基于欧姆龙plc的抢答器控制系统课程设计

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1、基于冷轧热镀锌机组的液压控制系统设计基于冷轧热镀锌机组的液压控制系统设计 上海大学成人教育学院毕业设计(论文) 第 I 页 共 59 页 目 录 目目 录录I 摘要摘要 II ABSTRACT.III 第一章第一章 绪论绪论1 1.1 课题研究的背景1 1.2 课题研究的目的和意义1 1.3 论文的主要内容1 第二章第二章 液压控制系统方案设计及系统构成液压控制系统方案设计及系统构成2 2.1 冷轧厂热镀锌机组的工作原理概述（热镀锌机组） 2 2.2 热镀锌机组的液压电气控制系统设计要求 2 2.2.1 主泵单元 .2 2.2.2 循环单元 .3 2.3 热镀锌机组的液压控制系统主要元件参数计

2、算及型号选择 5 2.3.1 油箱单元 .5 2.3.2 主泵单元 .6 2.3.3 循环单元 .9 2.3.4 冷却单元 11 2.3.5 加热单元 14 2.3.6 过滤器 16 第三章第三章 热镀锌机组的液压控制系统设计分析热镀锌机组的液压控制系统设计分析17 3.1 热镀锌机组的液压控制系统结构17 3.2 主电路 19 3.3 电磁阀，泵等驱动控制器电路设计 19 3.4 信号电路设计 21 3.4.1 数字输入电路图 1 .21 3.4.2 数字输入电路图 2 .22 3.4.3 数字输入电路图 3 .23 3.4.4 数字输入电路图 4 .24 3.4.5 数字输出电路图 1 .

3、25 3.4.6 数字输出电路图 2 .26 3.4.7 模拟输入电路图 1.27 3.4.8 模拟输入电路图 2 .28 第四章第四章 控制系统软件设计控制系统软件设计29 上海大学成人教育学院毕业设计(论文) 第 II 页 共 59 页 4.1 控制系统软件设计要求29 4.2 控制系统软件总体设计 31 4.3 PLC 和模块选择.34 4.3.1 西门子 S7 系列可编程控制器 PLC 选择 .35 4.3.2 输入/输出（I/O）单元.36 4.3.3 模拟量输入单元 37 4.3.4 电源.37 4.4 人机界面设计 38 4.4.1 驱动建立 38 4.4.2 变量连接 39 4

4、.4.3 Wincc 画面.53 4.5 S7-300PLC 程序设计.58 4.5.1 硬件配置 58 4.5.2 程序编制 64 第五章第五章 结论与展望结论与展望69 5.1 结论69 5.2 展望69 致致 谢谢70 参考文献参考文献71 A 附录：附录：.72 A1. OB1 主程序程72 A2. FC1 主循环程序.73 A3. FC2 循环回路程序75 A4. FC3 模拟量读取子程序79 A5. FC4 报警子程序84 A6. WINCC符号表102 A7. S7-300 符号表107 上海大学成人教育学院毕业设计(论文) 第 II 页 共 59 页 基于 S7-300 PLC

5、 和 Wincc 的液压控制系 统 摘要 由于传统的液压系统采用继电器等元件作为控制系统的控制元件，存在可 靠性，灵活性差等许多缺点，现将通过 PLC 和上位机来实现液压系统自动控制 系统，提高了控制系统的柔性，构建了由 PLC 作为下位机控制现场设备，由 PC 作为上位机在线监控的控制系统，有利于在机电液综合控制等方面的综合能力， 还可以实现机，电，液一体化的完美结合，实现液压系统的自动化，实时监控 等。 本系统以冷轧热镀锌机组，入口段液压站为例进行设计。入口液压系统向 入口段的液压阀供油，液压系统压力约为 140bar。对液压系统方案和液压系统 构成进行设计；对液压控制系统进行分析，设计液

