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1、 (此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！)毕业设计说明书基于PLC的电线电缆张力测控设计专业电气工程及其自动化学生姓名顾达炜班级B电气102学号1010601231指导教师吴帆完成日期2014年6月5日 毕业设计说明书独创性声明本人声明所呈交的毕业设计说明书是本人在导师指导下进行的研究、设计工作后独立完成的。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，说明书中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究所做贡献集体和个人，均己在说明书中作了明确的说明并表示谢意。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。毕业设计说明书作者签名: 日期: 年 月 日指导教师签名:日期: 年 月 日基于P
2、LC的电线电缆张力测控设计摘 要：现在发展快速的社会之中，手工基本上被机器所代替了，进而使人力资源得到了很大程度的节省，在生产之中很大比例为自动化控制所占据，这样很大程度的增加了工作效率。PLC于各个行业当中都大规模的运用，它是一类用集成电路在计算机科技的原理上开展出来的最新的用于工业控制的设备，在卷线制品的生产中同样有所涉足，因为迅速兴旺的电力通信行业，更加需要电线电缆。由于对于电线电缆生产中张力控制起到核心的作用，因而，研制张力测控系统由PLC、变频器、传感器组成。设计分为系统的硬件和软件两部分。在硬件方面，自动化控制系统由西门子S7-200 CPU226 PLC作为核心，驱动装置为变频器
3、M420，取样电路、张力传感器等所构成。在软件方面，重点设计包括PLC，同样也进行了变频器的软件方面设计，介绍了PLC的构成与运行原理、张力传感器对于信号取样、EM235模拟量模块对数据处理等内容。西门子PLC使用S7-200PLC与USS变频器通讯指令，处理张力传感器主机电压信号的输出，送达的的张力信号将送至变频器，开始实时变更现场数据，根据变频器参数设置PLC和PLC逻辑运算，用户以便能够到达电线电缆张力控制的需求。关键词：传感器；张力控制；PLC；变频器；The Design of Web-based Students InformationManagement SystemAbstra
4、ct: Now fast development of the industrialization of the society, and largely replaced by machine manual, and then make the resource greatly save, very large proportion in the production of automation control, so that greatly increases the work efficiency.PLC in various industries are the use of the
5、 mass, it is a kind of integrated circuit, on the principle of computer science and technology to carry out the latest equipment used in industrial control, also some involvement in roll of wire products production, because of the rapid prosperity of electric power communication industry, wire and c
6、able constantly add much needed, because for the production of wire and cable tension control period to the core role.Thus, then, developed tension measurement and control system composed of PLC, frequency converter, sensors.This paper introduces the of the system.In control system of Siemens S7-200
7、 PLC CPU226 as the core, drive for inverter M420, sampling circuit, tension sensor, etc.In software, the key design including the software of PLC and frequency converter, sampling of tension sensor output signal from the of analog numerical began in the analog module EM235 integrated operation, etc.
