自动模切机

【摘要】本文介绍了自动模切机的发展过程、前景，以及工作原理，完成了主电路设计、电源电路设计、控制电路设计、PLC软件设计等。
该设备供电电压为三相380VAC，频率为50HZ，总功率为11KW。
该机的电气控制系统应用了先进的电子技术和微机控制技术，其电气技术水平和自动化控制程度已达到了国内同类产品的先进水平。
自动模切机由五台电动机拖动，主电机采用的是电磁调速电机，可实现恒转矩无级调速。可实现在1500张/小时到7000张/小时的 范围内连续可调，调速平稳。通过PLC控制整个过程，在送纸、输纸、归纸、压切、收纸、计数中，做到全自动化控制，较好的实现了模切机的各项功能。
根据模切机的工艺过程以及对模切机的自动化程度、精度、速度的要求，模切机的电气控制采用PLC控制.利用PLC外部结构简单、内部功能齐全的特点，实现模切机的自动控制。模板位置显示、压切速度及出纸计数均由数字显示。检测部分采用光－电、机－电为一体的检测手段。对错误操作、机械故障及纸张的送、运故障均发出声、光报警。
以上各项技术的应用，确保了整机性能的先进性、可靠性和安全性。
关键字 自动模切机 可编程控制器 梯形图
The molding machine is controlled by PLC
Abstract
This paper introduced the molding machine， including of the development of the birth background and the further， also the process of the working. In this paper， it had realized many functions， for example， the main circuit design， power source circuit design， controlling circuit design， monitoring circuit design and the PLC software design and so on.
According to the working process of the molding machine and the need to the automatic， precision and speed， the molding machine makes use of the PLC control. The PLC has some advantages， which needs connecting less wires， the functions is more， complete the automatic control of the molding machine.
The automatic molding machine has five electrical machines. The main electrical machine makes use of electromagnetism to adjust the speed. because of the PLC control， realize the all parts are automatic， including of sending papers， inputting papers， molding slice， accepting papers and counting.
Key words automatic molding machine programmable logic controller ladder-shape figure
目录
第一章 绪 论&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…1
1.1 概述 &…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…1
1.2 课题研究的意义 &…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…1
1.3 模切机的发展现状 &…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…2
1.4 主要技术参数 &…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…3
第二章 MW640模切机方案论&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…4
2.1 系统整体设计 &…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…4
2.2 系统的控制方案 &…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…4
2.3 可编程控制器PLC的选择 &…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…9
