自動軋鋼機控制系統(tǒng)設計.doc

自動軋鋼機控制系統(tǒng)設計摘 要可編程控制器（Programmable Controller,，英文縮寫為PC、后又稱為PLC）是以微處理器為基礎，綜合了計算機技術、半導體集成技術、自動控制技術、數(shù)字技術和通信網(wǎng)絡技術發(fā)展起來的一種通用工業(yè)自動控制裝置。它面向控制過程、面向用戶、適應工業(yè)環(huán)境、操作方便、可靠性高，成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱（PLC、機器人和CAD/CAM）之一。PLC控制技術代表著當前程序控制的先進水平，PLC裝置已成為自動化系統(tǒng)的基本裝置。其特點是：具備邏輯控制、定時、計數(shù)等功能，編程語言采用直觀的梯形圖語言，軟件更改方便，通用性和靈活性好。目前，可編程控制器PLC主要是朝著小型化、廉價化、標準化、高速化、智能化、大容量化、網(wǎng)絡化的方向發(fā)展，與計算機技術相結合，形成工業(yè)控制機系統(tǒng)、分布式控制系統(tǒng)DCS(Distributed Control System)、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS(Field bus Control System)，這將使PLC的功能更強，可靠性更高，使用更方便，適用范圍更廣。本設計是基于PLC的軋鋼機控制系統(tǒng)，利用傳感器S1來檢測傳送帶上有無鋼板，檢測傳送帶上鋼板到位的傳感器S2有信號（為ON），表示鋼板到位，電磁閥動作，完成一個軋制動作關鍵詞： PLC，傳感器，電磁閥，鋼板，正反轉 ROLLING MILL CONTROLSYSTEM FOR AUTOMATIC DESIGNABSTRACTMicroprocessor based programmable logic controller based on a combination of computer technology, semiconductor integration technology, automatic control technology, digital technology and communication network technology developed in a common industrial automation devices. It for control of the process of user-oriented to meet the industrial environment, convenient operation, high reliability and modern three pillars of industrial control (PLC, robotics and CAD / CAM) one. PLC control technology currently represents the advanced level of process control, PLC devices have become the basic installation of automation systems.Which is characterized by: a logic control, timing, counting and other features, the use of visual programming languages Ladder Diagram language, software to change the convenience and flexibility of universal good.At present, the main programmable logic controller PLC is a step in miniaturization, low-cost, standardization, high-speed, intelligence, high-capacity, network development, and computer technology, the formation of industrial control systems, distributed Control System DCS (Distributed Control System), Fieldbus Control System FCS (Field bus Control System), the PLC that will enable more powerful, more reliable, more convenient to use for a wider range.The design is based on the rolling mill of the PLC control system, using sensors to detect S1 plate conveyor belt on whether, detection of conveyor belt in place on the sensor plate signal S2 (for