HD120型低压化成设备收箔系统PLC控制的分析与改进

*毕业设计（论文）HD120 型低压化成设备收箔系统 PLC 控制的分析与改进班 级 专 业 所 在 系 指导老师 *学院 毕业论文第 3 页 共 22 页目 录第 1 章：绪论1.1 铝电解电容器 31.2 化成箔 41.3 可编程逻辑控制器（PLC）6第 2 章 收箔系统的介绍、分析与改进2.1 系统结构及基本框图72.2 PLC 控制的可行性与优越性 72.3 收箔系统的分析与改进 82.3.1 PLC 的选型 82.3.2 可编程控制器的输入与输出接口分配 82.3.3 纠编系统的改进 9（1）改进的意义 9（2）系统与结构的改进102.3.4 收箔机收箔速度的控制的设计与改进11（1）改进的背景、目的11（2）状态转移图表13（3）收箔延时 I/O 分配13（4）梯形图152.3.5 收箔系统总梯形图和指令表162.3.6 改进部分 I/O 接线图与相关电路图19*学院 毕业论文第 4 页 共 22 页2.3.7 改进后的优点21参考文献 21HD120 型化成设备收箔系统 PLC 控制的分析与改进摘要：本文介绍了 HD120 型化成设备，分析了收箔控制系统，结合生产实际，针对收箔过程中出现的纠偏不齐与延时控制繁琐，利用 PLC 控制系统，对收箔系统下的纠编系统进行了改进，对收箔延时系统进行 PLC 控制改进设计。关键词：收箔机；PLC；控制；改进第 1 章 绪论1.1 铝电解电容器铝 电 解 电 容 器 作 为 电 子 产 业 电 子 元 器 件 的 一 种 ， 近年来由于我国的电子产业迅猛发展，尤 其 像 家 用 电 器 、 通 信 产 品 、 汽 车 电 子 等 产 品 的 需 求 急 剧 增大 。 从 而 导 致 了 对 铝 电 解 电 容 器 的 质 量 、 产 量 等 方 面 的 更 大 需 求 。*学院 毕业论文第 5 页 共 22 页图 1-1 铝电解电容器外形图电极箔是铝电解电容器制造的关键原材料。随着我国的电子产业迅速发展，我国电极箔工业的技术与装备已达到了较高的水平，并跻身于世界电极箔大国的行列，国内很多铝箔企业加快了电子铝箔生产技术、生产线的开发与引进。我国电极箔工业的技术与装备已达到了较高的水平，并跻身于世界电极箔工业大国的行列。但我国电极箔的质量、产量、效益等方面还与国外存在一定差距。长期以来，我国电容器用电极箔一直依赖进口，为了改变这种局面，国内很多铝箔企业加快了电子铝箔生产技术、生产线的开发与引进。技术工艺也已经开始由纯化学腐蚀替代了电化学腐蚀法，可最大限度增大铝光箔的表面积，单位比容增大，减少铝箔的使用量而使元件更加小型化。并且实现了自动控制腐蚀及化成箔生产线流程，其指标居世界领先水平。铝电解电容器由 铝 圆 筒 做 负 极 ， 里 面 装 有 液 体 电 解 质 ， 插 入 一 片 弯 曲 的铝 带 做 正 极 而 制 成 的 电 容 器 。 如 图 右 图 所 示 ， 它 的 芯 子 是 由 阳 极 铝 箔 、 浸 有电 解 液 的 衬 垫 纸 、 阴 极 铝 箔 、 天 然 氧 化 膜 等 重 叠 卷 绕 而 成 的 ， 芯 子 含 浸 电 解液 后 用 铝 壳 和 胶 盖 密 闭 起 来 就 构 成 一 个 电 解 电 容 器 。 一 般 情 况 下 ， 铝 电 解 电容 器 的 铝 壳 外 面 都 有 一 个 塑 料 套 管 。*学院 毕业论文第 6 页 共 22 页图 1-2 铝电解电容器结构示意图1.2 化成箔化成生产线（以下简称化成线）生产的化成箔，实际上用途很狭窄，只能用做铝电解电容器.但是从上面的介绍可以知道，电容器的用途是十分广泛的。化成箔是由特制的高纯铝箔经过电化学或化学腐蚀后扩大表面积，再经过电解作用在表面形成一层氧化膜后的产物。即高纯度铝腐蚀箔化成箔的顺序。 铝电解电容器用化成箔属电子专用材料，是基础产业之一，是我国电子行业的薄弱环节，现已纳入国家重点发展和扶持的产业。高档次中高压化成箔又是我国电子工业代替进口的基础工业关键材料。由于我国生产铝电解电容器用化成箔材料起点较晚，发展较慢，国内产品主要依靠进口，目前国内供不应求。预计到 2010 年国内每年的需求会以平均 15%左右的速度增长，因此生产中高压化成箔产品具有广阔的市场前景。*学院 毕业论文第 7 页 共 22 页图 1-3 化成箔生产线实物图图 1-4 收箔机实物图1.3 可编程逻辑控制器（PLC）简介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 。