8、Use Siemens PLC S7-200 PLC and USS inverter communication instruction, tension sensor voltage signal output of the signals will be sent to the frequency converter, began to change in real-time field data, according to the inverter parameter Settings PLC and PLC logic operation, the user can reach th
9、e demand of the electric wire electric cable tension control.Key Words: sensor；tension control；PLC；frequency converter； 目 录1. 概 述11.1课题背景及意义11.2张力测控系统的发展情况21.3本文的主要章节安排22. 电线电缆张力测控系统的总体方案设计32.1 张力产生的原理32.2 张力变化的主要因素42.3 系统总体方案设计42.3.1张力传感器52.3.2本课题AD转换器的选用62.3.3本课题选用的PLC102.3.4本课题选用的变频器112.3.5终端监控系统
10、112.3.6执行机构123. 系统硬件设计133.1 西门子S7-200133.1.1 可编程控制器的特点133.1.2 S7-200的基本结构143.2 S7-200CPU226、EM235、变频器的连接图164. 系统软件设计174.1 PLC工作原理204.2 设置系统工作时M420变频器的参数214.3 USS通讯指令214.4 张力测控系统的主流程图244.5 张力测控系统的主程序244.6 终端监控系统的设计255. 结束语27参考文献28致 谢29附 录30附录1：主程序图31附录2：硬件连接图34附录3：组态程序示意图35基于PLC的电线电缆张力测控设计1. 概 述1.1课题
11、背景及意义对电线电缆生产卷取过程中张力的控制需求为本毕业论文的来源。电线电缆行业虽然只为配套行业的其中一个，但是中国电工行业的产值14都是它的占据量。电线电缆产品种类比较丰富，并且国民经济的每个部门都和电线电缆行业有着千丝万缕的联系，它的应用范围触及到制造、电力、通信、建筑等很多行业。它是最基础的器材，用在在信息的传送之中，也用于电力输送和各种器材、仪器、电动机制作，变换电磁能量之中，将是必须的基本产品，特别是于今后电气化、信息化的社会中。 图1-1为电线电缆。图1-1 电线电缆由于日益增长的电线电缆行业的需求量，使得我们更加关心对它的张力控制精度要求，在运输过程中过于松散或者过于紧密都容易产
12、生诸多问题与不便，甚至是影响到质量与性能。显而易见，研究它是具有很重要价值的。张力传感器供应的电压信号可以挺好的展现电线电缆卷取进程中的速度，并且电线电缆卷曲的速度由张力传感器的采样信号改变所反馈了。设计了一套以可编程控制器（PLC）、传感器、变频器、采集电路等等组成的张力测控系统。1.2张力测控系统的发展情况张力测控系统结构在早期的时候的简易不包括有自动控制的性能来生成的额外张力，它是事先设定好的，一个不能够因为纱线退绕张力的更变而更变的恒定的张力补偿值，所以根据额外张力与退绕张力二部分相加后实际运行的络纱张力必须含有波动性它可以使得卷绕不均匀与在下游工序退绕时候纱线张力的波动。至今，张力控
13、制器进入运用电脑控制的时期，微处理器作为控制系统的核心大大使系统得到了简化，使得减少了的电路的数目电子控制系统，并且升高了它的可依赖性，而且可能应用先进的控制方法。所以，仍然广泛使用这种类型的控制器。张力控制技术在很多发达国家已经非常好了。但是，中国的电线电缆产业起步晚，而且与西方国家相比仍然落后。机械张紧器的精度不高、反应速度不快、是国产使用张紧器的大多部分，完全不可以符合张力的需求。1.3本文的主要章节安排主要内容包括:第1章 概述主要介绍了课题背景及意义；张力测控系统的发展情况；设计的结构组成。第2章 主要说明了张力在本设计中产生的原理，对系统进行了总体方案的设计。分析了张力变化的主要因
14、素影响，以更好的达到控制效果。之后画出总体设计方案流程图，详细介绍了所选器件的结构、原理、型号、用途等。第3章 主要详细介绍了系统的硬件构成与设计。核心为西门子S7-200，介绍了可编程控制器的特点，S7-200CPU226的基本结构以及其各个模块配置和系统的外部接线图。第4章 主要讲解了系统的软件设计部分。所使用的STEP-MicroWIN编程软件在开始得到了介绍，同时讲述了PLC的工作原理、变频器中的参数设置；然后介绍了用于张力控制程序的USS协议指令，以及终端系统软件的设计。2. 电线电缆张力测控系统的总体方案设计2.1 张力产生的原理电线电缆卷取过程当中的核心是张力测控系统，它让电线电
15、缆的张力维持稳定，而且以防由于张力的太大太小而将电缆拉断或产生不正常卷绕，保持了卷取过程电线电缆的张力的大小。下面介绍张力产生原理。图2-1 卷取过程原理图如图2-1，假设电线电缆上的张力为F，放卷转速为n1、收卷转速为n2、卷径为D1、卷径为D2、线速度为v1、线速度为v2，若滑动摩擦在胶电线电缆与辊轮之间的为零，和胶辊转动的线速度相比，则电线电缆的线速度就和它一样大了。当收卷的线速度v2比放卷的线速度v1小的期间，由于张力变小的因素，电线电缆则将变松垂下；相反，因为张力变大的原因，将拉直电线电缆。张力在两个传动单元之间的条件如下： （2-1） （2-2）上式（2-1）（2-2）中：电线电缆的截面积是S，传动点的距离是l，电线电缆弹性模量是E，张力是F，两个传动点的线速度是v1,v2，系统启动时间是t。
