC接口电路、离合器控制电路、裁纸控制电路几部分组成。3.6.1主电路220V交流电路经主令开关后，再接熔断器FU1，实现隔离与短路保护。然后，分成5路分别给裁纸马达、吸风马达、排废马达、上光马达、送纸马达提供电源。其中，变频器经单相交流电220V输入，成为三相交流电，接2.2KW的三相电动机，实现变频主马达的印刷机的主运动，接触器KM5实现零压保护。吸风马达采用普通的单相交流电机；排废马达与上光马达采用带减速机构的小功率交流马达，分别为40W与60W（具体选型见图），并配有专门的调速器，控制其运行速度，拨动开关K1与K2分别控制两个电机的正反转，送纸马达所需的功率小，采用单相感应式马达51K40G-C.5GN-15型，在KA1的控制下进行点动送纸；裁纸马达有两个，一个完成裁切送纸运动，选用单相感应式马达21K6G-C.2GN-5型
