可編程序控制器應(yīng)用課程設(shè)計軋鋼機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計

1、信息與電氣工程學(xué)院課程設(shè)計說明書（2013 /2014 學(xué)年 第 2 學(xué)期）課程名稱 ： 可編程序控制器應(yīng)用課程設(shè)計 題 目 ： 軋鋼機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 專業(yè)班級 ： 電氣工程及其自動化1104班 學(xué)生姓名 ： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師 ： 劉增環(huán)、岑毅南等 設(shè)計周數(shù) ： 2 周 設(shè)計成績 ： 2014 年 7月 11 日前言自從1969年美國dec公司研制出世界上第一臺可編程邏輯控制器以來，經(jīng)過三十多年發(fā)展與實(shí)踐，其功能和性能已經(jīng)有了很大的提高，從當(dāng)初用于邏輯控制和順序控制領(lǐng)域擴(kuò)展到運(yùn)動和過程控制領(lǐng)域?？删幊绦蚩刂破骱喎Qplc，它是一個以微處理器為核心的數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)裝置，轉(zhuǎn)為在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用

2、而設(shè)計，plc的程序編程，不需要專門的計算機(jī)編程語言知識，而是采用一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡單指令形式，使用程序編制形象、直觀、方便易學(xué)，靈活的方便將plc運(yùn)用到生產(chǎn)實(shí)踐中。隨著生產(chǎn)力和科學(xué)技術(shù)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，而且很大程度上提高了生產(chǎn)效率，又進(jìn)一步的促進(jìn)了生產(chǎn)力快速發(fā)展，并不斷的豐富著人們的生活。 本設(shè)計是基于plc的軋鋼機(jī)控制系統(tǒng)，利用傳感器s1來檢測傳送帶上是否有鋼板，若s1有信號，表示有鋼板，電機(jī)m3、m2啟動，信號指示燈y1亮。s1的信號消失，檢測傳送帶上鋼板到位的傳感器s2有信號，表示鋼板到位，電磁閥動作，指示燈y2亮，

3、電機(jī)m3反轉(zhuǎn)，之后s3有信號時，鋼件重復(fù)以上過程三次，即軋鋼三次后滿足要求，完成后，把軋件送出軋機(jī)。結(jié)束該軋件后重復(fù)上述過程進(jìn)行下個軋件的過程。這種結(jié)合完成了工業(yè)上軋鋼技術(shù)的大大進(jìn)步。目錄一 課程設(shè)計任務(wù)簡介31.1 設(shè)計題目31.2 課程設(shè)計的目的31.3 設(shè)計要求3二 硬件電路設(shè)計52.1 可編程序控制器概述52.2 方案選定52.3總體控制系統(tǒng)框架52.4硬件系統(tǒng)設(shè)計52.5 i/o地址分配6三 程序設(shè)計73.1程序流程圖73.2操作過程83.3實(shí)驗現(xiàn)象圖塊9四 課程設(shè)計總結(jié)12五 參考文獻(xiàn)13附錄一 梯形圖14一 課程設(shè)計任務(wù)簡介1.1 設(shè)計題目基于plc軋鋼機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計1.2

4、課程設(shè)計的目的通過對軋鋼機(jī)的課程設(shè)計，深入了解軋鋼機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作過程，在實(shí)驗室軋鋼機(jī)模型上實(shí)現(xiàn)軋鋼機(jī)工作過程的控制，從而加強(qiáng)對plc梯形圖，i/o地址分配表和程序的設(shè)計。同時通過課程設(shè)計，使學(xué)生在課設(shè)的全過程中，能夠進(jìn)一步分析任務(wù)中的各項要求，建立課程設(shè)計工作的整體概念，從工作環(huán)境、實(shí)現(xiàn)手段和操作方式的各個環(huán)節(jié)入手來設(shè)計控制程序，通過不斷的調(diào)試和完善程序設(shè)計，最終能夠滿足這些要求。（1）本次課程設(shè)計的主要任務(wù)如下：（2）了解普通軋鋼機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作過程。（3）弄清有哪些信號需要檢測，寫明各路檢測信號到plc的輸入通道，包括傳感器的原理、連接方式、信號種類、信號調(diào)理電路、引入plc的接線以及plc