2.4 方案的确定&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…10
2.5 PLC的原理与结构 &…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…11
第三章 系统硬件设计&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…17
3.1 主电路设计 &…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…17
3.2 接口控制电路设计&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&… 20
3.3 模切控制电路设计 &…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…30
3.4 温度控制电路设计 &…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…31
3.5收纸台控制电路设计 &…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…32
3.6送纸台控制电路设计&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…33
3.7电气原理&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…35
第四章 系统软件设计&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…37
4.1 梯形图设计 &…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…37
4.2 梯形图参照表 &…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…46
第五章 结束语&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…49
致 谢 &…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…50
参考文献 &…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…51
附 录 A &…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…52
附 录 B &…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…&…54
第一章 绪论
1．1 概述
自动模切机的发展经过了一段相当长的过程。在模切加工发展过程中，由原始祖先一手握住铁制冲模，一手握住锤子，用锤子敲击冲模顶端，而得到的印刷制品，到现在的专用模切机，已经逐步发展成熟。但是现在模切机仍然利用原始加工的原理，形成了整体模式。
现代模切机用合金钢制成，其锋刃与被切的形状相同。随着技术水平的不断提高，模切机自动化水平提高很快。随着需求量的日益增加，对模切机的自动化的要求也越来越高，液压、程控、PLC控制的模切机已占领越来越多的市场。先进的微机及屏幕直接显示的自动控制系统，可以存储及其复杂的模切程度，并且具有简单的编程方法、多层次的人机对话系统，配备完善的附加设备，为包装业立下了汗马功劳。经过加工的包装印刷品可以大幅度地提高档次，对宣传产品、吸引顾客、增加产品附加值起着重要作用。
我国加入世贸组织之后，包装业有了很大的发展空间，包装品表面整饰成型、加工需求随之有了更大的增长，模切烫金设备与技术市场服务也加倍引起人们的关注，我国的包装印刷工业开始进入发展繁荣的新时期。
1.2 课题研究的意义
随着社会文明的发展和生活水平的提高，新产品的不断问世，销售量逐渐扩大。与国内外客户的进一步交流，促使我国包装工业迅速发展，市场急需大量高性能的自动化包装机械以满足人们日益增长的社会需求。近些年来，由于人们环保意识的不断的加强，折叠纸盒由于它具有易回收、无污染等特点，因而受到各国环保部门的重视，具有很大的应用价值。在各种包装材料中，纸包装容器的应用最为广泛，占总消耗品的45～50%。但是，在要求环保的同时，对产品的包装要求更是越来越高，不仅要求产品外包装上具有较艳丽的印刷图案，而且还要求产品外包装的盒型精美、别致、造型漂亮。
模切机作为一种模压折叠纸盒工艺的专用包装机械，出现在人们的面前，它利用模切刀，根据产品设计要求的图样组合成模切板，在压力作用下，将印刷品或其它板料、坯料轧切成所需形状和切痕的成型工艺，用以进行印品模切压痕加工，制作出来的包装品结实耐用，而且立体美观，满足了人们对美的要求，它的完善发展显现出其巨大的市场价值。
随着科技水平的提高，模切机的自动化水平提高很快，液压、程控、PLC控制的模切机以占领越来越多的市场。很多公司经过很多年的发展已经成为品种齐全、覆盖面很广的专业生产企业，产品大大缩短了与国外先进机器的差距。有些模切机性能已接近欧洲先进水平，但与国外领先的模切机相比，在稳定性、可靠性、新技术的应用、设备制造水平等方面还存在不少的差距。
