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[摘要] 对纸皮压缩机的工作原理和控制特点进行了分析，采用三菱FX2N—48MR型号的PLC为控制器，设计出其自动控制系统，包括硬件电路和软件程序，主要三个电动机，继电器开关若干，PLC控制系统，系统中采用了高精度的转矩传感器和非接触式红外光电转速传感器。有必要的连锁和过载保护措施，驱动电压为工业用电压，必要时要有稳压设备。此设计方案合理，可靠性高，有很好的实用性。
[关键词] PLC 纸皮压缩机 自动控制
我国工业企业的自动化程度普遍较低，PLC产品有很大的应用空间，如机械行业80%以上的设备仍采用传统的继电器和接触器进行控制。因此，PLC在我国的应用潜力远没有得到充分发挥。
我国大中型企业普遍采用了先进的自动化系统对生产过程进行控制，但绝大部分小型企业尚未应用自动化系统和产品对生产过程进行控制。随着竞争的日益加剧，越来越多的小型企业将采用经济、实用的自动化产品对生产过程进行控制，以提高企业的经济效益和竞争实力。
PLC控制的纸皮压缩机是我国最新研发的一种用于压缩废纸料的一项技术。它可以节省大量的劳动力，降低运输成本，实现废物的再利用，真正实现了，绿色，环保。该产品有很大的市场前景。为此，该设计运用GX developmor等绘图软件设计压缩机，解决了手工绘图慢的缺点，同时设计过程中还引用了压缩机常用的标准件和常用件，尽量将所设计的压缩机标准化，这样就大大缩短了压缩机设计周期，进而缩短了新产品的开发周期并降低了压缩机的制造成本，增强了产品的竞争力；公司的整体实力也得到增强。
一、PLC控制的纸皮压缩机设计制造的未来发展趋势
PLC技术是制造业中发展最快的技术之一，其特点是数量很大，批量极小，换代非常快，它应是编程技术最能发挥优越性的领域,但我国目前模具PLC的成果并不十分显著，尤其是在纸皮压缩机的PLC技术应用方面，这项技术的巨大潜力还未充分发挥出来，解决这个问题的关键就是要提高PLC的设计效率。目前在压缩机设计的发展方面存在着以下几种趋势：
（1）在设计制造过程中广泛应用PLC技术；
（2）提高PLC标准化水平和PLC标准件的使用率；
（3）压缩机制造的精密化、柔性化；
（4）压缩机新材料及压缩机热处理新技术的研制、开发及推广应用。
纸皮压缩机是应用于PLC来控制的一种进行废料处理的自动化设备。具有在处理过程中节省劳动力，减少运输成本等优点，但是启也有一个比较大的缺点，就是早期投入的成本比较大，回收成本的周期较长，不利于推广，所以在以后的开发和生产过程中，应首先考虑降低成本。实现产品的推广。
二、设计要求
2.1操作面板的设计，如图2-1
图2-1 压缩机的操作示意图
2.2 操作要求:
a.所有操作必须在油泵启动后有效。
b.本机器具有手动和自动功能，在手动状态下，可操作“上升”、“下降”、“工进”按钮，注意手动状态下的操作都是点动操作；在自动状态下，必须使用左右两手分别按住“自动开始（A）”和“自动开始（B）”，一直到施压动作完成为止。
c.首次执行自动操作时，应在手动状态下把压板处于最上位（上行程压住）时才能执行。
d.自动操作程序执行过程，其下压过程是点动的，下压时放松“自动开始”按钮后，下压动作会马上停止，再次按下这两按钮时，下压动作会继续执行，而回程是连续的，即施压完毕后，压板会自动回去，在回程过程 “自动开始”按钮可以放松。
e.本机器安装了光电保护功能，在下压操作过程中，如有人靠近压板时，光电保护器被遮光而使机器进入保护状态，此时所有操作均无效（注：回程不保护）。
根据操作设计要求可以设计为：
(1) 应该有三个电动机；
(2) 继电器开关若干；
(3) 驱动电压为工业用电压，必要时要有稳压设备；
(4) 应有必要的连锁和过载保护措施。
2.3 PLC的状态转换图
