畢業(yè)設計plc在鋼卷運輸小車控制的應用設計

1、PLC在鋼卷運輸小車控制的應用設計電氣工程與自動化專業(yè)3班 黃良梅 指導教師 陶文英摘要 本論文是利用Controllogix系統(tǒng)的PLC來控制鋼卷運輸小車的運卷，利用傳感器來檢測位置和小車的高度對中，以及上卷的檢測，并結合圖形來表達，簡單易懂，而且檢測裝置也很方便，上卷也很方便，從而保證了鋼卷能夠準確的送到開卷機上，從而提高了生產效率，也取得了很好的經濟效益。關鍵詞 Controllogix PLC，鋼卷小車，高度對中1 緒論簡單介紹PLC的開展和PLC的優(yōu)點以及在工業(yè)中應用，也簡要介紹了鋼卷小車的分類以及鋼卷運輸小車的開展史。2 鋼卷運輸小車的工藝流程2.1 鋼卷運輸小車的流程簡介本設計系

2、統(tǒng)是利用PLC來控制鋼卷運輸小車的運輸過程，其工作原理是：運輸小車初始在1號位，當所有的液壓閥翻開以后，當所有準備條件都準備好時，小車接卷；小車接到鋼卷后，電磁閥翻開，跟著比例閥也翻開，小車快速向2號位行駛，行程開關檢測到后，也就是說到達2號預停位后，在慢速行向2號停止位。到達2號位的停止位后小車以比例閥設定值的速度上升，到高度對中位后停止。在進行高度對中完成后，小車快速速向前運行到3號預停位，隨后慢速運行到3號停止位，等待所有條件準備好時，將鋼卷送到開卷機上等待。當開卷機處所有條件全部滿足后，當檢測到鋼卷上到開卷機后，開卷機接卷，小車下降到最低位，返回1號位停止。這樣周而復始的運行。具體小車

3、運輸工藝流程圖(見圖2.1)圖2.1 小車運輸工藝流程圖2.2 鋼卷運輸小車 鋼卷運輸小車的功能鋼卷運輸小車的任務是將在取料處準備好的鋼卷運往開卷機。在其運輸過程中，利用光電開關及光電編碼器來實現帶鋼的高度對中和測量鋼卷外徑，動作過程為： 鋼卷小車1#位接受鋼卷； 鋼卷小車鞍座上升托住鋼卷并上升到上極限位置； 鋼卷小車下降，進行外徑測量及高度對中； 對中完畢，鋼卷小車前進，將鋼卷裝入開卷機卷筒； 上卷完畢，鋼卷小車鞍座下降到下極限位置； 鋼卷小車返回1#位。 鋼卷運輸小車的高度對中和鋼卷卷徑測量高度對中過程：鋼卷中心與開卷機卷筒軸線的高度對中在鋼卷小車的原始位置對中站進行，當鋼卷小車從取料處運

4、載鋼卷行駛到這個位置時，通過一個光電開關和小車升降方向上的一個位移傳感器進行高度自動對中。其小車高度對中過程見圖2.2。圖2.2 小車高度對中過程高度對中的步驟為：小車先下降使高度對中光柵接通，小車記下這一高度值，通過計算與比擬得出小車應該上升的距離，小車上升該距離值，并進行判斷對中是否完成，如果h>h1,小車將慢速下降，直到h=h1為止，如果h<h1；小車將會慢速上升，直到h=h1。對中完成后將鋼卷送到開卷機。R=ZCOS Z=H1-R-X1R=(H1-X1)COS/COS(1+COS)P1=H1-RP0=1330P1-P0=>0，COILCAR DOWN；X2=X1-AB

5、S()P1-P0=<0，COILCAR UP；X2=X1+ABS()P1-P0=0，COILCAR STOP。鋼卷卷徑的計算見圖2.3。圖2.3 鋼卷卷徑的計算X1：從鋼卷前面邊緣到光柵的距離；X2：從鋼卷末尾邊緣到光柵的距離；Y： 鋼卷小車對中運動中當鋼卷在線中心。X0=420Y0=455S1=X1-X0S2=X2-X0CW=S2-S1=X2-X1a=L-(CW/2+S1)=L-(X2-X1)/2+(X1-X0)=L+X0-(X1+X2)/2ora=- L-(CW/2+S1)=- L+X0-(X1+X2)/2Y0=Y0+a從工藝流程圖可以看出鋼卷運輸系統(tǒng)，作為鋼卷生產中接收和運輸鋼卷的

6、重要環(huán)節(jié)，操作水平和機械電氣安裝、定位精度直接影響鋼卷運輸的平安和生產效率。在投產以來，由于操作和設備電氣等原因，已屢次發(fā)生因系統(tǒng)運輸偏差過大而導致鋼卷脫落，致使鋼卷及機械電氣設備的損壞；同時，由于故障的嚴重性，也給操作人員的操作形成心理壓力；這在一定程度上也影響了生產的順利進行。造成這些問題的主要原因是鋼卷的對中，往往就是鋼卷在對中上不夠精確，造成了鋼卷的脫落，從而也就影響了后面的生產。這也就是本設計需要解決的問題。3 鋼卷運輸小車運輸系統(tǒng)PLC的選型3.1 PLC的選型由于PLC選型的根本原那么及本設計的工藝要求，我選擇工藝流程比擬固定、環(huán)境條件比擬好，所以選用模塊式的PLC機型，即Con

