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1、信电学院课程设计说明书（2014/2015学年第二学期）课程名称：可编程控制器课程设计题目：轧钢机电气控制系统设计专业班级：学生姓名： 学号：_ 指导老师： 设计周数:设计成绩：2015年7月9日目录1、 课程设计目的22、 课程设计内容22.1可编程控制器概述22.2课程设计正文22.3轧钢机电气控制模版 32.3.1轧钢机简介32.3.2 热金属探测仪32.3.3 液压系统42.3.4 电机正反转42.4设备选择42.5系统的I/O 口配置52.6梯形图程序设计52.7程序流程图93、课程设计总结104、参考文献111、课程设计目的本次课程设计的主要任务如下：1) 了解普通轧钢机的结构和工
2、作过程-2) 弄漬有哪些信号需要检测-写明各路检测信号到PLC的输入通道-包括传感器的原理、连接方法、信号种类、信号调理电路、引入PLC的接线以及PLC中的编址。3） 弄清有哪些执行机构，写明从PLC到各执行机构的各输出通道，包括各执行机构的种类和工作机理，驱动电路的构成，PLC输出信号的种类和地址-4） 绘制出轧钢机电控系统的电路原理图，编制I/O地址分配表。5） 编制PLC的程序，结合实验室设备完成系统调试，在实验室手动仿真模型上仿真孔钢机工作过程的控 制。2、课程设计内容2.1可编程控制器概述可编程控制器是一种数字运算操作的电子装豐，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程库的存储器用来
3、在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式或模拟式的输入和输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有笑的外围设备都应按易于与工业控制系统连成一个整休，易于扩充其功能的原则设计。可编程控制器简称PLC是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术而 发展起来的一种新型、通用的自动控制装逝。2.2课程设计正文（1）按下启动按钮上下两轧辘电机（主拖动电机M1 ）起动运转轧制方向为从右向左轧制。 左右侧轧道电机（M2和M3启动逆时针运转，向左输送。（2）设备启动5秒后，PLC检测有无等待 的轧件，即S1是否有效。若无轧件则一直等待。S1有
4、效信号到来后，PLC通过某一路开出控制电磁铁动 作打开轧件挡板，让轧件进入轧机的右侧轨道。（3）待轧件完全逬入后（设需时4秒），释放电磁铁，矢闭孔件档板。（4）轧件在右侧程道推动下进入轧琨 下轧制轧辘间有热金属探测仪给出正在轧制的信号，由S2仿真，高电平表示正在轧制。（5S2由高电平变为低电平表示轧件已经通过轧規。轧件通过轧箍后PLC控制两侧辘道停止，电磁液压阀丫2动作使左侧腿道翘起 （ 6） 1秒后启动左侧琨道向右输送-这时由安装 在上轧辘上方的另一个热金属探测仪给出轧件通过的信号，由另一个手动开矢S3仿真。（7） S3由高电平变为低电平表示孔件已经完全冋到了轧規右侧。PLC断开电磁阀Y2电
5、源，并停止左侧维道运转。（8 ）1秒钟后左侧维道放平，启动左右侧维道电机向左输送，开始下一 次轧制。（9）重复（4） - （8）完成第二次轧制，并准备好第三次轧制。（10）三次轧制完成后，即热金属探测仪输出由高电平变为低电平后，左侧箍道继续向左输送3秒钟，把轧件送出轧机。结束该轧件的轧制过程。“回到第二步但不需要5秒的延时。（12）按下停止按钮结束工作。2.3轧钢机电气控制模版1Mlo2.3.1轧钢机简介轧钢机工作原理；轧钢机就是在旋转的辘道之间对钢件进行轧制的机械。轧钢机一般包扌舌主要设备(主机)和辅助设备(辅机)两大部分。轧钢机按照轧琨的数冃分为二捲式、三箍式、四琨式和 多辘式，轧钢机通常
6、称为轧机。轧钢机均采用电动机拖动当轧制过程不要求调速时，采用交流电动机，当轧制过程需要调速时，采用直流电动机。轧钢机的传动机构包括：齿轮机座、减速机、飞轮、连接轴、连轴节等部分。轧钢机的工作机座包括：(1) 机架，在其窗口内安装轧辘的轴承。(2) 轧辘轧件在其间进行压缩。(3) 轧辘轴承。(4) 轧辘调整机构，用来调整轧琨间的距离。(5) 导卫装宜 用来保持轧件的进出口方向。(6) 轧座，机架固定在轧座上，轧座固定在基础上。2.3.2热金属探测仪热金属探测仪属于光电检测装宜用于识别热金属运动的前沿及方向。热金属探测仪包括光电检测线路电子开矢比较输出线路和电子补偿线路。453 U! th 12