ON), said steel plate in place, so repeat the process. KEY WORDS: PLC, transducer,solenoid pilot actuated valve,armor plate,positive and negative目 錄第一章 前 言51.1 PLC的基本結構51.2 PLC的工作原理5第二章 軋鋼機控制系統(tǒng)的構成72.1 整體框架72.2 一次接線圖7 2.3 可編程控制器的選擇確定9第三章 PLC的I/O端口接線8第四章 I/O 口地址分配8第五章 程序設計95.1 控制要求95.2 程序流程圖105.3 梯形圖11第七章 實驗結論及分析.28第八章 設計心得28第九章 參考文獻29前言軋機的主要設備有工作機座和傳動裝置;工作機座由軋輥軋輥軸承機架軌座軋輥調整裝置上軋輥平衡裝置和換輥裝置等組成。軋輥是使金屬塑性變形的部件，它包括軋輥軸承、軋機機架、軋機軌座、軋輥調整裝置、上軋輥平衡裝置等。中國于 1871 年在福州船政局所屬拉鐵廠 ( 軋鋼廠 ) 開始用軋機軋制厚 15mm 以下的鐵板 6 120mm 的方圓鋼。 1890 年漢冶萍公司漢陽鐵廠裝有蒸汽機拖動的橫列雙機架 2450mm 二輥中板軋機和蒸汽機拖動的三機架橫列二輥式軌梁軋機以及 350/300mm 小型軋機。隨著冶金工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)已有多種類型軋機?，F(xiàn)代軋機發(fā)展的趨向是連續(xù)化自動化專業(yè)化產(chǎn)品質量高消耗低。 60 年代以來軋機在設計研究和制造方面取得了很大的進展使帶材冷熱軋機厚板軋機高速線材軋機 H 型材軋機和連軋管機組等性能更加完善并出現(xiàn)了軋制速度高達每秒鐘 115 米的線材軋機全連續(xù)式帶材冷軋機 5500 毫米寬厚板軋機和連續(xù)式 H 型鋼軋機等一系列先進設備。隨著生產(chǎn)力和科學技術的不斷發(fā)展，人們的日常生活和生產(chǎn)活動大量的使用自動化控制，不僅節(jié)約了人力資源，而且很大程度的提高了生產(chǎn)效率，又進一步的促進了生產(chǎn)力快速發(fā)展，并不斷的豐富著人們的生活。第一章 PLC概論1.1 PLC的基本結構 1、中央處理單元(CPU) 中央處理單元 (CPU)是PLC的控制核心。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能：a. 接收并存儲從用戶程序和數(shù)據(jù)；b.檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。 2、存儲器 可編程序控制器的存儲器分為系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器。存放系統(tǒng)軟件（包括監(jiān)控程序、模塊化應用功能子程序、命令解釋程序、故障診斷程序及其各種管理程序）的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器；存放用戶程序（用戶程序存和數(shù)據(jù)）的存儲器稱為用戶程序存儲器，所以又分為用戶存儲器和數(shù)據(jù)存儲器兩部分。 3輸入接口電路 輸入輸出信號有開關量、模擬量、數(shù)字量三種，在我們實際涉及到的信號當中，開關量最普遍。4輸出接口電路：可編程序控制器的輸出有：繼電器輸出(M)、晶體管輸出(T)、晶閘管輸出(SSR)三種輸出形式。5電源 PLC的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要得作用。如果沒有一個良好的、可靠得電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此PLC的制造商對電源的設計和制造也十分重視。一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去。如FX1S額定電壓AC100V240V，而電壓允許范圍在AC85V264V之間。允許瞬時停電在10ms以下，能繼續(xù)工作。一般小型PLC的電源輸出分為兩部分：一部分供PLC內(nèi)部電路工作；一部分向外提供給現(xiàn)場傳感器等的工作電源。 1.2 PLC的工作原理PLC則是采用循環(huán)掃描的工作方式。一個掃描周期主要可分為3個階段。1輸入刷新階段在輸入刷新階段，CPU掃描全部輸入端口，讀取其狀態(tài)并寫入輸入狀態(tài)寄存器。完成輸入端刷新工作后，將關閉輸入端口，轉入程序執(zhí)行階段。在程序執(zhí)行期間即使輸入端狀態(tài)發(fā)生變化，輸入狀態(tài)寄存器的內(nèi)容也不會改變，而這些變化必須等到下一工作周期的輸入刷新階段才能被讀入。2程序執(zhí)行階段在程序執(zhí)行階段，根據(jù)用戶輸入的控制程序，從第一條開始逐步執(zhí)行，并將相應的邏輯運算結果存入對應的內(nèi)部輔助寄存器和輸出狀態(tài)寄存器。當最后一條控制程序執(zhí)行完畢后，即轉入輸入刷新階段。3輸出刷新階段當所有指令執(zhí)行完畢后，將輸出狀態(tài)寄存器中的內(nèi)容，依次送到輸出鎖存電路（輸出映像寄存器），并通過一定輸出方式輸出，驅動外部相應執(zhí)行元件工作，這才形成PLC的實際輸出。