自動(dòng)軋鋼機(jī)的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、 創(chuàng)新課程設(shè)計(jì)報(bào)告書題 目 名 稱： 自動(dòng)軋鋼機(jī)的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 2013級(jí)2班 學(xué) 號(hào)：姓 名： 指 導(dǎo) 教 師： 2016年12月課程設(shè)計(jì)報(bào)告書設(shè)計(jì)目的課程設(shè)計(jì)是教學(xué)和工程實(shí)踐的重要結(jié)合點(diǎn)，是學(xué)生畢業(yè)前進(jìn)行全面、綜合、實(shí)踐訓(xùn)練的教學(xué)環(huán)節(jié)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、全面提高教學(xué)質(zhì)量有著重要意義，通過對(duì)自動(dòng)軋鋼機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理的分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、編程、及上機(jī)調(diào)試工作的實(shí)踐，了解電器控制系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)思路，熟悉和掌握外圍電路系統(tǒng)和軟件設(shè)計(jì)的方法，并掌握利用PC對(duì)PLC工作狀況進(jìn)行監(jiān)控的方法。設(shè)計(jì)

2、內(nèi)容及功能說明設(shè)計(jì)內(nèi)容及功能說明開機(jī)時(shí)，ABC三個(gè)發(fā)光二極管均為OFF，端子第一次接通時(shí)，最上面的A燈亮，表示有一個(gè)壓下量；第二次接通時(shí)，上面和中間的A、B燈亮，表示有兩個(gè)壓下量；第三次接通時(shí)，A、B、C三燈都亮，表示有三個(gè)壓下量；第四次接通時(shí)，A、B、C三燈都熄滅，表示軋鋼機(jī)復(fù)位；第五次接通時(shí)動(dòng)作同第一次，如此循環(huán)。（1）單周期自動(dòng)控制。當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕，電機(jī)M1、M2運(yùn)行，傳送鋼板，檢測傳送帶上有無鋼板的傳感器S1有信號(hào)（為ON），表示有鋼板，則電機(jī)M3正轉(zhuǎn)，S1信號(hào)消失（為OFF），檢測傳送帶上鋼板到位，電磁閥Y1動(dòng)作，電機(jī)M3反轉(zhuǎn)。壓力輸出端接通，給出一個(gè)下壓量，A燈亮；S2信號(hào)消失，S

3、1=ON，電機(jī)M3正轉(zhuǎn)；S1信號(hào)消失時(shí)，S2=ON，電機(jī)M3反轉(zhuǎn)，壓力輸出端再次接通，又給出一個(gè)下壓量，B燈亮；S2信號(hào)消失，S1=ON，電機(jī)M3再次正轉(zhuǎn)；第三次S1=0FF時(shí)，S2=ON,電機(jī)M3反轉(zhuǎn)，壓力輸出端又給出一個(gè)下壓量，C燈亮,系統(tǒng)停留4秒，此時(shí)進(jìn)行軋鋼作業(yè)；S2信號(hào)消失，S1=ON，電機(jī)M3再次正轉(zhuǎn)；第四次S1=0FF時(shí)，S2=ON,電機(jī)M3反轉(zhuǎn)，壓力輸出端再次接通，A、B、C三燈都熄滅，系統(tǒng)停機(jī)，需重新啟動(dòng)；（2）連續(xù)自動(dòng)控制。打開啟動(dòng)開關(guān)，電機(jī)M1、M2運(yùn)行，傳送鋼板。傳送帶上有鋼板時(shí)，傳感器S1=ON，電機(jī)M3正轉(zhuǎn)；鋼板傳送到位時(shí)，S1=0FF時(shí)，S2=ON,電磁閥Y1動(dòng)作

4、，電機(jī)M3反轉(zhuǎn)，壓力輸出端接通，給出一個(gè)下壓量，A燈亮；S2信號(hào)消失，S1=ON，電機(jī)M3正轉(zhuǎn)；S1信號(hào)消失時(shí)，S2=ON，電機(jī)M3反轉(zhuǎn)，壓力輸出端，再次接通，又給出一個(gè)下壓量，B燈亮；S2信號(hào)消失，S1=ON，電機(jī)M3再次正轉(zhuǎn)；第三次S1=0FF時(shí)，S2=ON,電機(jī)M3反轉(zhuǎn)，壓力輸出端又給出一個(gè)下壓量，C燈亮,系統(tǒng)停留4秒，此時(shí)進(jìn)行軋鋼作業(yè)。S2信號(hào)消失，S1=ON，電機(jī)M3再次正轉(zhuǎn)；第四次S1=0FF時(shí)，S2=ON,電機(jī)M3反轉(zhuǎn)，壓力輸出端再次接通，A、B、C三燈都熄滅，等待3秒，從頭繼續(xù)運(yùn)行；（3）計(jì)數(shù)自動(dòng)控制。打開啟動(dòng)開關(guān)，電機(jī)M1,M2運(yùn)行，傳送鋼板。傳送帶上有鋼板時(shí)，傳感器S1=O

