电气控制及PLC课程设计（论文）-轧钢机控制系统模拟-公开DOC·毕业论文

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1、 题目 轧钢机控制系统模拟轧钢机控制系统模拟 课程名称 电气控制及电气控制及 PLCPLC 课程设计课程设计 院部名称 机电工程学院 专 业 电气工程及其自动化 班 级 10 电气工程及其自动化 2 班 学生姓名 学号 1004202007 课程设计地点 C314 课程设计学时 2 周周 指导教师 金陵科技学院教务处制 成绩成绩 目录 摘要摘要 IIII ABSTRACTABSTRACT IIIIII 第一章第一章 绪论绪论 1 1 1 1 相关背景知识 1 1 2 课程设计的目的 1 1 3 课程设计的要求 1 1 4 课程设计的任务 2 第二章第二章 轧钢机控制系统轧钢机控制系统 PLCP

2、LC 硬件设计硬件设计 4 4 2 1 轧钢机轧制钢板控制要求 4 2 2 轧钢机控制系统主电路 4 2 3 PLC 输入 输出信号及地址分配 4 2 4 电气连接图 5 2 5 轧钢机控制系统的安全保护 5 第三章第三章 轧钢机控制系统轧钢机控制系统 PLCPLC 软件设计软件设计 7 7 3 1 梯形图设计 7 3 2 基本 PLC 语句对应指令 8 3 3 系统调试过程及结果 9 第四章第四章 课程设计总结课程设计总结 1414 参考文献参考文献 1515 轧钢机控制系统轧钢机控制系统 摘要摘要 随着科技的发展 无论在日常生活中 还是在工农业发展中 PLC 具有广 泛的应用 PLC 的一

3、般特点 抗干扰能力强 可靠性极高 编程简单方便 使 用方便 维护方便 设计 施工 调试周期短 易于实现机电一体化 PLC 总 的发展趋势是 高功能 高速度 高集成度 大容量 小体积 低成本 通信 组网能力强 本轧钢机控制系统采用 PLC 为控制核心 具备传送钢板和使用不 同压力轧制钢板的功能 这是一种 PLC 控制的自动控制系统 应用此控制系统 能显著提高劳动效率 减少劳动强度 关键词 高集成度 通信组网 轧制钢板 PLC Rolling mill control system Abstract With the development of science and technology no

4、 matter in daily life or in the industrial and agricultural development PLC has wide application PLC general features strong anti interference high reliability simple programming and convenient use convenient maintenance design construction commissioning period is short and easy to realize mechanica

5、l and electrical integration PLC general tendency is high function high speed high level of integration large capacity small volume low cost communication networking ability This rolling mill control system adopts PLC to control the core have transfer plate and use different pressure rolled plate fu

6、nction this is a kind of PLC control automatic adjustment of the control system Application of this control system can significantly improve the work efficiency and reduce labor intensity Keywords high level of integration communication network rolled plate PLC 第一章第一章 绪论绪论 1 1 相关背景知识相关背景知识 传统的轧钢机由轧辊

7、 轧辊轴承 机架 轨座 轧辊调整装置 上轧辊平 衡装置和换辊装置等组成 随着科学技术的不断发展 自动控制技术在我国的 日新月异 继电器控制系统已跟不上时代的发展要求 取而代之的是可编程控 制器 以 PLC 构成的自动控制轧钢系统已在工业中广泛应用 可编程控制器是在继电器控制的基础上逐渐发展起来的以微处理器为核心 集微电子技术 自动化技术 计算机技术 通信技术为一体 以工业自动化控 制为目标的新型控制装置 目前已在工业 农业 商业 交通运输领域得到广 泛应用 成为各行业的通用控制核心产品 正在向更加可靠 操作简单 通用 性强 价格低廉的方向发展 使自动控制实现起来更容易 在一般的机械工厂 中常需

8、要压制钢板供材料的制作和使用 由于当前可编程序控制器 PLC 技术已 日趋成熟 因而考虑利用它来实现轧制钢板控制 1 2 课程设计的目的课程设计的目的 1 了解常用电气控制装置的设计方法 步骤和设计原则 2 学以致用 巩固书本知识 通过训练 使学生初步设计具有电气控制 装置的能力 从而培养学生独立工作和创造的能力 3 进行一次工程技术的基本训练 培养学生查阅书籍 参考资料 产品 手册 工具书的能力 上网查询信息的能力 运用计算机进行工程绘图的能力 编制技术文件的能力等 从而提高学生解决实际工程技术问题的能力 1 3 课程设计的要求课程设计的要求 1 阅读本课程设计参考资料及有关图样 了解一般电

9、气控制装置的设计 原则 方法和步骤 2 上网调研当今电气控制领域的新技术 新产品 新动向 用于指导设 计过程 使设计成果具有先进性和创造性 3 认真阅读本课程设计任务书 分析所选课题的控制要求 并进行工艺 流程分析 画出工艺流程图 4 确定控制方案 设计电气控制装置的主电路 5 应用 PLC 设计电气控制装置的控制程序 可分为 5 个步骤 选择 PLC 的机型及 I O 模块的型号 进行系统配置并校验主机的电 源负载能力 根据工艺流程图绘制顺序功能图 列出 PLC 的 I O 分配表 画出 PLC 的 I O 接线图 设计梯形图并进行必要的注释 输入程序并进行室内调试及模拟运行 6 设计电气控