由此可見，輸入刷新、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段構成PLC一個工作周期，由此循環(huán)往復，因此稱為循環(huán)掃描工作方式。 顯然掃描周期的長短主要取決于程序的長短。掃描周期越長，響應速度越慢。由于每個掃描周期只進行一次I/O刷新，即每一個掃描周期PLC只對輸入、輸出狀態(tài)寄存器更新一次，所以系統(tǒng)存在輸入輸出滯后現(xiàn)象，這在一定程度上降低了系統(tǒng)的響應速度。但是由于其對I/O的變化每個周期只輸出刷新一次，并且只對有變化的進行刷新，這對一般的開關量控制系統(tǒng)來說是完全允許的，不但不會造成影響，還會提高抗干擾能力。這是因為輸入采樣階段僅在輸入刷新階段進行，PLC在一個工作周期的大部分時間是與外設隔離的，而工業(yè)現(xiàn)場的干擾常常是脈沖、短時間的，誤動作將大大減小。但是在快速響應系統(tǒng)中就會造成響應滯后現(xiàn)象，這個一般PLC都會采取高速模塊。第二章 軋鋼機控制系統(tǒng)的構成2.1 整體框架傳感器可編程控制器電機圖2-1 控制系統(tǒng)框架2.2 一次接線圖圖2-2 主線路接線圖2.3可編程控制器的選擇確定控制器要求軋鋼機系統(tǒng)有4 臺電機, 分別為供水電機、主軸電機、送料電機和供料電機。軋鋼機系統(tǒng)要求供水電機起動后主軸電機才能起動, 主軸電機起動后送料電機才能起動, 只有當主軸電機和送料電機都起動后, 供料電機才能起動。停止時, 按供料電機送料電機、主軸電機、供水電機的順序依次停止。因此選擇西門子6ES7214-1BD23-0XB0，CPU為224、 AC/DC/ 、繼電器14 、輸入/10 輸出 220 V 輸出頻率: 220 kHz。其優(yōu)點高速處理、高可靠性但不可擴展性價比較高第三章 PLC的I/O端口接線 圖3-1 I/O端口接線圖第四章 I/O 口地址分配表4-1 端口地址分配輸入信號輸出信號啟動SDI0.0M1Q1.0S1(有無)I0.1M2Q1.1S2（到位）I0.2M3正轉（MZ燈亮）Q0.7M3反轉（MF燈亮）Q0.6YU1Q0.1AQ0.2BQ0.3CQ0.4說明如下：啟動按鈕SD接通，M1、M2運行。S1為“ON”表示有鋼板，M3正傳；S1為“OF”，S2為“ON”。表示鋼板到位，電磁閥YU1燈亮，電機M3反轉；Y1給一向下壓下量，S2信號消失，S1有信號，電機M3正轉重復步驟1；Q0.1第一次接通，A亮；Q0.1第二次接通，A，B亮；Q0.1第三次接通，A，B，C亮；然后在斷開Q0.1時，YU1燈滅，A，B，C全滅?！癕2”燈亮送走鋼板。再次按下啟動按鈕SD，系統(tǒng)停止工作。第五章 程序設計5.1 控制要求1、啟動按鈕SD接通，M1、M2運行。S1為“ON”表示有鋼板，M3正傳；S1為“OF”，S2為“ON”。表示鋼板到位，電磁閥YU1燈亮，電機M3反轉；Y1給一向下壓下量，S2信號消失，S1有信號，電機M3正轉重復步驟1；4、Q0.1第一次接通，A亮；Q0.1第二次接通，A，B亮；Q0.1第三次接通，A，B，C亮；然后在斷開Q0.1時，YU1燈滅，A，B，C全滅?！癕2”燈亮送走鋼板。再次按下啟動按鈕SD，系統(tǒng)停止工作。5.2程序流程圖圖5-1 程序流程圖5.3 梯形圖圖5-2 梯形圖第七章 試驗結果及分析本設計是利用兩個傳感器來檢測外來信號的，從而實現(xiàn)對主電路的控制功能。利用傳感器S1來檢測傳送帶上有無鋼板，若S1有信號（即開關為ON），表示有鋼板，電機M3正轉，信號指示燈MZ亮。S1的信號消失（即為OFF），檢測傳送帶上鋼板到位的傳感器S2有信號（為ON），表示鋼板到位，電磁閥動作，指示信號燈YU1亮，電機M3反轉，指示信號燈MF亮。此時，Y給一向下壓下量，S2信號消失，S1有信號，電機M3正轉如此重復上述過程。 其操作過程如下：啟動按鈕SD接通，M1、M2運行。S1為“ON”表示有鋼板，M3正傳；S1為“OF”，S2為“ON”。表示鋼板到位，電磁閥YU1燈亮，電機M3反轉； Y1給一向下壓下量，S2信號消失，S1有信號，電機M3正轉重復步驟1；Q0.1第一次接通，A亮；Q0.1第二次接通，A，B亮；Q0.1第三次接通，A，B，C亮；然后在斷開Q0.1時，YU1燈滅，A，B，C全滅?！癕2”燈亮送走鋼板。再次按下啟動按鈕SD，系統(tǒng)停止工作。謝辭本論文的完成，得益于*老師傳授的知識，使本人有了完成論文所要求的知識積累，更得益于孫娟老師從選題的確定、論文資料的收集、論文框架的確定、開題報告準備及論文初稿與定稿中對字句的斟酌傾注的大量心血，在此對孫老師表示感謝！經(jīng)過了將近三個月的畢業(yè)設計，使我對各種設計方法都有了一個比較全面而深刻的了解和掌握，能較好的完成了這次畢業(yè)設計,主要是得益于孫老師的認真指導和耐心教誨，使我學到了以前很多沒有學到的東西。結合這三年所學的專業(yè)理論知識，使我無論是從PLC總體結構的設計,還是在PLC在軋鋼機控制系統(tǒng)中，都學到了很多有用的知識，為今后走上工作崗位打下了良好的基礎，是我人生經(jīng)歷中的一項寶貴的經(jīng)驗。感謝我的父母和家人，是他們無私的愛和關懷使我快樂的成長，使我學會基本的做人，在求學的路