根据工作要求。
a. 准备工作：启动油泵2分钟（待机时间）后，把“手动/自动”开关拔到“手动”位置，按住“快退”将压板退至顶部压到上限位开关而自动停止，将准备好的工作滑到压力机的工作台上;
b. 检查一切就绪后，可选择“手动”或“自动”方式下压；
c. “手动”方式：按住“快进”→靠近工件时“快进”停止→放松“快进”，按住“工进”→待托司压到位后放松“工进”→按住“快退”→待压板上升后取出工件，完成了一个下压过程。
d.“自动”方式：在“手动”方式下将压板退到最顶端（压住上限位开关）→将“手动/自动”开关拔到“自动”位置→同时按住“自动工作（A）”和“自动工作(B)”按钮→待施压完毕后自动退回（退回启动后可放松两工作按钮）→待压板上升后取出工件，完成了一个下压过程。
三、硬件设计
3.1 PLC的选型
在PLC日益成为工厂自动化基本技术平台的时代，如何选用一部适用的PLC以达到真正需要，而又能符合经济效益，是一项重要课题。PLC本身强调的特色是：体积小、功能高、性能强、操作简便、程序设计简易、模块扩充有弹性、联机容易等。针对上述特色说明，选择符合功能需求与经济效益的PLC系统。
3.2 I/O点数的估算
点数估算时应考虑适当的余量．通常根据统计的输入输出点 数，再增加10％-20％的可扩展余量。作为输入输出点数估算数据。在PLC控制纸皮压缩机中我们根据电路原理图和状态装换图知道需要12个输入量和4个输出量 。
3.3 存储器容量的选择
PLC内部有RAM,ROM,。而在初步估算时，一般是将I/O点数乘以8，就是所需的存储器字数，这一要求一般都能满足。
3.4 CPU功能与结构的选择
PLC的功能日益强大，一般PLC都具有开关量逻辑运算，定时，计数，数据处理等基本功能，在PLC控制纸皮压缩机中主要是开关量的控制，带有部分模拟量的控制的应用系统，并且，在控制过程中需要联网控制。
根据PLC控制纸皮压缩机的工作特点我们选用市场上的主流产品三菱公司的FX2N-32MR型号的PLC。
此型号的PLC可靠性高，抗干扰能力强，配套齐全，功能完善，适用性强，系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造易学易用，深受工程技术人员欢迎。
四、模块的选择
4.1 开关量I/O模块的选择
根据PLC控制纸皮压缩机的工作特点我们选择交流式的输入方式，这样就可以适合在有误，粉尘的恶劣环境下使用。而在，输出模块上，我们选择继电器输出模块，因为其工作电压范围广，导通压降小，承受瞬时过电压和过电流的能力强的特点，是非常适合纸皮压缩机的。
4.2 模拟量I/O模块的选择
根据PLC控制纸皮压缩机的变送器距离输入模块远的特点我们选择0-20mA型。当然我们在进行选择是时应该注意模拟量的输入分辨率，精度，转换时间，还应该注意模拟量信号要采取屏蔽措施。在模拟量输出模块的选择时，我们采用电压输出-10-10V的型号。
4.3 智能模块的选择
在PLC控制纸皮压缩机的工作工程中应该有通信模块，调制解调器模块，位置模块等，由于这些模块的价格比较昂贵，如果成本不允许的话我们可以增加软件的工作量来代替。
五、软件设计
5.1 设计流程图
根据纸皮压缩机的状态装换图和实际需求：
a.准备工作：启动油泵2分钟（待机时间）后，把“手动/自动”开关拔到“手动”位置，按住“快退”将压板退至顶部压到上限位开关而自动停止，将准备好的工作滑到压力机的工作台上;
b.检查一切就绪后，可选择“手动”或“自动”方式下压；
c.“手动”方式：按住“快进”→靠近工件时“快进”停止→放松“快进”，按住“工进”→待托司压到位后放松“工进”→按住“快退”→待压板上升后取出工件，完成了一个下压过程。
