plc課程設計--基于plc的自控軋鋼機的控制系統(tǒng)

1、<p>　　題目： 控制系統(tǒng) </p><p>　　課程名稱：工廠電氣控制及PLC課程設計</p><p>　　院部名稱： 機電工程學院 </p><p>　　專業(yè)： 電氣工程及其自動化 </p><p><b>　　班級：</b></

2、p><p>　　學生姓名： </p><p>　　學號： </p><p>　　課程設計地點： </p><p>　　課程設計學時： </p><p>　　指導教師：

3、 </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要Ⅱ</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　1.1 相關背景知識1</p><p>　　1.2 課程設計的目的1&

4、lt;/p><p>　　1.3 課程設計的要求1</p><p>　　1.4 課程設計的任務2</p><p>　　第二章 軋鋼機的控制系統(tǒng)4</p><p>　　2.1 軋鋼機整體框架4</p><p>　　2.2 軋鋼機的工作過程4</p><p>　　2.3 控制方案及流程圖5&l

5、t;/p><p>　　2.4 軋鋼機的主電路控制6</p><p>　　第三章軋鋼機控制系統(tǒng)PLC硬件設計7</p><p>　　3.1 PLC硬件結構7</p><p>　　3.2控制系統(tǒng)I/O地址分配7</p><p>　　3.3控制系統(tǒng)接線圖8</p><p>　　3.4 PLC的機

6、型及I/O模塊的型號 8</p><p>　　3.5系統(tǒng)的I/O配置8</p><p>　　第四章 軋鋼機控制系統(tǒng)PLC軟件設計9</p><p>　　4.1 PLC軟件結構.9</p><p>　　4.2 梯形圖設計10</p><p>　　4.3 基本PLC語句對應指令12</p>

7、<p>　　4.4 系統(tǒng)調試 13</p><p>　　第五章 課程設計總結16</p><p><b>　　參考文獻17</b></p><p>　　基于PLC的自控軋鋼機的控制系統(tǒng)</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著科學技

8、術的發(fā)展，電氣控制技術在各領域，特別在機電控制領域取得了長足的發(fā)展，也得到了越來越多的應用。可編程控制器PLC是以微處理器為基礎，綜合了計算機技術、半導體技術、自動控制技術、數(shù)字技術和網(wǎng)絡通信技術發(fā)展起來的一種通用工業(yè)自動控制裝置。PLC的一般特點：抗干擾能力強，可靠性極高、編程簡單方便、使用方便、維護方便、設計、施工、調試周期短、易于實現(xiàn)機電一體化。其總的發(fā)展趨勢是：高功能、高速度、高集成度、大容量、小體積、低成本、通信組網(wǎng)能力強。軋

9、鋼機控制系統(tǒng)就是采用PLC為控制核心的自動控制系統(tǒng)。應用此控制系統(tǒng)能顯著提高勞動效率，減少勞動強度。可編程控制器PLC以其可靠性高、靈活性強、使用方便的優(yōu)勢，迅速占領了工業(yè)控制領域。</p><p>　　關鍵詞： PLC、自動、控制、軋鋼</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　1.1相關背景知識

10、</b></p><p>　　隨著科學技術的不斷發(fā)展，自動控制技術在我國的日新月異，繼電器控制系統(tǒng)已跟不上時代的發(fā)展要求，取而代之的是可編程控制器，以PLC構成的自動控制軋鋼機系統(tǒng)已在工業(yè)中廣泛應用。</p><p>　　可編程控制器是在繼電器控制的基礎上逐漸發(fā)展起來的以微處理器為核心，集微電子技術、自動化技術、計算機技術、通信技術為一體，以工業(yè)自動化控制為目標的新型控制裝置，

11、目前已在工業(yè)、農業(yè)、商業(yè)、交通運輸領域得到廣泛應用，成為各行業(yè)的通用控制核心產品。正在向更加可靠、操作簡單、通用性強、價格低廉的方向發(fā)展，使自動控制實現(xiàn)起來更容易。在一般的工業(yè)制造廠常設置軋鋼機,鋼材用于高樓大廈的建筑，由于當前可編程序控制器(PLC)技術已日趨成熟,因而考慮利用它來實現(xiàn)軋鋼控制。</p><p>　　1.2課程設計的目的</p><p>　　通過對軋鋼機的結構和工作過程的

12、調查研究，使學生明確生產工藝對電氣控制提出的各項要求。根據(jù)這些要求，進行基本的原理設計、工藝設計和操作設計，使學生在課程設計的全過程中，進一步明確設計任務中的各項要求，建立課程設計工作的整體概念，從工程環(huán)境、實現(xiàn)手段和操作方式的各個環(huán)節(jié)入手來設計控制程序，通過不斷的調試和完善程序設計，最終能夠滿足這些要求。</p><p>　?。?）了解軋鋼機控制裝置的設計方法、步驟和設計原則。</p><p