*学院 毕业论文第 8 页 共 22 页它 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 已 经 广 泛 应 用 于 钢 铁 、 石 油 、化 工 、 电 力 、 建 材 、 机 械 制 造 、 汽 车 、 轻 纺 、 交 通 运 输 、 环 保 及 文 化 娱 乐 等各 个 行 业 ， 它 具 有 高 可 靠 性 、 抗 干 扰 能 力 强 、 功 能 强 大 、 灵 活 ， 易 学 易 用 、体 积 小 ， 重 量 轻 ， 价 格 便 宜 的 特 点 。图 1-5 第 2 章 收箔系统分析与改进*学院 毕业论文第 9 页 共 22 页2.1 系统组成介绍江苏南通中元机械化成设备的化成箔生产线的控制系统大体主要分为温控系统、加热系统、冷却系统、循环系统、收箔系统、纠编系统、延时系统等。本论文主要分析 PLC 控制收箔系统，并对纠编系统和机械延时进行改进设计。基本框架图如图所示：图 2-1 化成设备系统框架图2.2 PLC 控制的可行性与优越性在工业自动化控制领域主要分为 PLC，工控机和嵌入式控制，而 PLC 自 1968 年诞生以后以惊人的速度成为了这一领域的主导者，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。其主要原因，在于它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。而 PLC 的优越性在于，首先 PLC 会提供稳定的控制响应。第二，高度的可靠性。PLC 有着其它控制产品，如工控机，DCS ，单片机等控制产品，所无法替代的特性。它不需要大量的活动部件和电子元件，接线大大减少，与此同时，系统的维修简单，维修时间缩短，因此可靠性得到提高。第三，易操作性。PLC 的编程器可以用电脑直接进行，更改程序也可根据所需地址编号、继电器编号或接点号等直接进行搜索或按顺序寻找，然后可以在线或离线更改。第四，灵活性。它可以根据应用的规模不断扩展，即进行容量的扩展、功能的扩*学院 毕业论文第 10 页 共 22 页展、应用和控制范围的扩展。综上所述，我们可以完全放心 PLC 在化成箔生产线上的适应，并且它也完全满足生产线自动化的需求。2.3 收箔系统的分析与改进2.3.1 PLC 的选型选择日本三菱 FX2N 系列小型模块按 I/O 点数分类，一般小于 512 点为小型PLC，5122048 点为中型,2048 点以上为大型 PLC。此收箔机输入输出点小于256 点应选小型 PLC，即选 FX2N-32MR。表 1 FX2N 系列 PLC 一般技术指标电 源 AC110120V/220240V 单相 5060Hz电源波动范围 AC99132V/198264V，电源可瞬间失效 10ms环境温度 使用时：055，储存时：-20 70环境湿度 4596%（无凝露）防震性能 JIS C0911 标准 1055Hz，0.5mm（最大：2G）抗冲击性能 JIS C0911 标准 10G，3 轴方向各 3 次抗噪声能力 用噪音仿真器产生电压为 1000Vp-p，脉冲宽度 1s，周期 30100Hz，在此干扰下 PLC 工作正常击穿电压（绝缘耐压） AC1500V，1min（接地端与其它端子间）绝缘电阻 5M 以上，500VDC（接地端与其它端子间）接地电阻 小于 100（如接地有困难可不接地）使用环境 无腐蚀性气体，无导电粉末，微粒2.3.2 收箔系统可编程控制器的输入与输出接口分配表 2 输入与输出接口分配表X0 收箔机总开关 Y0 收箔工作指示灯X1 光敏传感器 1 Y1 收箔电机左偏旋转X2 光敏传感器 2 Y2 左偏指示灯X7 光敏传感器 3 Y3 收箔电机右偏旋转X10 光敏传感器 4 Y4 右偏指示灯X11 延时上限位保险 Y5 报警喇叭X12 延时上限位开关 Y6 收箔电机加速X13 延时下限位开关 Y7 收箔电机减速X14 延时下限位保险 Y10 报警指示灯*学院 毕业论文第 11 页 共 22 页2.3.3 纠编系统的改进（1）改进的必要性化成线收箔的整齐程度，会影响收箔的质量，和出厂后的销售。所以这是十分重要的环节之一。在化成线的收箔系统中，用的是两个红外发光二极管和两个光敏传感器组成（以下简称纠编） 。化成箔就是从二极管和传感器之间通过，传感器产生一系列信号，再通过纠编系统进行纠偏，从而达到纠偏的目的。(1) (2) (3) (4)图 2-2 箔纸通过纠编的示意图化成箔通过纠编的两个二极管和传感器的有四种情形，如图 7 箔纸通过纠编的