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目录-----2

引言-----3

1纸包机电气控制系统构成-----5

1.1系统构成----5

1.2工作原理----5

2.1.1自动工作状态----5

2.1.2手动工作状态----5

2纸包机电气控制系统硬件设计-7

2.1外构件的选择7

2.1.1PLC可编程控制器的选择7

2.1.2主回路的选择

2.1.3控制回路的选择

2.1.4辅助器件的选择

2.2电气设计原理图

2.3PLCIO接口分配图

3纸包机电气控制系统软件设计16

3.1PLC程序---16

4纸包机的调试--31

4.1电气控制系统调试-31

4.2PLC输入

4.3旋转编码器

5纸包机标准操作及维护保养规程

5.1参数-32

5.2检查准备

5.3操作-32

5.4维修保养

6结束语

7谢辞

8参考文献

引言

中国包装机械起步较晚，经过20多年的发展，中国包装机械已成为机械工业中十大行业之一，为中国包装工业快速发展提供了有力的保障，有些包装机械填补了国内空白，已能基本满足国内市场的需求，部分产品还有出口。

但在目前，中国包装机械出口额还不足总产值的5%，进口额却与总产值大抵相当，与发达国家相去甚远。

根据德国机器设备制造协会（VDMA）最新的调查报告，目前德国包装机械的订单已经满额。

在经过长期的干旱期以后，令人欣慰的是德国国内的需求明显回升，并不断增长。

VDMA旗下的德国食品加工和包装机械协会总经理RichardClemens先生说：

“很明显，德国的投资储备是比较缓慢的。

”虽然出口业务仍然处于全面动荡的状态，但他仍对今年的状况充满了信心。

2005年，德国包装机械的出口额稍有增长，达42亿欧元，他认为今年可以达到45亿欧元。

自2000年以来，德国约有300家包装机械制造商的产量几乎增长了三分之一。

因此，德国食品加工和包装机械协会希望2006年的销售额能够发生明显的好转，这主要是缘于该行业很多领域需求的增长，如需要对现有的IT构件中的新组件或新系统进行集成，对包装设备的高度灵活性、简单化及快速更新等方面提出一定的要求。