d.“自动”方式：在“手动”方式下将压板退到最顶端（压住上限位开关）→将“手动/自动”开关拔到“自动”位置→同时按住“自动工作（A）”和“自动工作(B)”按钮→待施压完毕后自动退回（退回启动后可放松两工作按钮）→待压板上升后取出工件，完成了一个下压过程。
六、程序设计
PLC控制的纸皮压缩机的特点和实际要求我们可以设计出其I/O分配表4-1。
根据此设计的电路原理图和状态转换图在三菱公司的GX developmor软件下设计此梯形图,为图4-3。
七、安装调试
7.1程序的调试
程序的调试时整个程序设计工作中一项很重要的内容，他可以初步检查程序的实际效果。程序调试和编程是分不开的，程序的许多功能实在调试中修改和完善的。调试时可在GX developmor进行仿真调试，在确认无误后在进行现场调试。
7.2设备的调试
完成程序调试后就可进行现场调试，可将可编程控制器安装在控制现场，接入设计的输入信号和负载。在联机调试的过程中将暴露出系统中可能存在的传感器，执行器和接线等硬件方面的问题，以及可编程控制器的外部接线图和梯形图设计中的问题，发现问题后在现场加以解决，知道完全符合要求。
八、结论
PLC控制的纸皮压缩机属于自动化控制设备，它是现代化工业化的重要组成部分之一，设计质量好坏很大程度上取决于PLC的水平。在设计过程中，选择了合适的PLC产品，和恰当的外围设备，保证了产品的精度；确保了产品的质量；使其符合现有的生产设备和生产条件。
总的来说，该由PLC控制压缩机的设计符合工厂使用的生产要求，提高了生产率，保证了产品的质量，符合设计要求，可能在选型与硬件设计方面还会有更大的选择的空间。
参考文献:
[1]江秀汉 汤楠,编 《可编程序控制器原理及应用》西安电子科技大学 2005年.
[2]宋伯生主编 《PLC.编程理论.算法及技巧》[M] 机械工业出版社 2005年.
[3]吴明亮 蔡文忠主编 《可编程控制器实训教程》[M]化学工业出版社2005年.
[4]贾德胜等主编 《PLC应用发实用子程序》[M] 人民邮电出版社 2004年.
[5]陈忠华主编 《可编程控制器与工业自动化》[M] 机械工业出版社2005年.
[6]崔元明主编 《可编程器件应用导》[M] 清华大学出版社 2000年.
[7]袁任光主编 《可编程控制器选用手册》[M] 机械工业出版社 2002.
[关键词] PLC 纸皮压缩机 自动控制
我国工业企业的自动化程度普遍较低，PLC产品有很大的应用空间，如机械行业80%以上的设备仍采用传统的继电器和接触器进行控制。因此，PLC在我国的应用潜力远没有得到充分发挥。
我国大中型企业普遍采用了先进的自动化系统对生产过程进行控制，但绝大部分小型企业尚未应用自动化系统和产品对生产过程进行控制。随着竞争的日益加剧，越来越多的小型企业将采用经济、实用的自动化产品对生产过程进行控制，以提高企业的经济效益和竞争实力。
PLC控制的纸皮压缩机是我国最新研发的一种用于压缩废纸料的一项技术。它可以节省大量的劳动力，降低运输成本，实现废物的再利用，真正实现了，绿色，环保。该产品有很大的市场前景。为此，该设计运用GX developmor等绘图软件设计压缩机，解决了手工绘图慢的缺点，同时设计过程中还引用了压缩机常用的标准件和常用件，尽量将所设计的压缩机标准化，这样就大大缩短了压缩机设计周期，进而缩短了新产品的开发周期并降低了压缩机的制造成本，增强了产品的竞争力；公司的整体实力也得到增强。
一、PLC控制的纸皮压缩机设计制造的未来发展趋势
PLC技术是制造业中发展最快的技术之一，其特点是数量很大，批量极小，换代非常快，它应是编程技术最能发挥优越性的领域,但我国目前模具PLC的成果并不十分显著，尤其是在纸皮压缩机的PLC技术应用方面，这项技术的巨大潜力还未充分发挥出来，解决这个问题的关键就是要提高PLC的设计效率。目前在压缩机设计的发展方面存在着以下几种趋势：
（1）在设计制造过程中广泛应用PLC技术；
（2）提高PLC标准化水平和PLC标准件的使用率；