7、trolLogix PLC。3.2 ControlLogix PLC的特點及PLC的根本組成ControlLogix控制系統(tǒng)看起來像一個可編程序控制器，其系統(tǒng)具有優(yōu)良的性能品質，其特點有： 無縫連接 快速 可組態(tài) 工業(yè)化 集成化 結構緊湊。圖3.1 可編程控制器的根本組成3.3 ControlLogix PLC選型 檢測元件的選擇在PLC工程設計中，我們要實現控制要求，我們往往要選擇許多具有特殊功能的檢測元件。本設計的檢測元件選擇見表3.1。表3.1 檢測元件的選擇檢測元件名稱檢測元件作用變頻器控制小車上升或下降的速度接近開關使用接近開關來控制小車的平移位置極限檢測和升降位置極限檢測電磁閥控制

8、小車運動的速度的快慢光柵傳感器在高度對中中來檢測小車的位置位移傳感器檢測小車的升降位移測量托輥電機用電機的正反轉來使鋼卷能夠準確無誤的送到開卷機上編碼器在高度對中中來檢測小車的位置 ControlLogix PLC的硬件選擇。表3.2 該課題的PLC硬件配置電源CPUI/O分配1756-PA721756-L12槽3槽4槽5槽數字輸入數字輸出模擬輸入模擬輸出1756-IB32/A1756-OB16D1756-IF161756-OF84 小車自動運輸系統(tǒng)PLC的程序設計在自動運輸控制小車的設計中，只有PLC硬件設計還不夠，必須得有與之相應的軟件設計。這就要根據PLC系統(tǒng)硬件設計和生產工藝要求以及軟

9、件規(guī)格說明書，使用相應的編程語言指令，編制要實現Controllogix系統(tǒng)PLC實際應用程序形成程序說明書的過程，而這個過程就是程序設計。4.1 Rslogix5000軟件簡介Rslogix5000是功能十分強大的編程軟件，不僅僅用來對控制器進行常規(guī)的編程，更多的用于組態(tài)和監(jiān)控，所有對外交換的信息，不管是I/O刷新信息，還是對外設備的通信信息，統(tǒng)統(tǒng)要經過編程軟件的組態(tài)或編程，更重要的是它面對系統(tǒng)的監(jiān)視功能和診斷功能，所有它屬下模塊的工作狀態(tài)全在它的監(jiān)視之下，其診斷結果將明了告知問題所在。Rslogix5000為梯形邏輯編程提供了靈活性、可靠性，并提高生產率，其運行環(huán)境是Microsoft W

10、indows 98和Windows NT。4.2 系統(tǒng)的控制要求本設計的控制系統(tǒng)應該實現的功能有： 通過檢測元件的檢測，改變小車的速度，以準確控制小車的行走位置； 小車的上升、下降及高度對中的計算； 小車手動和自動運行的控制； 小車托輥電機的正反轉； 控制閥門的開關； 小車上的鋼卷數計算； 準確的將鋼卷送上開卷機。4.3 I/O地址分配由于I/O分配采用了映像存放器機制，所以PLC控制系統(tǒng)建立起來以后，需要建立內部映像存放器和實際的物理I/O接點的對應關系，以使主CPU模塊能夠訪問其他模塊進行數據交換。一般情況下，PLC提供的映像存放器數量要比其所能擴展的實際物理I/O的點數多。系統(tǒng)的輸入、輸

11、出點的編址號與I/O映像區(qū)的映像存放器地址號相對應。本畢業(yè)設計的PLC的I/O地址分配見表4.1。表4.1 鋼卷小車自動控制系統(tǒng)I/O地址分配表數字量輸入標簽名標簽地址標簽描述COIL-CAR-BACK-LOCATION鋼卷車后退位置ECC-LOC-AT-SLOWFORWARD上卷車前進減速位MOVBEAM-BAK-STOP-POS移送梁后退停止位MOVBEAM-MID-STOP移送梁中間停止位COIL-CAR-DOWN-LOCATION鋼卷車下降極限位COIL-CAR-UP-LOCATION鋼卷車上升極限位COIL-CAR-MID-POS上卷車中間停止位MOVEEAM-FOR-STOP移送梁

12、前進停止位GS007上卷車鋼卷檢測ECC-ROLL-OVERLOAD上卷車托輥變頻器過載ECC-ROLL-MCC-RUN上卷車托輥電機MCC已經運行ESTOP入口段急停ECC-ROLL-FORWARD上卷車托輥前轉ECC-ROLL-BACKWARD上卷車托輥反轉ECC-POS-AT-UNC上卷車前進位置COIL-CAR-RECEIVE-AUTO-START上卷車自動到受卷位自動啟動命令COIL-CAR-AUTO-STOP上卷車自動停止命令COIL-CAR-UNCOILER-AUTO-START上卷車自動到開卷機自動啟動命令GS004運輸鏈卷徑測量光柵GS005運輸鏈最后一位置鋼卷檢測OPENE