13、>　?。?）學以致用，鞏固書本知識。通過訓練，使學生初步設計具有電氣控制裝置的能力，從而培養(yǎng)學生獨立工作和創(chuàng)造的能力。</p><p>　?。?）進行一次工程技術的基本訓練。培養(yǎng)學生查閱書籍、參考資料、產品手冊、工具書的能力，上網(wǎng)查詢信息的能力，運用計算機進行工程繪圖的能力，編制技術文件的能力等，從而提高學生解決實際工程技術問題的能力。</p><p>　　1.3課程設計的要求<

14、;/p><p>　?。?）了解軋鋼機控制裝置的機構與工作過程。</p><p>　　（2）認真分析課題的控制要求，并進行工藝流程分析，畫出工藝流程圖。</p><p>　?。?）確定控制方案，設計軋鋼機控制裝置的主電路。</p><p>　?。?）應用PLC設計電氣控制裝置的控制程序?？煞譃?個步驟：</p><p>　　

15、①選擇PLC的機型及I/O模塊的型號，進行系統(tǒng)配置并校驗主機的電源負載能力；</p><p>　?、诟鶕?jù)工藝流程圖繪制順序功能圖；</p><p>　?、哿谐鯬LC的I/O分配表，畫出PLC的I/O接線圖；</p><p>　?、茉O計梯形圖并進行必要的注釋；</p><p>　?、葺斎氤绦虿⑦M行室內調試及模擬運行。</p>&l

16、t;p>　?。?）選擇電氣元件的型號和規(guī)格，列出電氣元件明細表。選擇電氣元件時，應優(yōu)先選用優(yōu)質新產品。</p><p>　?。?）繪制正式圖樣，要求用計算機繪圖軟件繪制電氣控制電路圖，用STEP 7-Micro/Win32編程軟件編寫梯形圖。要求圖幅選擇合理，圖、字體排列整齊，圖樣應按電氣控制圖國家標準有關規(guī)定繪制。</p><p>　?。?）闡明設計任務及設計過程，附上設計過程中有

17、關計算及說明，說明操作過程，附上所有的圖表、所用參考資料的出處，全文要求文字通順、簡練，字跡端正、整潔。</p><p>　　1.4課程設計的任務</p><p><b>　　1.4.1控制要求</b></p><p>　　所設計的電路實現(xiàn)的功能：</p><p>　　當啟動開關SD接通，電機接通電源且電機M2運行，傳送

18、鋼板，檢測傳送帶上有無鋼板的傳感器S1的信號，按下按鈕S1，表示有鋼板，且電機M1運行，延時4秒，Y1給一個向下壓力量（C亮），且電機M3正轉（MZ燈亮），檢測傳送帶上鋼板到位后的傳感器S2的信號，按下按鈕S2，表示鋼板到位，且電機M3反轉（MF燈亮），延時4秒，Y1給兩個向下壓力量（C、B亮），延時4秒，Y1給三個向下壓力量（C、B、A亮）電機M3正轉（MZ燈亮）。檢測傳送帶上鋼板到位后的傳感器S2的信號，按下按鈕S2，表示鋼板到位，

19、電磁閥YU1動作（YU1燈亮）送走鋼板。延時5秒后，A、B、C燈及電機M1、YU1復位（即停止工作）。</p><p><b>　　1.4.2系統(tǒng)分析</b></p><p>　　為了實現(xiàn)上述要求，首先列出PLC的I/O分配表，并畫出PLC的I/O接線圖，然后選擇PLC的機型及I/O模塊的型號，進行系統(tǒng)配置并校驗主機的電源負載能力。</p><p&

20、gt;　　根據(jù)控制要求，編寫梯形圖及語句表，調試程序直到準確無誤。</p><p><b>　　1.4.3硬件設計</b></p><p>　?。?）采用模塊化程序結構設計硬件。</p><p>　　（2）列出PLC的I/O分配表，并畫出PLC的I/O接線圖；</p><p>　?。?）選擇PLC的機型及I/O模塊的型號

21、，進行系統(tǒng)配置并校驗主機的電源負載能力；</p><p><b>　　1.4.4軟件設計</b></p><p>　?。?）采用模塊化程序結構設計軟件，首先將整個軟件分成若干功能模塊；</p><p>　?。?）編寫控制系統(tǒng)的邏輯關系圖；</p><p>　?。?）繪制各種電路圖；</p><p>

22、;　?。?）編制PLC程序并進行模擬調試；</p><p><b>　　（5）現(xiàn)場調試；</b></p><p>　　（6）編寫技術文件并現(xiàn)場試運行 </p><p>　　第二章 軋鋼機的控制系統(tǒng)</p><p>　　2.1軋鋼機整體框架</p><p>　　下圖2.1為控制系統(tǒng)的整體結構：&l