6、压管路系统，配电系统，自 动控制系统；对液压控制软件进行设计，包含 wincc 上位机监控，s7-300 PLC 程序设计。 关键词：液压系统，PLC，自动化，控制系统 上海大学成人教育学院毕业设计(论文) 第 III 页 共 59 页 ABSTRACT Due to traditional hydraulic system use relay as control system, these elements are poor reliability and poor flexibility, existence many shortcomings, now use PLC to reali

7、ze the automatic control system, to improve the control system flexible, constructs by PLC as the next place machine control field device, by the PC as PC on-line monitoring and control system for students in aspects of comprehensive control electromechanical liquid comprehensive ability, still can

8、achieve machine, electricity, liquid integration perfect union, realize the automation, experimental treatment real-time monitoring, etc. Key words: Hydraulic system, PLC, automation and control system 上海大学成人教育学院毕业设计(论文) 第 1 页 共 59 页 第一章 绪论 1.1 课题研究的背景 液压系统是机电一体化技术的重要组成部分，液压传动相对于机械传动来说 是一门新技术，随着液体力学

9、，自动控制，计算机等技术的不断发展，液压传 动技术已经发展成为包括传动，控制，检测技术，机电一体的一门完整的自动 化技术，并且在工业生产，设备控制等方面都得到了广泛应用。 液压传动相对机械传动来说，是一门新的传动技术。如果从世界上第一台水 压机问世算起，至今已有 200 余年的历史。然而，直到 20 世纪 30 年代液压传 动才真正得到推广应用。 目前，我国的液压件已从低压到高压形成系列，并生产出许多新型的元件， 如插装式锥阀、电液比例阀、电液数字控制阀等。我国机械工业在认真消化、 推广国外引进的先进液压技术的同时，大力研制、开发国产液压件新产品，加 强产品质量可靠性和新技术应用的研究，积极采

10、用国际标准，合理调整产品结 构，对一些性能差而且不符合国家标准的液压件产品，采用逐步淘汰的措施。 由此可见，随着科学技术的迅猛发展，液压技术将获得进一步发展，在各种机 械设备上的应用将更加广泛。 1.2 课题研究的目的和意义 本课题研究的液压自动控制系统，想通过它来给冷轧热镀锌机组液压设备 提供液压确保液压设备的正常运行，从而保证热镀锌机组能连续生产。液压站 是生产机组的重要组成部分，液压站的正常运行直接影响到机组的生产。 由于传统的液压系统采用继电器等元件作为控制系统的控制元件，存在可 靠性，灵活性差等许多缺点，现将通过 PLC 和上位机来实现液压系统自动控制 系统，提高了控制系统的柔性，构

11、建了由 PLC 作为下位机控制现场设备，由 PC 作为上位机在线监控的控制系统，有利于在机电液综合控制等方面的综合能力， 还可以实现机，电，液一体化的完美结合，实现液压系统的自动化，实时监控 等。 1.3 论文的主要内容 对通用液压系统的进行研究，分析通用液压系统工艺，对液压控制系统方案 进行设计，系统构成进行设计，对液压控制系统进行分析，设计系统软件，包 含 S7-300 PLC 程序设计，上位机监控系统 Wincc 设计，对系统进行调试。 达到对所学课程的一个总结，对学过的知识总结，各方面的知识都有机的结 合起来，使自己对所学过的知识有更深入了解，为日后打下良好的基础。 上海大学成人教育学

12、院毕业设计(论文) 第 2 页 共 59 页 第二章 液压控制系统方案设计及系统构成 2.1 冷轧厂热镀锌机组的工作原理概述（热镀锌机组） 冷轧厂热镀锌机组包含入口段，工艺段，酸洗段，出口段。 入口段系统完成入口段区域机械设备液压单元的控制，以使钢带在要求的 速度和张力的控制下完成开卷，矫直，对中，测厚，切头，切尾和焊接等动作。 工艺段主要对破磷机，2,3,4,5,7 号张力辊，入口，中间，出口活套等设备 进行检测控制并提供参数设定，故障报警，过程监视。 酸洗段完成酸洗区域的钢带酸洗处理，酸流量控制，闭环酸液浓度控制， 再生槽液位控制和再生槽温度控制。 出口段将钢带切成指定的宽度并对中纠偏，调