包装行业是最活跃的市场之一，全世界包装材料和包装机械的生产总额约为4000亿美元。

而欧洲包装机械行业的供货商，始终致力于为包装机械的设计、生产带来创新性，使其更快速、更灵活地工作。

欧洲机械制造的一个主要竞争优势是其高度自动化，可满足各行各业的需求。

食品、医药和化妆品生产商需要较小批量生产的、灵活的灌装、包装生产设备。

各种包装机械设备可以采用模块式结构设计，然后根据需要组装。

这就需要开放式的自动化构建系统。

由于采用了伺服技术，可以通过用户化软件对现有的包装机械生产厂进行修改，而不仅仅是应用。

不同组装件的元件以同样的方式制造，采用同样的主机，但对被选用的组件可以进一步修改。

设备的开发和试验期比较容易计算，这样可以将费用降低到最低。

Rondo公司与AlpVision公司合作生产出一种名为Cryptoglyph的安全鉴别工具，可以很容易、很清楚地鉴别伪造产品。

在终端包装过程中，包装机械的灵活性是最重要的。

目前在初级、次级和三级包装中使用的顶部装载机已越来越显示出其重要性。

这一装载机主要包括抓取和放置机械手、产品进料和可能的产品分类装置以及托盘或纸板箱等组件。

顶部装载机可以按照用户的特殊要求设计。

机械手上配有扫描仪，可检测传送带上的产品位置，然后将其抓取放置到适当的纸箱内。

德国的机械工程师们越来越关注产品的盗版问题。

根据VDMA协会对这一课题的最新研究，大约有三分之二的公司深受这一问题的困扰。

目前，伪造的产品不但涉及到零配件，而且还涉及整机伪造，在很多情况下，机器的外表设计几乎和正版产品一样，严重破坏了生产厂商的形象。

由于受盗版产品的影响，据称，大约有30%的公司每年因产品伪造造成的损失超过5%以上。

纸包机市场需求如此之大，可谓商机无限。

1纸包机电气控制系统构成

1.1系统构成

由两组控制系统构成，即手动控制和自动控制。

主电路为380V交流电，控制电路为24V直流电。

整个系统工作由软件程序控制运行。

1.2工作原理

2.1.1自动工作状态：

①如待捆扎物件已被物件识别开关识别，则捆扎自动开始

如捆扎物还在工作台面运行途中，未被物件识别开关识别，则不能捆扎

②当捆扎结束后，进带开关灯再次亮起，准备下次捆扎

如果物件识别开关接通之前，下一个捆扎物件已经到位，自动捆扎将不进行，所以

作员应把捆扎物抬一下，自动循环方可进行。

③外设的功能键作用：

如果在自动操纵循环中，出现捆扎带不到位，或中间

板粘带等故障时，可操作外设的功能键，排除故障后，按运行键，可继续执行原设

的操作模式。

④两种不同的操作模式：

a、自动常规操作模式（简称自动）：

其工作方法如自动工作状态所描述的相同，仅上下料由操作人员来完成。

此方法是该机型推荐的常用捆扎方法之一。

b、自动后扎停操作模式（简称自停留）：

在捆扎一些较软物件时，如果中间抽板立即返回，容易将被捆扎物件戳伤，为此特增设了一个扎后停操作模式，其工作状态是：

当较软物件在捆扎完成后，中间抽板不立即返回，直到待被捆扎物件离开后，中间抽板才返回。

2.1.2手动工作状态：

在操作屏--功能操作中选择F4键后，就可进入手动工作状态，它也有两种不同的操作方法

a、手动常规操作模式（简称手动）：

放上需捆扎的物件后，点击运行键即可，其操作特点是：

人工上料—按运行键后工作执行—人工下料。

b、手动扎后停操作模式（简称手暂停）：

它与自动工作模式扎后停操作模式的区别是：

在自动工作模式中被捆扎物件离开后，中间抽板自动返回，而在手动工作模式里中间抽板返回是由时间控制的，其时间的调整可在参数设定中对等待参数进行设定。

本系统主要用了西门子的S7-200作为控制中心元件。

本系统最重要的电气控制在于旋转编码器的角度检测，然后在把检测到的瞬时角度值通过PLC的高速计数器输入点输入到PLC，最后再旋转编码器检测到的瞬时角度值跟PLC内设定的角度值比较，设定的角度值根据每个工位的具体位置来确定，这可以手动来确定。

当每个工位满足了所有需要满足的条件时就开始动作。

同时，这些设定值可以用触摸屏来随时来改变，只要PLC跟触摸屏通讯起来，两者就可以互相传输设定值。

外设的功能键示意图

按下启动按纽，设备开。

手动在触摸屏上完成。

通过西门子触摸屏与西门子S7-200的通讯，在触摸屏上设定的各动作手动按钮：

主机运行、输送电机、送纸电机、吸盘吸风阀，推纸阀、罐装打开阀、压瓶阀、侧面喷胶阀、侧面压紧阀、折叠阀、柄架阀

自动时，首先找到机械原点，再将与主轴同步的编码器定到零位。

在触摸屏上设定好各动作的角度起始角度，停止角度。

通过编码器对角度量的采集，将自动各动作连贯起来。

当按下停止按钮时系统停止运行。

设定紧急停车。

2纸包机电气控制系统硬件设计

2.1外构件的选择

2.1.1PLC可编程控制器的选择

由于S7-200系列PLC具有紧凑的设计，良好的扩展性，低廉的价格以及强大的指令，使得其可以近乎完美地满足小规模的控制要求，还有丰富的CPU类型和电压等级，在工业控制中得到了广泛的使用。

