模块化的构造设计.docx

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模块化的构造设计

模块化的构造设计：

西门子变频器m420是全新一代模块化设计的多功用规范变频器，具有更多的灵敏性，您能够选用各种选件，十分便当地对传动安装停止扩展，从而完成多种规范功用。

优化的控制功用：

西门子

变频器m420打破了变频器在设计范畴的诸多技术难点，胜利的将高性能、多功用和小型化有机的分离到一同。

MM420通用型变频器可即插即用，无需调试;全新的IGBT矢量控制技术，起动、制动性能更优良;强大的通讯才能、准确的控制性能、和高牢靠性都让控制变成一种乐趣。

智能维护功用：

西门子变频器m420内置的各种维护和过载维护功用，允许设备应用“睡眠”运转方式和在电源中缀或者毛病跳闸以后自动再启动，能有效地维护电机、电源。

友好的操作界面：

一键完成配置，数字化菜单更简约直观，友好的用户界面，让你的装置、操作和控制象玩游戏一样灵敏便当。

MM420通用型变频器因其具有高度的灵敏性、高端的技术性能，能够应用的范畴非常普遍，但是变频器型号的选择也是很重要的，关于控制系统的正常运转是十分关键的。

是高性能矢量控制交流马达驱动器。

该变频器采用矢量控制技术，从而提高了系统的控制精度和动态响应精度。

西门子6SE7016-1EA61变频器使用V/f开环控制，通过光电编码器采集电机的实际转速值。

变频器通过RS-485口接收PLC的“控制字”命令和转速设定值，或向PLC发送“状态字”和转速实际值。

2015届毕业设计（论文）课题任务书

学院（部）：

电气与信息工程学院专业（方向）：

电气工程及其自动化

指导教师

王欣

学生姓名

陈广

课题名称

全自动包装机PLC控制系统设计

内

容

及

任

务

内容：

利用西门子s7-200PLC完成全自动包装机控制系统设计，主要任务包括：

（1）全自动包装机控制系统顺控国内外发展现状；

（2）全自动包装机控制系统方案设计；

（3）全自动包装机控制系统硬件选型；

（4）全自动包装机控制系统程序设计；

（5）仿真调试。

拟

达

到

的

要

求

或

技

术

指

标

技术要求：

（1）全自动包装机控制系统硬件选型合理；

（2）采用s7-200PLC完成全自动包装机控制系统顺控程序设计

（3）采用s7-200仿真软件进行虚拟仿真调试

其它要求：

（1）实验（仿真）方案合理，实验数据、实验结果真实可靠；

（2）具有一定的文献资料检索与应用能力并应用到毕业设计中；

（3）论文正文字数不少于10000字，整体满足规范性和诚信要求。

进

度

安

排

起止日期

工作内容

2014.11.1-2014.12.31

选题，根据任务书查阅关于课题的资料，撰写开题报告。

2015.1.1-2015.3.5

对设计原始资料进行分析，确定方案。

2015.3.6--2015.4.24

完成全自动包装机可编程控制系统硬件选型。

2015.4.25-2015.5.20

完成全自动包装机可编程控制系统软件设计，并实现虚拟仿真。

2015.5.20-2015.5.25

论文修改，毕业答辩。

主

要

参

考

资

料

参考文献：

[1]平志韩.可编程序控制器及其在包装机械中的应用初探[J].1989,2（10）:

14-19.

[2]陈立定，吴玉香，苏开才.电气控制与可编程控制器[M].广州:

华南理工大学出版社，2001:

2-240.

[3]宋德王，可编程序控制器原理及其应用系统设计技巧[M].冶金工业出版社,2000:

7-120.

[4]路林吉，王坚，江龙康.可编程控制器原理及应用[M].北京:

清华大学出版社，2002:

3-260.

[5]齐从谦，王士兰.PLC技术及应用[M].北京:

机械工业出版社，2000.8-180.

[6]]断然.可编程控制技术采样机控制系统中的应用研究[D].硕士学位论文，西北工业大学，2001,7-75.

[7]张琳.PLC和组态软件在高炉槽下配料控制系统中的应用研究[D].硕士学位论文，合肥工业大学，2002,1-50.