（3）压缩机制造的精密化、柔性化；
（4）压缩机新材料及压缩机热处理新技术的研制、开发及推广应用。
纸皮压缩机是应用于PLC来控制的一种进行废料处理的自动化设备。具有在处理过程中节省劳动力，减少运输成本等优点，但是启也有一个比较大的缺点，就是早期投入的成本比较大，回收成本的周期较长，不利于推广，所以在以后的开发和生产过程中，应首先考虑降低成本。实现产品的推广。
二、设计要求
2.1操作面板的设计，如图2-1
图2-1 压缩机的操作示意图
2.2 操作要求:
a.所有操作必须在油泵启动后有效。
b.本机器具有手动和自动功能，在手动状态下，可操作“上升”、“下降”、“工进”按钮，注意手动状态下的操作都是点动操作；在自动状态下，必须使用左右两手分别按住“自动开始（A）”和“自动开始（B）”，一直到施压动作完成为止。
c.首次执行自动操作时，应在手动状态下把压板处于最上位（上行程压住）时才能执行。
d.自动操作程序执行过程，其下压过程是点动的，下压时放松“自动开始”按钮后，下压动作会马上停止，再次按下这两按钮时，下压动作会继续执行，而回程是连续的，即施压完毕后，压板会自动回去，在回程过程 “自动开始”按钮可以放松。
e.本机器安装了光电保护功能，在下压操作过程中，如有人靠近压板时，光电保护器被遮光而使机器进入保护状态，此时所有操作均无效（注：回程不保护）。
根据操作设计要求可以设计为：
(1) 应该有三个电动机；
(2) 继电器开关若干；
(3) 驱动电压为工业用电压，必要时要有稳压设备；
(4) 应有必要的连锁和过载保护措施。
2.3 PLC的状态转换图
根据工作要求。
a. 准备工作：启动油泵2分钟（待机时间）后，把“手动/自动”开关拔到“手动”位置，按住“快退”将压板退至顶部压到上限位开关而自动停止，将准备好的工作滑到压力机的工作台上;
b. 检查一切就绪后，可选择“手动”或“自动”方式下压；
c. “手动”方式：按住“快进”→靠近工件时“快进”停止→放松“快进”，按住“工进”→待托司压到位后放松“工进”→按住“快退”→待压板上升后取出工件，完成了一个下压过程。
d.“自动”方式：在“手动”方式下将压板退到最顶端（压住上限位开关）→将“手动/自动”开关拔到“自动”位置→同时按住“自动工作（A）”和“自动工作(B)”按钮→待施压完毕后自动退回（退回启动后可放松两工作按钮）→待压板上升后取出工件，完成了一个下压过程。
三、硬件设计
3.1 PLC的选型
在PLC日益成为工厂自动化基本技术平台的时代，如何选用一部适用的PLC以达到真正需要，而又能符合经济效益，是一项重要课题。PLC本身强调的特色是：体积小、功能高、性能强、操作简便、程序设计简易、模块扩充有弹性、联机容易等。针对上述特色说明，选择符合功能需求与经济效益的PLC系统。
3.2 I/O点数的估算
点数估算时应考虑适当的余量．通常根据统计的输入输出点 数，再增加10％-20％的可扩展余量。作为输入输出点数估算数据。在PLC控制纸皮压缩机中我们根据电路原理图和状态装换图知道需要12个输入量和4个输出量 。
3.3 存储器容量的选择
PLC内部有RAM,ROM,。而在初步估算时，一般是将I/O点数乘以8，就是所需的存储器字数，这一要求一般都能满足。
3.4 CPU功能与结构的选择
PLC的功能日益强大，一般PLC都具有开关量逻辑运算，定时，计数，数据处理等基本功能，在PLC控制纸皮压缩机中主要是开关量的控制，带有部分模拟量的控制的应用系统，并且，在控制过程中需要联网控制。
根据PLC控制纸皮压缩机的工作特点我们选用市场上的主流产品三菱公司的FX2N-32MR型号的PLC。
此型号的PLC可靠性高，抗干扰能力强，配套齐全，功能完善，适用性强，系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造易学易用，深受工程技术人员欢迎。