（1）S7-200系列PLC是一类可编程逻辑控制器。

这一系列产品可以解决自动化用户多种多样的自动化问题的同时，还具有很强的适应性。

所以选用S7-200CPU226的PLC。

S7-200CPU226PLC的组成：

一个中央处理单元（CPU）﹑电源及数字IO点，这些都被集成在一个紧凑独立的设备中。

①CPU负责执行程序和存储数据，对过程进行控制。

CPUIO点数，有24个输入，16个输出。

电源为本机单元提供电能。

输入和输出是系统的控制点。

输入部分从现场设备（开关）中采集信号，输出部分则控制电磁阀。

②端口允许将S7-200CPU同编程器连接起来。

③信号灯显示了CPU的工作模式（运行或停止），本机IO的当前状态。

（2）S7-200CPU226ACDC的性能参数（主要参数）

①总体特征：

外形尺寸：

196mm*80mm*62mm

重量：

660g

功耗：

17w

②CPU特性：

数字输入：

24路数字量输入

数字输出：

16路数字量输出

高速计数器总数：

6个高速计数器

单相计数器个数：

6个都是30KHZ时钟速率

两相计数器个数：

4个都是20KHZ时钟速率

脉冲输入：

2个，20KHZ脉冲速率

模拟电位器：

2个，8位分辨率

程序空间：

4096字

可扩展模块的数量：

7个模块

内部存储器位：

256位

掉电永久保存：

112位

定时器总数：

256定时器

1ms：

4个定时器

10ms：

16个定时器

100ms：

236个定时器

计数器总数：

256计数器

通讯口数：

2个

电源电压允许范围：

85～264VAC

③部分数据输出选用了S7-200的EM223模块。

（EM222具有8点输出）

2．1．2主回路器件的选择

断路器

电源总开关NM1-100S3300浙江正泰

NM1系列塑料外壳式断路器，用来分配电能和保护线路及电源设备免受过载、短路、欠电压等故障的损坏。

作为电机不频繁启动及过载，短路，欠电压保护。

电机开关DZ108-20浙江正泰

DZ108系列塑料外壳式断路器，作为电机的过载和保护之用。

也可作线路的不频繁转换及电机的启动和转换用。

交流接触器CJX1-9浙江正泰

CJX1交流接触器，作为供远距离分断和接通电路用，并适用于电动机的起动，停止，反转。

2．1．3控制回路器件的选择

继电器MY2NJ24VDCOMRON

开关电源台湾MENWELL

单极开关DZ47C4浙江正泰

2．1．4辅助器件的选择

触摸屏MT506Leview

220V变24V变压器。

柜内风扇，日光灯。

旋转编码器（360P）

E6B2—CWZ6C

欧姆龙

1

接进开关1

TL—T5ME1

6

接进开关2

E2E2—X10MC1

3

光电开关1

E3JK—R4M1

4

光电开关2

E3F3—D11

导线：

0.75mm²

1.5mm²

2.5mm²

2*0.5mm²

4*1.5mm²

4*2.5mm²

12*0.5mm²

16*0.5mm²

各若干米。

2.2电气设计原理图

各单元供电部分的配置基本一致，AC380V电源由断路器1控制，DC开关电源负责本单元传感器、电磁阀的供电，KA中间继电器控制DC电源。

图2-1电气设计原理图

图2-2IO接口分配图

3纸包机电气控制系统软件设计

3.1PLC程序

4纸包机的调试

4.1电气控制系统调试

电气控制系统调试时，首先打开电源，把PC和PLC通讯起来，如果通讯不起来，那先检查PLC端口是否设置正确，可以先打开编程软件点击通讯，去搜索下PLC端口，最后再确定下就可以了，如果通讯好了，接下来同过PC监视程序，也可以同过PLC上的信号灯亮与否来检查每个输入信号的检测，比如接近开关、光电开关、编码器等，如果它们有些没有信号输入的话，那么首先查看一下线有没有接错，因为如果他们不是继电器输出而是晶体管输出的话那么就会有的是正输入有的是负输入。

接下来看下PLC输入接的是正输入还是负输入就可以了，最后再检查一下电源电路是否接对，如果每个输入信号都有了的话，那么接下来在把PC和触摸屏连接起来，先把编译好的程序下载进去，如果下载不进去，在看一下两者的通讯问题，因为有的触摸屏不支持PPI，那么就用串口线试一下，然后再把两者的通讯地址在PC上设置一下，如果通讯完成后，就把PLC和触摸屏通讯起来，PC继续监视PLC。

接下来就要找旋转编码器对应机械的动作原点，也就是所说的码盘的校正，一般我们先确定哪个机械所在的位置为原点，然后在旋转编码器当角度正好为零时，再把编码器和机械的码盘固定好，因为有触摸屏所以校起来不会很困难。

当检测部分调试完成后，接下来手动调试一下每个输出执行机构，当完成了每个单动的动作后，最后就要调试整个连贯的动作，也就是自动状态，在调试自动时，要注意每个工位的角度范围值和用来触发移位寄存器的角度范围，当角度越大时，执行机构动作来的越晚。