7、iji热金属探测仪的工作原理：透镜将被测物休发出的红外线热辐射传送到光电转换线路转换成电信号并放大后送至电子开关比较线路，当辐射虽达到触发点时（可自行设直不同温度触发点，调节最佳温度），电子开笑输出线路就被触发。同时特别设计的电子补偿线路能补偿高温环境和器 件老化带来的变化，无需人工调节，可在恶劣环境下连续工作稳定、可靠。2.3.3液压系统液压系统的作用为通过改变压强增大作用力。一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力原件、执行元件、辅助元件和液压轴。一个液压系统的好坏取决于系统设计的合理性、系统元件性能的 优劣和系统的污染防护处理，而最后一点尤为重要。近年来我国国内液压技术有很大的提高，不再
8、单纯的使用国外的液压技术进行加工。2.3.4电机正反转电机正反转原理：三相电机改变相序也就是改变了旋转磁场的方向电机正反转连接图：FU5个,数字呈输出点7个。从实用性的角度考虑应选择S7- 200作为主控制器CPU模板应选择根据控制要求本设计只需要数字虽控制，不需要模拟虽控制，共需要数字虽输入点CPU224CPU224集成了 14点输入和0点输出共有24点数字虽I/O。它可连接7个扩展模块 最大扩展至168 点数字虽I/O或35路模拟虽I/O CPU224有13KB程序和数据存储空间、6个独立的30kHz高速计数 器“ 2路独立的20kHz高速脉冲输出 具有PID控制器。CPU224配有1个R
9、S-485通信编程口 具有PPI通信、MPI通信和自由方式通信能力，是具有较强控制能力的小型控制器。2.5系统的I/O配置输入：I0.0启动按钮10.1 S1检测有无等待轧件10.2 S2仿真轧握是否正在轧制高电平表示正在轧制（高t低表示全部通过孔握）10.3 S3仿真是否完全回到轧腿右侧（高t低表示完全回到轧規右侧）10.4 停止按钮输岀：QO.O M1 B动Q0.1 M2左转Q0.2 M3正转（左转）Q0.3 M3反转（右转）Q0.4电磁液压阀丫2左侧翘起Q0.5打开轧件扌半板（电磁铁动作）Q0.6轧制次数通过亮灯个数控制2.6梯形图程序设计Network 1Network TitleNe
10、twork. CommentI00QO.OIIPl1N elwork 2100Q01 由CON判断是否轧3吹M3正转3秒M2M3停转，电磁 液压阀丫2翘起JS 后M3反转按下停止按钮I0.4S3高电平轧件正在轧制，低 电平时轧件通过.断开丫2，M3停转1S后M2，M3正转3、课程设计总结1）PLC设计重点就在于梯形图的设计，需要有很巧妙的设计方法，虽然以前也试看设计过类似的梯形 图，但我觉的设计出一个好的梯形图并不是一件简单的事；有好多的东西 只有我们去试肴做了，才能真正的掌 握，只学习理论有些东西是很难理解的，更谈不上掌握。2）当程序出错时，要多观察、对错误重复n次，估计是由什么原因引起的，
11、从电路整体来看、分析可能是什么错误，再缩小范围。如果实再找不出来，就出去吹吹风吧不能急于求成，但不要放 奔；要保持你的头脑清醒。3）在设计过程中，总是遇到这样或那样的问题。有时发现一个问题的时候，需要做大虽的工作，花大虽 的时间才能解决。自然而然，我的耐心便在其中建立起来了。为以后的工作积累了经验，增强了信心。所谓实习，就是让我们通过实践，通过自己实际动手动脑来将自己所学融汇贯通并进一步实现创新。通 过这次课程设计，让我收获很多。首先，通过这一次的课程设计，所学的基本理论得到了一步巩固和加深，让我对自己所学的基本概念和基本如识有了更深层次的了解，如道了原来所 学的知识是可以利用在各种场合-只要你有心去发现-去观察-你会看到其实在我么日常生活中处处有着课本上那些如识的影子。这次课程设计过程中，是三个人一组，我们通过与同 学们的激烈讨论和相互探讨，一步一步从初始方案到最佳方案将团结合作的精神发挥的淋漓尽致，感受到了 团队的力虽。最后通过这次课程设计，是我们对包装机械手的工作原理以及机构选型、运动方案的确定逬行运 动分析有了较为深刻的了解这都将为我以后参加工作实践打下了基础同时也激发了我的兴趣，原来 PLC设计也并不是那么枯燥的，它自有它动人之処让你印象深刻-同时在课程设计的过程中也存在不足之处，例如发现自己平常的学习还