[8]于镭，常军，黄存柱.基于DSP的自动包装机控制系统的软件设计[J].微型机与应用，2010,1

（1）:

1-6.

[9]李学忠，张国全.全自动包装机PLC控制设计[J].广西轻工工艺，2007，2

（1）:

41-42.

[10]陈火文.基于PLC的全自动包装机控制系统的设计[J].可编程控制器与工厂自动化，2004,8（4）：

47-49.

系（教研室）

意见

签名：

年月日

学院（部）主管领导意见

签名：

年月日

湖南工业大学

本科毕业设计（论文）开题报告

（2015届）

学院（部）：

电气与信息工程学院

专业：

电气信息及其自动化

学生姓名：

陈广

班级：

电气工程1101班

学号11401700322

指导教师姓名：

王欣

职称教授

2013年12月23日

题目：

全自动包装机控制系统设计

1.结合课题任务情况，查阅文献资料，撰写1500～2000字左右的文献综述

在平时的生活中，卷纸的应用以及随地可见了，可见卫生卷纸是人们生活中的必须品，随着人们对纸质品用量和质量的提高，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。

所以对于工艺来说传统的包装机已经满足不了市场的需求。

开发越来越简洁，方便，实用的包装机是很重要的事情。

对于现在的包装机来说，常见的有4种控制系统：

1）DSP控制；2）单片机控制；3）继电器控制；4）PLC控制。

这四种系统各有优缺点，下面介绍一下这四种系统控制包装机技术。

1）DSP控制系统：

DSP具有在模拟信号变换成数字限号后进行高速实现处理的能力，用DSP芯片为处理器来实现包装机的控制系统设计，在DSP芯片在80MHZ时钟频率下，每秒可处理40×10^6条指令，并具有丰富的外围接口，强大的数据处理能力和高速运行能力能满足包装机的各种功能需求。

对于DSP的自动包装机控制系统是采用“伺服电机-电子凸轮”的方式和三轴伺服电机的脉冲频率来实现横封轴的电子凸轮运动和三轴的位置及速度同步功能，以DSP作为主控制器，采用了合理的凸轮运动控制算法以及同步差异时的补偿算法，为了达到很好的补偿效果，再次采用了PID控制算法。

但DSP运行时需要模数转换，而数字系统是由耗电的有缘器件构成，没有无源的设备可靠，而且耗电多，它受采样频率限制同时处理频率范围也有限，不能随意的添加新设备。

2）单片机控制系统：

单片机控制系统最主要的是成本较低，可节约多的资金，同时它也可以对外部储存容量根据需要来展开拓展，设计也会比较灵活，由于现存在很多设计很完善的子程序，在系统软件设计中可以直接调用，减少了工作量。

在单片机系统控制包装机上，主要是利用单片机的运算和处理能力，来控制包装机上的运行和进行的程序。

但单片机控制系统适用于小型自动控制领域，抗干扰能力也比较差，故障多，研发周期长，要通过很长时间的校验才能形成真正的产品。

3）继电器控制系统：

继电器控制系统实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”，在电路中能起自动调节、安全保护、转换电路的作用，在继电器的控制中是采用硬件接线来实现的，能直接了当的发现故障，能很好的完成既定的逻辑控制，也能很好对控制过程进行直接的操作。

继电器控制系统在包装机的运行上，主要是通过继电器的直观、连续控制包装机的整个运行过程。

但继电器控制这种传统的控制系统，它运行的速度比较慢，执行操作的精度也不高，一旦要修改某一步操作时就会变得非常困难。

4）PLC控制系统：

PLC控制系统是经过几十年实际应用中检验的控制器，也是如今应用最多的一种控制系统，它具有可靠性高，抗干扰能力强的运行能力；它配套设施齐全，功能完善，适用性强，且易学易用，深受工程技术人员欢迎；最主要是它系统设计，建造的工程量小，维护方便，容易改造，体积小，低能耗。

PLC控制系统在包装机运行上，能实现自动控制，且运行稳定可靠，系统控制线路大大简化，能使包装机是一种自动化程度较高的产品，用户只需要通过按键就能完成各种操作，方便了用户。

