基于PLC的双头贴标机控制系统研究与设计

发布时间：2020-03-31 17:08

【摘要】：包装机械工业作为服务型制造业,是国民经济与社会发展的重要支撑。为响应中国包装联合会号召,推进生产过程智能化,大力提升包装产业信息化水平。本课题来源于赣州某制药包装智能设备公司,以旋转式双头贴标机设备为控制对象,完成了基于PLC S7-200和SCADA系统的旋转式双头贴标机控制系统的研究与设计。在算法方面,为保证每次贴标位置的精度及贴标的平整性,则必须保证每次出标时,不干胶标签纸带收卷过程的张力恒定。通过对贴标机设备中不干胶标签收卷过程中的受力情况进行分析,分别对出标和集纸两处的张力进行动态研究,建立了标签纸带收卷过程的张力数学模型。由于不干胶标签纸带收卷过程中的张力受多种因素影响,且其变化具有时变性、非线性及动态干扰等特点,传统的PID控制很难保证控制的实时性、准确性。为解决出现扰动时,标签纸带张力波动较大的问题,设计FOFPID控制器,使不干胶标签纸带的张力保持恒定,提高贴标质量。该控制器以张力的误差和误差变化率作为输入,经模糊推理后的解模糊分别输出分数阶PID控制器的5个参数:比例因子、积分常数、微分常数、积分阶次、微分阶次。本文分析了不同积分阶次和微分阶次对张力控制效果的影响,建立适合张力控制的模糊规则,完成对FOFPID控制器参数的自适应整定。通过ITAE指标对MATLAB中的仿真结果进行分析,FOFPID控制器对张力的控制效果较优,且由于FOFPID控制器可以对参数进行实时调整,故该控制器具有模糊推理迅速和控制精度高的双重优点,适应能力更强,能有效降低外界干扰对张力的影响。在硬件方面,根据对功能需求及贴标工艺的分析,对系统所需的相关硬件配置选型,并对系统的I/O点地址进行了分配,最后完成了系统的电路设计;在软件方面,按功能需求完成PLC程序设计,设计旋转式双头贴标机SCADA系统,实现对旋转式双头贴标机系统的数据采集与远程监控。本课题设计的旋转式双头贴标机现阶段已交付使用,能实现稳定、高速的贴标工艺,同时能成功完成远程监控功能。经现场测试后,改进后的旋转式双头贴标机在运行时剔除量能维持在1%范围内,大大提高了贴标效率。
【图文】：

示意图,贴法,贴标,示意图

速转移标签。但在实际运用时，必须控制贴标件通过速度与标签出标速度相同。此外，，还需额外配备另一套装置辅助贴标，才能让标签和待贴标件更加稳固地贴合。在本课题中，根据系统功能分析，选用贴标方式为“擦贴法”。如图2.1 所示，在贴标时，将底纸一端绕过剥离板，当松卷器和收底纸辊部件间歇旋转时，标签纸正反面将被剥离，标签前缘部分漏出剥离板。当传送带带动贴药瓶传动到剥离板和扶标毛刷的位置时，标签前缘部分粘附至待贴药瓶表面, 随后待贴标药瓶就会继续随着传送带的传动将标签从剥离板上分离，同时借助扶标毛刷加固贴合效果。后续配备卷瓶装置，将标签更加平整地按压在待贴药瓶表面，完成贴标工序。

工艺流程图,贴标,工艺流程图

标动作完成后，由剔除装置对其进行检测：是否有标签，标签是否平整，编码信息是否准确。对不符合要求的物料进行剔除动作，符合要求的物料进入下一生产环节。工艺流程如图2.2 所示。2.3 系统机构组成本课题设计的旋转式双头贴标机是集高度智能、高信息化、高效稳定为一体的贴标设备，其整体结构由传送装置、分瓶装置、送标器、卷瓶装置、控制系统、剔除装置及其他检测传感装置七个部分组成，各个部分分别有序地完成指定的任务，协调合作，完成圆柱形药瓶的贴标工作。旋转式双头贴标机的机构组成如图2.3 所示，三视图如图2.4~2.6 所示。
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB486;TP273

【参考文献】