5、N,電機(jī)M3正轉(zhuǎn)；當(dāng)鋼板傳送到位時(shí)，S1=OFF,S2=ON,電磁閥Y1動(dòng)作，電機(jī)M3反轉(zhuǎn)，壓力輸出端接通，給一向壓下量A燈亮，S2信號(hào)消失，S1=ON,電機(jī)M3正轉(zhuǎn)；S1的信號(hào)消失時(shí)，S2=ON,電機(jī)M3反轉(zhuǎn)，壓力輸出端再次接通，又給一向下壓力量，B燈亮；S2信號(hào)消失，S1=ON,電機(jī)M3再次正轉(zhuǎn)；第三次S1=OFF時(shí)，S2=ON,電機(jī)M3反轉(zhuǎn)，壓力輸出端又給一向下壓量，C燈亮，S2信號(hào)消失，S1=ON,電機(jī)M3再次正轉(zhuǎn)；第四次S1=OFF時(shí)，S2=ON,電機(jī)M3反轉(zhuǎn)，壓力輸出端，再次接通，A,B,C三燈都熄滅，程序計(jì)數(shù)一次，等待3秒后，從頭繼續(xù)。計(jì)數(shù)達(dá)到4次后，程序自動(dòng)停止。 設(shè)計(jì)步驟一、

6、PLC的基本組成PLC的類型繁多，功能和指令系統(tǒng)也不盡相同，但結(jié)構(gòu)與工作原理則大同小異，通常由主機(jī)、輸入/輸出接口、電源擴(kuò)展器接口和外部設(shè)備接口等幾個(gè)主要部分組成。PLC的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1 硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)二、硬件設(shè)計(jì)根據(jù)控制要求，本設(shè)計(jì)有2個(gè)檢測信號(hào)，S1用于檢測待加工鋼板是否已在傳輸帶上，S2用于檢測待加工鋼板是否到達(dá)加工點(diǎn)。S1有效時(shí)，M1、M2工作，M3正轉(zhuǎn)。S2有效時(shí)，M3反轉(zhuǎn)，Y1動(dòng)作。軋鋼機(jī)需要重復(fù)三次，停機(jī)一分鐘，將加工好的鋼板放入加工后鋼板存儲(chǔ)區(qū)，因此需要計(jì)數(shù)器和定時(shí)器，并且計(jì)數(shù)達(dá)到預(yù)定值后還要復(fù)位,。結(jié)構(gòu)示意圖中S1為檢測傳送帶上有無鋼板傳感器，S2為檢測傳送帶上鋼

7、板是否到位傳感器。M1、M2為傳送帶電動(dòng)機(jī)；M3F和M3R為傳送帶電動(dòng)機(jī)M3的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)指示燈；Y1為鍛壓機(jī)。結(jié)構(gòu)示意圖如圖2。設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟圖2 結(jié)構(gòu)示意圖三、主電路設(shè)計(jì)電氣原理圖是根據(jù)電氣控制系統(tǒng)的工作原理，采用電器元件展開的形式，利用圖形符號(hào)和項(xiàng)目符號(hào)表示電路各電器元件中導(dǎo)電部件和接線端子連接關(guān)系的電路圖。電氣原理圖并不按電器元件實(shí)際布置來繪制，而是根據(jù)它在電路中所起的作用畫在不同的部位上。電氣原理圖具有結(jié)構(gòu)簡單、層次分明的特點(diǎn)，適合研究和分析電路工作原理，在設(shè)計(jì)研發(fā)和生產(chǎn)現(xiàn)場等方面得到廣泛應(yīng)用，主電路圖如圖3所示。圖3 主電路四、程序流程圖根據(jù)控制要求分析，按下啟動(dòng)開關(guān)，電動(dòng)機(jī)M1、