但PLC控制系统的成本要稍微高一点点，而且编程语言及指令系统也各有差异，在硬件上，各厂家的体系也不兼容。

对于以上四种控制系统而言，每一种控制系统独有其优缺点，但对于本课题“全自动包装机控制系统”来说。

用PLC控制系统更为合理。

因为对于DSP控制系统对于PLC系统来说，它的最主要的就是强大的数据处理能力和高速运行能力，但在本课题上得不到体现；单片机控制系统对于PLC系统来说，其实它们的基本控制原理都差不多，但单片机更适用小型的自动控制，而且对于包装机抗干扰能力也弱了很多；继电器控制系统对于PLC控制系统来说，主要是修改包装机上某个程序，继电器控制系统就要重新设计，而PLC则可在原来的基础上更改。

所以用PLC来设计一个全自动包装机控制系统是最好的一种选择。

PLC控制系统更改控制逻辑只需要修改软件，无需对硬件做更改；程序可以复制，批量生产很容易；电气硬件设计大大简化；由于PLC除由继电器功能外，尚有多种其他功能，可以实现继电器无法实现的控制功能，实现某种程度上的智能化，并有可能是机构简化；可靠性高；具有扩展单元或扩展模块，当需要较多I\O时可以方便地扩展。

本次设计基于S7-200系列PLC的全自动包装机控制。

采用PLC控制开发是因为它的周期短，开发成本低，可以直接用于工业现场控制。

本设计以用户操作简单、使用可靠、维护修理方便作为主要设计方向。

参考文献：

[1]平志韩.可编程序控制器及其在包装机械中的应用初探[J].1989,2（10）:

14-19.

[2]陈立定，吴玉香，苏开才.电气控制与可编程控制器[M].广州:

华南理工大学出版社，2001:

2-240.

[3]宋德王，可编程序控制器原理及其应用系统设计技巧[M].冶金工业出版社,2000:

7-120.

[4]路林吉，王坚，江龙康.可编程控制器原理及应用[M].北京:

清华大学出版社，2002:

3-260.

[5]齐从谦，王士兰.PLC技术及应用[M].北京:

机械工业出版社，2000：

8-180.

[6]]断然.可编程控制技术采样机控制系统中的应用研究[D].硕士学位论文，西北工业大学，2001：

7-75.

[7]张琳.PLC和组态软件在高炉槽下配料控制系统中的应用研究[D].硕士学位论文，合肥工业大学，2002,1-50.

[8]于镭，常军，黄存柱.基于DSP的自动包装机控制系统的软件设计[J].微型机与应用，2010,1

（1）1-6.

[9]李学忠，张国全.全自动包装机PLC控制设计[J].广西轻工工艺，2007，2

（1）：

41-42.

[10]陈火文.基于PLC的全自动包装机控制系统的设计[J].可编程控制器与工厂自动化，2004,8（4）47-49.

2.选题依据、主要研究内容、研究思路及方案

随着科学技术的不断发展，自动化的需求也日益增多。

在很多生产工艺过程中，人们除了要求机器能准确的进行操作的同时也会要求生产出来的产品符合设计的样本。

选择一个能稳定，高速，快捷的生产方式是一个生产厂家必不可少的抉择。

2.1选题依据

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。

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。

现在该类包装机多数为进口产品，价格昂贵。

刚好PLC顺控设计方法的基本思想是：

依照输出量的状态变化，将一个完整的工作周期划分为若干个顺序相连的阶段，并用转化条件控制代表各步的内部编程元件，是其状态按一定的时间瞬息变化，最终输出控制各执行机构动作。