5、中的編址。（4）弄清有哪些執(zhí)行機(jī)構(gòu)，寫明從plc到各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各輸出通道，包括各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的種類和工作機(jī)理，驅(qū)動電路的構(gòu)成，plc輸出信號的種類和地址。（5）繪制出軋鋼機(jī)電控系統(tǒng)的電路原理圖，編制i/o地址分配表。（6）編制plc程序，結(jié)合實(shí)驗室設(shè)備完成系統(tǒng)調(diào)試，在實(shí)驗室手動仿真模型上仿真軋鋼機(jī)工作過程的控制。1.3 設(shè)計要求（1）按下啟動按鈕，上下兩軋輥電機(jī)（主拖動電機(jī)，m1）起動運(yùn)轉(zhuǎn)，軋制方向為從右向左軋制。左右側(cè)輥道電機(jī)（m2和m3）啟動，逆時針運(yùn)轉(zhuǎn)，向左輸送。（2）設(shè)備啟動5秒鐘后，plc檢測有無等待的軋件，即s1是否有效。若無軋件則一直等待。s1有效信號到來后，plc通過某一路開出控制

6、電磁鐵動作，打開軋件擋板，讓軋件進(jìn)入軋機(jī)的右側(cè)軌道。（3）待軋件完全進(jìn)入后（設(shè)需時4秒），釋放電磁鐵，關(guān)閉軋件擋板。（4）軋件在右側(cè)輥道推動下進(jìn)入軋輥下軋制，軋輥間有熱金屬探測儀給出正在軋制的信號，由s2仿真，高電平表示正在軋制。（5）s2由高電平變?yōu)榈碗娖奖硎拒埣呀?jīng)通過了軋輥。軋件通過軋輥后plc控制兩側(cè)輥道停止，電磁液壓閥y2動作使左側(cè)輥道翹起。（6）1秒鐘后起動左側(cè)輥道向右輸送。這時由安裝在上軋輥上方的另一個熱金屬探測儀給出軋件通過的信號，由另一個手動開關(guān)s3仿真。（7）s3由高電平變?yōu)榈碗娖奖硎拒埣呀?jīng)完全回到了軋輥右側(cè)。plc斷開電磁閥y2電源，并停止左側(cè)輥道運(yùn)轉(zhuǎn)。（8）1秒鐘后左

7、側(cè)軌道放平，啟動左右側(cè)輥道電機(jī)向左輸送，開始第下一次軋制。（9）重復(fù)第（4）（8）完成第二次軋制，并準(zhǔn)備好第三次軋制。（10）第三次軋制完成后，即熱金屬探測儀輸出由高電平變?yōu)榈碗娖胶螅髠?cè)輥道繼續(xù)向左輸送3秒鐘，把軋件送出軋機(jī)。結(jié)束該軋件的軋制過程。（11）回到第二步但不需要5秒的延時。（12）按下停止按鈕結(jié)束工作。二 硬件電路設(shè)計2.1 可編程序控制器概述可編程序控制器廣泛地應(yīng)用于工業(yè)控制，它通過用戶存儲的應(yīng)用程序來控制生產(chǎn)過程，具有可靠性高、穩(wěn)定性高和實(shí)時處理能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式

8、的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破鳎╬rogrammable logic controller)簡稱plc，是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)而發(fā)展起來的一種新型、通用的自動控制裝置。2.2 方案選定 本文是可編程控制器來實(shí)現(xiàn)軋鋼機(jī)的電氣控制。plc擁有眾多優(yōu)點(diǎn)，它可以單擊運(yùn)行，另外由于它具有多種功能模塊和人機(jī)界面可供選擇，所以集成非常方便，并且可以很容易的組成plc網(wǎng)絡(luò)。同時具備可靠性能高，運(yùn)行速度快的特點(diǎn)，符合軋鋼機(jī)高安全，高效率的要求，另外有豐富的指令集，具有強(qiáng)大的多種集成功能和實(shí)時特性，能滿足軋鋼機(jī)上面多操作的要求。其性價比高，所以在規(guī)

9、模不大的領(lǐng)域是較為理想的控制設(shè)。2.3總體控制系統(tǒng)框架傳感器可編程控制器電機(jī)2.4硬件系統(tǒng)設(shè)計 系統(tǒng)所需的硬件：本次課程設(shè)計需要在實(shí)驗室里完成，需要裝有step 7-micro/win編程軟件的微機(jī)一臺，s7-200系列的plc一部，自動軋鋼機(jī)系統(tǒng)的實(shí)驗板以及導(dǎo)線若干條。 模板上各燈說明：（1）s1：檢測傳送帶上有無鋼板的傳感器信號，由模板上的開關(guān)控制；（2）s2：檢測傳送帶上鋼板到位后正在軋制的傳感器信號，由模板上的開關(guān)控制；（3）s3：檢測軋件向右輸送通過時的信號，由模板上的開關(guān)控制；（4）y1：壓輪，由程序控制；（5）y2：電磁液壓閥使左側(cè)輥道翹起的信號，由程序控制；（6）m1、m2：傳