13、R-TAB-DOWN-POS開卷器導板臺下降位置OPENER-KNIFE-BKN-POS開卷器開卷刀后退位置UNC-HROLL-OPEN-POS開卷機壓輥翻開位置數字量輸出ECC-ROLL-FORWARD上卷車托輥接觸器合ECC-ROLL-BACKWARD上卷車托輥電機反轉ECC-ROLL-RUN上卷車托輥電機變頻運行ECC-AUTO1-START-CONDITION-LAMP上卷車自動到受卷位自動準備好指示ECC-AUTO1-START-LAMP上卷車自動到受卷位啟動指示ECC-AUTO2-START-CONDITION-LAMP上卷車自動到準備位置啟動條件指示ECC-AUTO2-START

14、-LAMP上卷車自動到準備位啟動指示ECC-AUTO3-START-CONDITION-LAMP上卷車自動到開卷機準備好指示ECC-AUTO3-START-LAMP上卷車自動到開卷機啟動指示-ECC FASTFORWARD上卷車快速前進模擬量輸入ECC-FASTFORWARD上卷車快速前進ECC-SLOWFORWARD上卷車慢速前進ECC-FASTBACKWARD上卷車快速后退ECC-SLOWBACKWARD上卷車慢速后退ECC-FASTLIFT上卷車快速上升ECC-SLOWLIFT上卷車慢速上升ECC-SLOWDOWN上卷車慢速下降ECC-FASTDOWN上卷車快速下降COIL-PREP-Q

15、STOP入口段上卷準備快停模擬量輸出ECC-SLOW-FORWARD上卷車慢速前進ECC-FAST-BACKWARD上卷車快速后退ECC-SLOW-BACKWARD上卷車慢速后退ECC-FASTLIFT上卷車快速上升ECC-SLOWLIFT上卷車慢速上升ECC-FAST-DOWN上卷車快速下降ECC-SLOW-DOWN上卷車慢速下降Movbeam-encoder -reset移送梁編譯重新設置4.4 控制系統(tǒng)流程圖圖4.1 系統(tǒng)控制流程圖5 結論本次畢業(yè)設計的課題是PLC在鋼卷運輸小車控制的應用設計。通過這次畢業(yè)設計，對PLC有了一定的理解，根本上了解PLC的最新開展狀況，以及鋼卷運輸小車的的

16、根本工藝，了解PLC的工作原理，PLC的選擇，熟悉了Controllogix系統(tǒng)，I/O模塊的選擇和I/O表的配置，還有Rslogix5000編程軟件。本設計涉及到的主要內容有：PLC控制系統(tǒng)的硬件設計包括PLC的機型、機架數目、電源等；PLC控制系統(tǒng)的軟件設計包括PLC的I/O點數、容量、I/O控制模塊等；PLC控制系統(tǒng)的編程運用了Rslogix5000編程器；選擇與PLC相關的輸入/輸出設備現場檢測元件。雖然Controllogix系統(tǒng)PLC在工業(yè)生產中得到廣泛的應用，但隨著現代科技日新月異的開展，工業(yè)生產要求不斷地提高，正朝著集約型方向開展。要求更高地自動化技術、更精良地儀器設備、更準確

17、地監(jiān)測和傳輸系統(tǒng)，而這些要求與PLC的開展又是息息相關的，PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)良決定了整個系統(tǒng)運作狀態(tài)。本次設計是自動化控制系統(tǒng)設計的一個重要組成局部，是許多工業(yè)生產中首選的控制系統(tǒng)，但還存在著美中缺乏之處，還需要進一步的改良。參 考 文 獻1 逢增利淺談PLC在自動控制系統(tǒng)設計中的正確應用民營科技，2021，1：15-202 徐世許可編程序控制器原理應用網絡M安徽：中國科學技術大學出版社，20013 陳立定電氣控制與可編程序控制器M廣州：華南理工大學出版社，20014 郁有文傳感器原理及工程應用M西安電子科技大學出版社，2003.75范次猛，夏春榮基于PLC物料自動控制系統(tǒng)J可編程控制器與工廠

18、自動化PLCFA，2021，12：20-256 求是科技PLC應用開發(fā)技術與工程實踐M北京：人民郵電出版社，2005.17 周萬珍，高鴻斌PLC分析與設計應用M北京：電子工業(yè)出版社，20048 于慶廣可編程控制器原理及系統(tǒng)設計北京：清華大學出版社，20049 吳中俊，黃永紅可編程序控制器原理及應用北京：機械工業(yè)出版社，200410 Curtis,JohnsonProcess Control Instrumentation Technology(6th) MPearson Education,Inc，200211 ray MLAfuzzy logic controller for temperature control of a six zone tube furnace J Selfturuing Temperature Controller for PLC，2001，8(2)：61-6512 ernd Markus JPlug and control Jself rurning Temperature controller for