而PLC全自动包装机会使包装机更加方便，快捷，并且不会再依赖进口产品。

所以我选择了这作为我的毕业设计。

2.2主要研究内容

（1）分析包装机的现状和包装机的控制类型

（2）设计一个用PLC控制包装机的整体方案

（3）针对全自动包装机控制系统的硬件选型

（4）设计全自动包装机控制系统的程序设计

（5）仿真调试

（6）进行优化和改进PLC控制系统

（7）根据改进内容再次进行仿真调试

2.3研究思路及其方案：

（1）分析控制对象。

对被控对象工艺流程的特点和要求作深入了解、详细分析、认真研究，明确控制的任务、范围和要求。

（2）PLC控制系统选择要控制的步奏。

（3）传感器设计与选型。

（4）其他辅助器件的选择和搭配，提高系统的稳定和抗干扰能力。

（5）I/O地址分配。

（6）系统控制方案，根据控制要求绘制系统工作流程图。

（7）程序设计，包括主程序和子程序。

（8）进行仿真调试，发现和解决问题。

3工作进度及具体安排

工作进度安排：

（1）2014.12.20-2015.1.15：

做好准备工作认真收集有关资料，学习PLC的工作原理及指令系统。

（2）2015.1.15-2015.2.5：

了解系统工作原理，了解全自动包装机PLC控制系统的工作原理。

（3）2015.2.5-2015.3.10：

完成全自动包装机可编程控制系统硬件选型。

（4）2015.3.10-2015.4.10：

完成全自动包装机可编程控制系统软件设计。

（5）2015.4.10-2015.5.10：

完善程序，并实现虚拟仿真。

（6）2015.5.10-2015.5.26：

，毕业论文撰写，准备答辩提纲，进行答辩。

4.指导教师意见

指导教师：

年月日

说明：

开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一，此报告应在导师指导下，由学生填写，将作为毕业设计（论文）成绩考查的重要依据，经导师审查后签署意见生效。

进

度

安

排

起止日期

工作内容

2013.12.01~2013.12.31

熟悉设计任务书，撰写开题报告

2014.01.01~2014.03.05

系统总体方案设计

2014.03.06~2014.03.20

硬件系统设计

2014.03.21~2014.04.10

系统软件设计

2014.04.11~2014.04.20

系统调试、完善设计

2014.04.21~2014.05.10

撰写论文

2014.05.10~2014.05.20

论文修改，毕业答辩

主

要

参

考

资

料

[1]王小双，林辉．基于TOP227Y的单片反激电源设计[J]．微电机，2009，42（6）：

63-66.

[2]曹海洋，张玉成，朱启伟等．EMI滤波器技术在开关电源中的应用与研究[J]．电源学报，2012，10

（1）：

76-79.

[3]张怡．高功率因数反激式开关电源的设计与仿真[J]．山西科技，2012，27（5）：

90-92.

[4]马慧娟．基于TOPSwitch的反激式开关电源设计[J]．电子设计应用，2008，（6）：

107-112.

[5]许水平，施蔚加．基于TOP256Y的开关电源设计[J]．电子技术应用，2009，35（8）：

71-75.

[6]李全文，周刚，苟春涛，何婉．多用途开关电源的设计[J]．内江师范学院学报，2010，25（z1）：

136-137.

[7]姜淑华．基于单片机的高精度数控电流源的设计[J]．机械与电子，2012，（5）：

59-61.

[8]沙占友．新型单片开关电源设计与应用技术[M]．北京：

电子工业出版社，2004：

1-485.

系（教研室）

意见

签名：

年月日

学院（部）主管领导意见

签名：

年月日

现代社会对物品的包装要求越来越高，为了让包装出来的物品整齐，美观并且具有优良的质量，要求包装机具有精准的动作、定位精度以及较高的生产率，所以对包装机控制系统的要求越来越高。

可编程控制器作为工业控制系统的核心部分，功能丰富、性能可靠稳定，在现代包装机控制系统自动化生产中得到了广泛的应用。

论文以全自动糖果包装机为例，主要研究内容如下：

概述了全自动包装机控制系统的发展历程。

讲述了可编程控制器发展历程、现状及趋势。

对可编程控制器与其他工业控制系统进行了比较，分析了优缺点。

对全自动包装机的工作过程及工艺要求进行了全面的了解。

通过对全自动包装机控制系统的了解，进行了全自动包装机硬件的选型，可编程控制器控制系统设计，模拟仿真。

通过对全自动包装机控制系统的设计，对可编程控制器在全自动包装机控制系统中的应用有了更深的了解，对全自动包装机控制系统的发展趋势有了深入的认识。