最后所有动作都完成后，再进一步的精调一下每个动作的来的早晚和保持时间的长短。

这样，基本上整个调试过程就这样完成了。

5纸包机标准操作及维护保养规程

依据：

《GMP》与药品生产质量管理的要求

目的：

规范捆扎机标准操作及维修保养规程

范围：

捆扎机标准操作及维护保养规程

1、参数

1.1设计：

捆扎能力≤4秒道包件重量≤100千克

1.2实际：

捆扎能力≤4秒道包件重量≤50千克

2、检查准备

2.1安装打包带。

2.2检查各部位螺钉、螺母、弹簧是否有松动。

3、操作

3.1操作

a.接通电源：

把电源插头接上电源，按下开关，指示灯亮。

b.预热烫头：

把温度调到所需温度，预热1分钟，若缩短预热时间，可按下快速加热按钮约5秒钟。

c.选择送带定时时间（送带长度控制）时间调节范围0-6秒，根据包件大小，调节所需的传送长度。

d.开动电机：

合上开关，电机启动，若30秒内不捆扎，电机自动停止，按下送带或退带按钮，可从新转动。

e.包件定位：

把包件放在机器工作台上，用手抓住带头绕过包件，插进“带子入口”。

f.捆扎：

带头进入“带子入口”后，触动微动开关，机器便自动压住带头，完成退带、拉紧、切带、烫带、复原等动作。

然后自动送出一定长度的带子，此时，便完成一次捆扎的全过程。

g.送带及复位：

如送出带子不够可按下送带按钮。

h.退带及复位：

按退带按钮，带子推出机器，机器自动复位。

i.关机：

每次用完后，应关上电源开关或电机开关。

3.2异常情况处理

a.带子粘合不良：

调整烫头温度；

调整烫头位置。

b.卡带：

关掉电机开关，按照退带方向将带子拉出。

4维修保养

4.1清洁：

要经常保持机器清洁，应经常清除轨道和机件上的带屑和污垢。

4.2紧固件防松：

机器在工作和运输过程中，各部位的紧固件会有松动可能，应经常检查机器内螺钉、螺母、弹簧是否紧固齐全。

4.3润滑：

应定期在注油处和经常滑动部位加注高速润滑油。

6结束语

本次毕业设计完成了对纸包机电气控制设计，通过对该纸包机电气控制系统的设计，我基本掌握了建筑电气方面的一些基本的东西，同时也学会了电气识图并能设计一些较简单的电气图，为以后工作奠定了基础。

电气自动化所涉及的内容繁多，我目前所掌握的只是其中很少的一部分，我深知我的不足，在以后及将来的工作中，我会努力地学习专业知识，提高自己的专业技能。

7谢辞

本毕业设计是在南工院徐老师的悉心指导下完成的，论文的全过程倾注了大量的心血和汗水。

毕业设计是检验和锻炼学生实际工程设计能力的一项教学环节。

在此次设计中，我综合运用所学知识，认真执行“民规”，“高规”等相关规范，理论联系，在徐老师的耐心指导下完成了纵剪机组的电气部分设计，培养锻炼了独立分析和解决电气方面问题的能力，为将来的工作奠定了基础。

在此期间，徐老师及翔宇的工程师们为我作了大量的辅导和答疑工作，帮我解决了设计过程中的一个个难题，使设计工作顺利完成，在此，谨向他们致意深深的谢意!

同时，在本次设计及论文的写作过程中，同学们也为我提供了力所能及的帮助，尤其是方华东同学和室友们为我提了不少宝贵意见，并创造了浓厚的学习氛围，在此也一并向他们表示感谢！

再次感谢诸位老师悉心的指导和同学们的热心帮助。

此次设计是我初次设计，设计及论述过程中难免有错误和不妥之处，敬请各位老师和同学批评指正。

8参考文献

[1]廖常初著《PLC编程及应用》，北京：

机械出版社， 

2002年，P87～92

[2]西门子自动化部编写《S7-200S系统手册》，上海，2003年

[3]温照方主编《SIMATICS7-200可编程序控制器教程》，北京，机械工业出版社，2002年，P198～P201

[4]景林郭建钢著《可编程序控制器网络技术及应用》，北京，电子工业出版社，2000年，P289～P292

[5]台方主编《可编程序控制器应用教程》，北京，中国水利水电出版社，2001年

[6]田瑞庭主编《可编程序控制器应用技术》，北京，机械工业出版社，1994年