8、M2運(yùn)行，Y1(第1次)給出向下的扎壓量。用開關(guān)S1模擬傳感器，當(dāng)傳送帶上面有鋼板時(shí)，傳感器S1為ON，則電動(dòng)動(dòng)機(jī)M3正轉(zhuǎn)，鋼板軋過后，S1信號(hào)消失為OFF。檢測傳送帶上面鋼板到位的傳感器S2為ON，表示鋼板到位，電磁閥2動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)M3反轉(zhuǎn)，將鋼板推回。Y1第2次給出比Y1第1次給出更大的軋壓量，S2信號(hào)消失，S1有信號(hào)電動(dòng)機(jī)M3正轉(zhuǎn)。當(dāng)傳感器S1的信號(hào)消失，仍重復(fù)上述動(dòng)作，完成3次軋壓。當(dāng)?shù)?次軋壓完成后，傳感器S2有信號(hào)，可以停機(jī)，如果需要重新啟動(dòng)，則重新開始按下啟動(dòng)開關(guān)。程序流程圖如圖4。圖4 程序流程圖設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟五、I/O分配在本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，我們定義的I/O分配表如表

9、2-1所示。將4個(gè)輸入信號(hào)和9個(gè)輸入信號(hào)按各自的功能類型分好，并與PLC的I/O點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)，編排地址如下表。數(shù)字量擴(kuò)展模塊的地址分配是從最靠近CPU模塊的數(shù)字量模塊開始，在本機(jī)數(shù)字量地址的基礎(chǔ)上從左到右按字節(jié)連續(xù)遞增，本模塊高位實(shí)際位數(shù)未滿8位的，未用位不能分配給I/O鏈的后續(xù)模塊，模擬量擴(kuò)展模塊的地址是從最靠近CPU模塊的模擬量模塊開始，在本機(jī)模擬量地址的基礎(chǔ)上從左到右按字遞增，I/O端子接線圖如表1。表1 I/O分配圖輸入信號(hào)輸出信號(hào)啟動(dòng)I0.0M1Q0.0S1I0.1M2Q0.1S2I0.2M3正Q0.2停止I0.3M3反Q0.3Y1Q0.4AQ0.5BQ0.6CQ0.7系統(tǒng)接線圖如圖5

10、。圖5 系統(tǒng)接線圖六、梯形圖梯形圖語言具有形象、直觀、簡單明了、易于理解的特點(diǎn)，特別適用于開關(guān)量邏輯控制，是所有編程語言的首選。1.單周期自動(dòng)控制設(shè)計(jì)步驟2.連續(xù)自動(dòng)控制設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟3.自控軋鋼機(jī)計(jì)數(shù)自動(dòng)控制設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)小結(jié)本次的設(shè)計(jì)從應(yīng)用的角度出發(fā)，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證軋鋼機(jī)控制系統(tǒng)，可靠高、抗干擾能力強(qiáng)，這是它的重點(diǎn)之一。PLC的平均無故障間隔時(shí)間可達(dá)幾十萬小時(shí)，且硬件和軟件上均采用了提高可靠性的措施，由于PLC用軟件取代了繼電-接觸控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器計(jì)數(shù)器等低壓電器，因此整個(gè)設(shè)計(jì)、安裝、接線的工作量大大的減少。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，

11、只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過程中，難免會(huì)遇到過各種各樣的問題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，通過這次課程設(shè)計(jì)之后，一定把以前所學(xué)過的知識(shí)重新溫故。這次課程設(shè)計(jì)終于順利完成了，在設(shè)計(jì)中遇到了很多問題，最后在老師的指導(dǎo)下解決。同時(shí)，對(duì)給過我?guī)椭乃型瑢W(xué)和各位指導(dǎo)老師再次表示忠心的感謝！評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)1、 擬題標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)內(nèi)容工作量適當(dāng)。 本項(xiàng)20分，分三檔。 1.設(shè)計(jì)任務(wù)難、工作量大。（20分） 2.設(shè)計(jì)任務(wù)較難、工作量較大。（15分） 3.設(shè)計(jì)任務(wù)難度一般、工作量一般。（10分）二、根據(jù)設(shè)計(jì)題目選擇合適的器件，設(shè)置合理參數(shù)，建立正確的仿真模型，或合理選擇PLC型號(hào)，設(shè)計(jì)流程圖，編寫PLC程序并模擬仿真。 本項(xiàng)20分，每錯(cuò)一處扣3分，扣完為止。三、根據(jù)題目系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，設(shè)置仿真參數(shù)，完成電路仿真或PLC程序仿真實(shí)驗(yàn)。 本項(xiàng)30分，根據(jù)仿真過程完整性、性能穩(wěn)定性，不達(dá)標(biāo)每處扣5分。四、設(shè)計(jì)報(bào)告的完成情況。本項(xiàng)3