10、送帶電機(jī)的控制信號；其軋鋼機(jī)電氣控制模板如下圖2.1所示y1m1s1s2y2m2m3圖2.1軋鋼機(jī)電氣控制模板2.5 i/o地址分配i/o地址分配如下表2.1所示：輸入i0.1啟動按鈕i0.2停止按鈕i0.3s1（檢測軋件到來的信號）i0.4s2（正在軋制的信號）i0.5s3（軋件通過的信號）輸出q0.1主拖動電機(jī)m1q0.2左側(cè)輥道電機(jī)m3逆轉(zhuǎn)q0.3左側(cè)輥道電機(jī)m3順轉(zhuǎn)q0.4右側(cè)輥道電機(jī)m2右轉(zhuǎn)q0.5y1動作（軋件擋板動作）q0.6y2動作（左側(cè)輥道翹起）表2.1 i/o地址分配三 程序設(shè)計3.1 程序流程圖程序流程圖如圖3.1所示：m3左轉(zhuǎn)3秒（t41）結(jié)束m2和m3停轉(zhuǎn)，電磁液壓閥

11、y2翹起，1s后m3右s3高電平軋件在軋制，低電平時軋件通過，斷開y2，m3停轉(zhuǎn)1秒后m2、m3左轉(zhuǎn)s3由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，通過c1判斷是否已軋制3次？按下啟動按鈕 i0.1主電機(jī)m1啟動 m2和m3左轉(zhuǎn)5秒的延時（t37）由s1檢測有無軋件等待？s2由高變?yōu)榈褪欠袷欠?.2操作過程1、打開裝有step 7-micro/win編程軟件的pc機(jī)，出現(xiàn)界面如下圖3.2所示：圖3.2編程軟件開始界面2、 按照所學(xué)操作plc軟件的基本添加知識，完成之后，如下圖3.3所示：圖3.3編程軟件完成界面3.3實(shí)驗現(xiàn)象圖塊（1） 總體面板（2） 輸入輸出接線（3） 開始運(yùn)行按下開始按鈕，上下兩軋輥電機(jī)（主拖動

12、電機(jī)，m1）起動運(yùn)轉(zhuǎn)，軋制方向為從右向左軋制。左右側(cè)輥道電機(jī)（m2和m3）啟動，逆時針運(yùn)轉(zhuǎn)，向左輸送。 （4） 運(yùn)行過程 a：plc檢測有等待的軋件，即s1有效（s1的指示燈亮）。b：軋件在右側(cè)輥道推動下進(jìn)入軋輥下軋制，軋輥間有熱金屬探測儀給出正在軋制的信號， s2有效時表示正軋制，s2低電平時，即通過軋輥。該動作流程連續(xù)重復(fù)三次即完成一個過程。四 課程設(shè)計總結(jié)或結(jié)論課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識，發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決實(shí)際問題，鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié)，是對學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程。本次課設(shè)題目是軋鋼機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計，通過這次課程設(shè)計使自己對可編程序控制器這門課程學(xué)到的部分理

13、論知識得到了一定的應(yīng)用，加深了對學(xué)到的知識的印象。將近兩周的時間大家?guī)缀跏峭降倪M(jìn)行著我們的設(shè)計，看筆記，查規(guī)范，看書中例題，這才發(fā)現(xiàn)原來自己雖然學(xué)了這門課程但是一旦應(yīng)用起來就發(fā)現(xiàn)了自己在學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)的紕漏，有很多知識的理解根本不到位，還好，幸虧現(xiàn)在在設(shè)計過程中可以查漏補(bǔ)缺，學(xué)以致用。剛拿到課設(shè)題目的時候，大腦一片空白，感覺軋鋼機(jī)非常抽象，以前也沒有接觸過，面對整頁的課設(shè)要求，不知如何下手。然后我們開始上網(wǎng)查閱軋鋼機(jī)相關(guān)的資料，了解軋鋼機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理。結(jié)合課設(shè)要求編寫程序，利用實(shí)驗室的設(shè)備進(jìn)行模擬仿真，調(diào)試程序。編寫程序的過程中，關(guān)于計數(shù)器的復(fù)位遇到些問題，經(jīng)過小組成員的討論，最終解決問題，成功完成課程設(shè)計最后，感謝老師在這次課程設(shè)計當(dāng)中給我的幫助和指導(dǎo)！五 參考文獻(xiàn)1 殷洪義主編