10、制装置的照明 指示及报警等辅助电路 系统应具有必要 的安全保护措施 例如 短路保护 过载保护 失电压保护 超程保护等 7 选择电气元件的型号和规格 列出电气元件明细表 选择电气元件时 应优先选用优质新产品 8 绘制正式图样 要求用计算机绘图软件绘制电气控制电路图 用 STEP 7 Micro Win32 编程软件编写梯形图 要求图幅选择合理 图 字体排列 整齐 图样应按电气控制图国家标准有关规定绘制 9 编写设计说明书及使用说明书 内容包括阐明设计任务及设计过程 附上设计过程中有关计算及说明 说明操作过程 使用方法及注意事项 附上 所有的图表 所用参考资料的出处及对自己设计成果的评价或改进意见

11、等 要 求文字通顺 简练 字迹端正 整洁 1 4 课程设计的任务 1 4 1 控制要求 当启动按钮SD 接通 电机M2 运行 传送钢板 检测传送带上有无钢板的传 感器 S1 的信号 即开关为ON 表示有钢板 电机M3 正转 MZ 灯亮 S1 的信 号消失 为OFF 检测传送带上钢板到位后的传感器S2 有信号 为ON 表示 钢板到位 电磁阀动作 YU1 灯亮 电机 M3 反转 MF 灯亮 Y1 给一向下压下 量 S2 信号消失 S1 有信号 电机M3 正转 重复上述过程 Q0 1 第一次接通 发光管A 亮 表示有一个A 压力向下压下量 第二次接通 时 B 亮 表示有一个B 向下压下量 第三次接通

12、时 C 亮 表示有一个C 压力 向下压下量 在Q0 1 第三次接通断开时 电磁阀YU1 灯灭 A B C 全灭 M2 灯亮送走钢板 按下启动开关系统停止工作 1 4 2 系统分析 为了实现上述要求 首先列出 PLC 的 I O 分配表 并画出 PLC 的 I O 接线 图 然后选择 PLC 的机型及 I O 模块的型号 进行系统配置并校验主机的电源 负载能力 根据控制要求 编写梯形图及语句表 调试程序直到准确无误 1 4 3 硬件设计 1 列出 PLC 的 I O 分配表 并画出 PLC 的 I O 接线图 2 选择 PLC 的机型及 I O 模块的型号 进行系统配置并校验主机的电 源负载能力

13、 3 设计必要的安全保护措施 例如 短路保护 过载保护 失电压保护 超程保护等 1 4 4 软件设计 1 采用模块化程序结构设计软件 首先将整个软件分成若干功能模块 2 编写控制系统的逻辑关系图 3 绘制各种电路图 4 编制 PLC 程序并进行模拟调试 5 现场调试 6 编写技术文件并现场试运行 第第 2 2 章章 轧钢机控制系统轧钢机控制系统 PLCPLC 硬件设计硬件设计 2 1 轧钢机轧制钢板控制要求轧钢机轧制钢板控制要求 当打开启动开关 SD 电机 M2 运行 传送钢板 当 S1 有信号 打开开关 S1 即检测到有钢板时 电机 M1 运行 M3 正转 同时给需要轧制的钢板施 加一个 A

14、 压力 S1 信号消失 断开开关 S1 S2 有信号时 打开开关 S2 即 钢板第一次到位 电机 M3 反转 给需要轧制的钢板施加一个 B 压力 S2 信号 消失 断开开关 S2 经过 5 秒时间的延时 电机 M3 自动正转 给需要轧制 的钢板施加一个 C 压力 S2 有信号时 打开开关 S2 即钢板第二次到位 认 为钢板已轧制好 信号 S2 消失 断开开关 S2 这时电机 M1 M3 停止运行 A B C 三个压力信号也都消失 电磁阀 YU1 动作 卸下钢板 经过 5 秒的 时间 认为轧制好的钢板已被卸下 电磁阀 YU1 动作信号消失 但电机 M2 依 旧运行 当 S1 再次有信号时 将重复

15、上述轧制钢板的过程 当关闭启动开关 SD 所有轧制钢板的动作将停止 2 2 轧钢机控制系统主电路轧钢机控制系统主电路 图 2 1 轧钢机控制系统主电路图 2 3 PLC 输入输入 输出信号及地址分配输出信号及地址分配 根据上述轧钢机控制要求的分析 PLC 的输入信号有 SD 启动信号 S1 检 测有无钢板信号 S2 检测钢板到达信号 PLC 的输出信号有 M1 电机转动信号 M2 电机转动信号 M3 电机正转信号 M3 电机反转信号 在压制过程中表示施 加的三个压力从小到大的信号灯依次为 C B A 还有电磁阀 YU1 信号灯 由 上述 PLC 输入 输出信号分析可知 选择 S7 200 系列

16、的 PLC 即可满足控制要求 其输入 输出地址分配如表 1 所示 表 1 I O 分配表 2 4 电气连接电气连接 I O 接线图接线图 序号输入地址输入点序号输出地址输出点 1 启动按钮 SD I0 01 电机 M1 Q0 0 2 检测是否有钢板 S1 I0 12 电机 M2 Q0 1 3 检测钢板到达 S2 I0 23 电机 MZ Q0 2 4 电机 MF Q0 3 5 电磁阀 YU1 Q0 4 6 C 灯 Q0 5 7 B 灯 Q0 6 8 A 灯 Q0 7 2 5 轧钢机控制系统的安全保护 轧钢机控制系统的安全保护主要包括四个方面 短路保护 过载保护 失 电压保护和超程保护等 具体体现在主电路图图 2 1 中 2 5 1 短路保护 短路时熔断器 FU 的熔体熔断而切断电路起保护作用 2 5 2 过载保护 采用热继电器 FR 由于热继电器的热惯性较大 即使发热元件流过几倍于 额定值得电流 热继电器也不会立即动作 因此在电动机启动时间不太长的情 况下 热继电器不会动作 只有在电动机长期过载时 热继电器才会动作 用 它的常闭触头使控制电路断电 2 5 3 失电压保护 通过接触器 KM