四、模块的选择
4.1 开关量I/O模块的选择
根据PLC控制纸皮压缩机的工作特点我们选择交流式的输入方式，这样就可以适合在有误，粉尘的恶劣环境下使用。而在，输出模块上，我们选择继电器输出模块，因为其工作电压范围广，导通压降小，承受瞬时过电压和过电流的能力强的特点，是非常适合纸皮压缩机的。
4.2 模拟量I/O模块的选择
根据PLC控制纸皮压缩机的变送器距离输入模块远的特点我们选择0-20mA型。当然我们在进行选择是时应该注意模拟量的输入分辨率，精度，转换时间，还应该注意模拟量信号要采取屏蔽措施。在模拟量输出模块的选择时，我们采用电压输出-10-10V的型号。
4.3 智能模块的选择
在PLC控制纸皮压缩机的工作工程中应该有通信模块，调制解调器模块，位置模块等，由于这些模块的价格比较昂贵，如果成本不允许的话我们可以增加软件的工作量来代替。
五、软件设计
5.1 设计流程图
根据纸皮压缩机的状态装换图和实际需求：
a.准备工作：启动油泵2分钟（待机时间）后，把“手动/自动”开关拔到“手动”位置，按住“快退”将压板退至顶部压到上限位开关而自动停止，将准备好的工作滑到压力机的工作台上;
b.检查一切就绪后，可选择“手动”或“自动”方式下压；
c.“手动”方式：按住“快进”→靠近工件时“快进”停止→放松“快进”，按住“工进”→待托司压到位后放松“工进”→按住“快退”→待压板上升后取出工件，完成了一个下压过程。
d.“自动”方式：在“手动”方式下将压板退到最顶端（压住上限位开关）→将“手动/自动”开关拔到“自动”位置→同时按住“自动工作（A）”和“自动工作(B)”按钮→待施压完毕后自动退回（退回启动后可放松两工作按钮）→待压板上升后取出工件，完成了一个下压过程。
六、程序设计
PLC控制的纸皮压缩机的特点和实际要求我们可以设计出其I/O分配表4-1。
根据此设计的电路原理图和状态转换图在三菱公司的GX developmor软件下设计此梯形图,为图4-3。
七、安装调试
7.1程序的调试
程序的调试时整个程序设计工作中一项很重要的内容，他可以初步检查程序的实际效果。程序调试和编程是分不开的，程序的许多功能实在调试中修改和完善的。调试时可在GX developmor进行仿真调试，在确认无误后在进行现场调试。
7.2设备的调试
完成程序调试后就可进行现场调试，可将可编程控制器安装在控制现场，接入设计的输入信号和负载。在联机调试的过程中将暴露出系统中可能存在的传感器，执行器和接线等硬件方面的问题，以及可编程控制器的外部接线图和梯形图设计中的问题，发现问题后在现场加以解决，知道完全符合要求。
八、结论
PLC控制的纸皮压缩机属于自动化控制设备，它是现代化工业化的重要组成部分之一，设计质量好坏很大程度上取决于PLC的水平。在设计过程中，选择了合适的PLC产品，和恰当的外围设备，保证了产品的精度；确保了产品的质量；使其符合现有的生产设备和生产条件。
总的来说，该由PLC控制压缩机的设计符合工厂使用的生产要求，提高了生产率，保证了产品的质量，符合设计要求，可能在选型与硬件设计方面还会有更大的选择的空间。
参考文献:
[1]江秀汉 汤楠,编 《可编程序控制器原理及应用》西安电子科技大学 2005年.
[2]宋伯生主编 《PLC.编程理论.算法及技巧》[M] 机械工业出版社 2005年.
[3]吴明亮 蔡文忠主编 《可编程控制器实训教程》[M]化学工业出版社2005年.
[4]贾德胜等主编 《PLC应用发实用子程序》[M] 人民邮电出版社 2004年.
[5]陈忠华主编 《可编程控制器与工业自动化》[M] 机械工业出版社2005年.
[6]崔元明主编 《可编程器件应用导》[M] 清华大学出版社 2000年.
[7]袁任光主编 《可编程控制器选用手册》[M] 机械工业出版社 2002.