因此，我们应在如何提高自动模切机的自动化程度以及人机对话等方面努力工作，完善自动模切机的控制系统，改进自动模切机的模切工艺，从而与世界先进的模切机技术接轨。
1.3 模切机的发展现状
1.3.1 国内现状
改革开放的不断深入，入世的实现，我国对外贸易的迅速扩大，包装印刷更加引起人们的重视。不断扩大的市场需求，使得模切压痕、凹凸压印技术及设备越来越广泛应用于包装盒、纸箱、商标的制作。模切机尤其是自动模切机获得了空前的发展机遇，国产自动模切机已成为印后加工设备中发展最快、技术含量及自动化程度最高，与国外先进机器差距最小的印后加工设备之一。
十年前，国产模切机以立式平压平机型为主，该机型自动化程度低，模切质量不高，但由于价格低廉、易调整、适于小批量生产，所以至今应用仍相当广泛。近些年来，由于包装印刷的发展，需求的急剧增加，通过引进、消化、吸收外国先进模切技术及设备，国产自动模切机，尤其是卧式自动平压平模切机、模切烫金两用机发展成为主流机型。国内各个公司生产的模切机以能满足绝大多数的市场需求，有多种模切机通过了欧洲CE认证，产品已销到欧美的许多国家。MY1050&—P自动排废模切机具有全清废功能，由PLC可编程控制器控制，实现全过程的自动化，人机界面可自动显示机器的速度、加工数量、运行时间和运行状态，使得操作及故障排除既快捷又方便。电器上采用变频调速，实现了无级变速，最高模切速度达7000次/时，而带排废功能速度为5500次/时，套准精度&±0.15mm，适合于复杂纸盒、烟包的自动排废模切。
有些国内产品已接近国际先进水平，令人欣慰。其中MW1050AⅡ自动模切机具有模切速度快、模切精度高自动化程度高等优点。由PLC和电子凸轮分度器对全机运行和故障进行监控，采用LCD触摸屏显示人机对话，使操作直观而方便。该机堪称国产自动模切机先进机型的典型代表。
但就产品的模切精度、速度及精度保持性等方面看，仍存在一定的缺陷，加强此类产品的基础理论研究，采用先进的设计手段，完善和建立各类元器件的试验和分析设备，进一步提高工艺手段，从而保证加工、装配的准确性、统一性，使整机水平有一个质的飞跃。
1.3.2 国外现状
国外模切机已有60多年的发展历史，模切技术已经达到了相当高的水平.而且正进一步向智能化、高速化、高精度、多功能、大幅度、高稳定性及联机化方向发展。当前，国外自动平压模切机的工作速度普遍在7500~9000 张/小时。在DRUPA2000展览会上，瑞士BOBST公司生产的SPRINT EPA106PER自动模切压痕机创造了12000 张/小时的单机模切压痕速度。从模切精度上讲，国外自动平压模切机的模切精度通常可以控制在0.1mm左右。并带有清废装置。触摸监视器上的图象符号、控制信号便可通过独立的微机系统立即传递到工作装置。各印刷和模切装置上的微机能相互交换信息，精确而简单地通过触摸高清晰度彩色显示屏，达到最佳标准。
1.4 主要技术参数
1.供电电源:3相，50HZ，380V；
2.模切速度:1500张/小时到7000张/小时；
3.有连续运行功能和手动运行功能；
4.可实现自动送纸、自动模切、自动收纸功能及自动计数功能；
5．可实现运行纸速、模板位置、纸张计数显示；
6．有故障检测能力及安全保护装置；
7．对错误操作、机械故障及纸张的送、运故障均发出声光报警；
第二章 MW640模切机方案论证
2.1 系统整体设计
本系统采用PLC可编程控制器等先进技术，集光、机、电于一体，可实现自动给纸、输纸、模切、收纸、计数等功能，并有故障检测能力及安全保护装置。完成主电路设计、电源电路设计、控制电路设计、检测电路设计，PLC软件设计，器件选择等。
2.2 系统的控制方案
2.2.1 单片机控制方案
单片机是在一块半导体硅片上集成了微处理器（CPU），存储器和各种输入、输出接口（定时器/计数器，并行I/O口，串行口，A/D转换器以及脉宽调制器PWM等），这样一块集成电路芯片具有一台计算机的属性，因而被称为单片微型计算机，简称单片机。它主要应用于测控领域，用以实现各种测试和控制功能。
单片机以其卓越的性能，得到了广泛的应用，以深入到各个领域。它有很多特点：
（1）小巧灵活、成本低、易于产品化。它能方便地组装成各种智能测控设备及各种智能仪器仪表。
（2）可靠性好，适应温度范围宽。单片机芯片本身是按工业测控环境要求设计的，分为民品、工业品、军品、其中工业品、军品具有较强的适应恶劣环境的能力。
（3）易扩展，很容易构成各种规模的应用系统，控制功能强。单片机的逻辑控制功能很强，指令系统有各种控制功能的指令。
（4）可以很方便地实现多机和分布式控制系统。
（5）减少硬件系统设计开发的周期，因为单片机、SRAM和FLASH等已经集成在一个核心模块中。
（6）具有强大的存储能力，可以写几万行C语言代码和存储大量的数据
（7）具有竞争力的价格因素。
单片机有如此多的优点，所以它在各个领域里得到了广泛应用。在工业自动化、智能仪器仪表、消费类电子产品、通信方面、武器装备、终端及外部设备控制以及多机分布式系统中都有所应用。并且可用多片单片机构成分布式测控系统，单片机在各个领域中发挥着十分重要的作用。
但是，它仍有不足的地方。它的抗干扰能力弱，在必要时需使用电磁屏蔽。并且其所执行的程序都比较复杂，是预先编好输入存储器中的，更改十分不方便。