13、整张力，速度准备进入轧钢 机入口。 本系统以入口段液压站的镀锌机组的液压电气控制系统为例进行设计。 2.2 热镀锌机组的液压电气控制系统设计要求 主回路油泵和备用泵使用变频控制，循环回路油泵和备用泵，加热器，冷 却泵使用 PLC 输出继电器，控制接触器，直接启动控制。 各回路阀门使用 PLC 控制继电器，控制接触器直接控制。 该液压系统主要由主泵系统，循环系统构成。 2.2.1 主泵单元 主泵为轴向柱塞变量泵，压力补偿型，通过联轴器和钟型罩与电机相连， 安装在一个钢结构架上，结构紧凑，单元由下列部件组成:在吸油管带限位开关 的截止阀，单向阀，压力过滤器（包括阻塞指示器） ，溢流阀，供油管路的截

14、止 阀，软管，压力开关，压力计，柔性连接，接油盘，接线盒和法兰，这些单元 用带减震装置的部件安装，与吸油口和排油口进行柔性连接，泵位于油箱附件 液位以下。 液压泵站共有 2 台主泵(*01MKL1-4)，其中 1 台为工作泵，1 台为备用泵。 所有主泵通过专门的液压管路经过过滤器给液压阀台和液压缸供油。每个泵入 口管路上的阀门在泵正常工作时必须打开。这些阀的开闭由限位开关监视。 上海大学成人教育学院毕业设计(论文) 第 3 页 共 59 页 表 2.1 主泵单元器件表 型号名字作用 变频器控制 1,2 号主泵电机 交流电机1#主泵电机 交流电机2#主泵电机 流量传感器检测主回路液压油流量 压力

15、传感器检测主回路液压油压力 接近开关主回路截止阀打开到位检测 堵塞检测开关主回路供油过滤器堵塞检测 堵塞检测开关主回路回油过滤器堵塞检测 故障检测1#主油泵故障检测 故障检测2#主油泵故障检测 2.2.2 循环单元 液压站循环系统主要是由循环泵，加热器，冷却系统和循环系统管路组成、 主要功能是通过循环泵把液压站油箱的脏油侧的油循环到净油侧，从而达到清 洁液压油也对液压油温度进行控制。液压油的温度通过加热器和冷却水系统进 行控制。 这个单元由所有需要的附件组成，安装在一个钢结构框架上，以便于加热， 过滤，和冷却油品。循环单元由下列组成：吸油管截止阀， （带限位开关） ，螺 杆泵，电机，联轴器和钟

16、型罩，柔性连接，溢流阀，单向阀，动态加热器，双 筒式过滤器（包括阻塞指示器） ，水流量控制阀，单向阀，截止阀，压力计，温 度开关，温度计，流量开关，水过滤器，接油盘，机上配管，接线盒，和所需 的法兰。旁路线有加热器和热交换器为了避免循环回路所需大流量产生的噪声， 使用螺杆泵，板型热交换器的冷却能力为该单元总功率的 30-40%，维持 45- 50oC 的流体温度，入口水尾大约 30 度水的流量由一个电动的开关阀控制。 上海大学成人教育学院毕业设计(论文) 第 4 页 共 59 页 表 2.2 循环单元器件表 型号名字 作用 交流电机1#循环泵电机 交流电机2#循环泵电机 电磁阀1#循环回路开关阀 电磁阀2#循环回路开关阀 电加热器加热器 交流电机1#冷却泵电机 交流电机2#冷却泵电机 电磁阀1#冷却水开关阀 电磁阀2#冷却水开关阀 压力传感器循环回路液压油压力检测 温度传感器循环回路液压油温度检测 流量传感器循环回路液压油流量检测 压力开关过滤器检测压力开关 流量开关加热器流量检测开关 温度开关加热器温度检测开关 压力传感器冷却水回路压力检测 温度传感器冷却水回路温度检测 液位开关冷