23、t;/p><p><b>　　圖2.1</b></p><p>　　2.2軋鋼機的工作過程 </p><p>　　當啟動開關SD接通，電機接通電源且電機M2運行，傳送鋼板，檢測傳送帶上有無鋼板的傳感器S1的信號，按下按鈕S1，表示有鋼板，且電機M1運行，延時4秒，Y1給一個向下壓力量（C亮），且電機M3正轉（MZ燈亮），檢測傳送帶上鋼板到位后的傳感

24、器S2的信號，按下按鈕S2，表示鋼板到位，且電機M3反轉（MF燈亮），延時4秒，Y1給兩個向下壓力量（C、B亮），延時4秒，Y1給三個向下壓力量（C、B、A亮）電機M3正轉（MZ燈亮）。檢測傳送帶上鋼板到位后的傳感器S2的信號，按下按鈕S2，表示鋼板到位，電磁閥YU1動作（YU1燈亮）送走鋼板。延時5秒后，A、B、C燈及電機M1、YU1復位（即停止工作）。如圖2.2所示。</p><p><b>　　圖

25、2.2</b></p><p>　　2.3控制方案及流程圖 </p><p>　　下圖2.3為本軋鋼機控制設計方案的流程圖：</p><p><b>　　圖2.3</b></p><p>　　2.4 軋鋼機的主電路控制</p><p>　　下圖2.4為軋鋼機控制系統(tǒng)的主電路部分：<

26、;/p><p><b>　　圖2.4</b></p><p>　　第三章 軋鋼機控制系統(tǒng)PLC硬件設計</p><p>　　3.1 PLC硬件結構</p><p>　　下圖3.1為PLC硬件的邏輯結構圖：</p><p><b>　　圖3.1</b></p><

27、;p>　　3.2控制系統(tǒng)I/O地址分配 </p><p>　　根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，控制系統(tǒng)應具備的輸入/輸出點數(shù)、名稱、代碼及地址編號如表3.2所示。</p><p>　　表3.2 I/O地址分配表</p><p>　　3.3控制系統(tǒng)接線圖</p><p>　　下圖3.3為PLC的接線圖：</p><p><

28、;b>　　圖3.3</b></p><p>　　3.4 PLC的機型及I/O模塊的型號 </p><p>　　根據(jù)控制要求，本設計只需要數(shù)字量控制，不需要模擬量控制，共需要數(shù)字量輸入點三個，數(shù)字量輸出點七個。從實際性地角度應選擇S7——200作為主控制器。CPU模塊應選擇CPU224。CPU224集成了14點輸入/10點輸出，共有24點數(shù)字量I/O。它

29、可連接7個擴展模塊，最大擴展至168點數(shù)字量I/O或35路模擬量I/O。CPU224有13KB程序和數(shù)據(jù)存儲空間、6個獨立的30Hz高速計數(shù)器、2路獨立的20Hz高速脈沖輸出，具有PID控制器。CPU224配有1個RS——485通信編程口，具有PPI通信、MPI通信和自由方式通信能力，是具有較強控制能力的小型控制器。</p><p>　　3.5 系統(tǒng)的I/O配置</p><p>　　輸入：

30、I0.0 SD 啟動、停止開關 輸出：Q0.1 M1 啟動</p><p>　　I0.1 S1 檢測有無軋件 Q0.2 M2 通電 </p><p>　　I0.2 S2 檢測有無軋件到達 Q0.3 A 三次壓力量</p><p>　　Q0.4 B 兩次壓力

31、量</p><p>　　Q0.5 C 一次壓力量</p><p>　　Q0.6 MZ 電機3正轉</p><p>　　Q0.7 MF 電機3反轉</p><p>　　Q1.0 YU1 打開電磁閥</p><p>　　第四章 軋鋼機控制系統(tǒng)PLC軟件設計</p><p

32、>　　4.1 PLC軟件結構</p><p>　　在可編程序控制中，PLC的軟件分為兩大部分：</p><p>　　1、系統(tǒng)監(jiān)控程序：用于控制可編程控制器本身的運行。主要由管理程序、用戶指令解釋程序和標準程序模塊，系統(tǒng)調用。</p><p>　　2、用戶程序：它是由可編程序控制器的使用者編制的，用于控制被控裝置的運行。</p><p>

33、　　PLC的工作方式：采用循環(huán)掃描方式。在PLC處于運行狀態(tài)時，從內部處理、通信操作、程序輸入、程序執(zhí)行、程序輸出，一直循環(huán)掃描工作。</p><p>　　由于PLC是掃描工作過程，在程序執(zhí)行階段即使輸入發(fā)生了變化，輸入狀態(tài)映象寄存器的內容也不會變化，要等到下一周的輸入處理階段才能改變。循環(huán)掃描過程如下圖3.1所示：</p><p><b>　　圖4.1</b><

34、;/p><p><b>　　4.2梯形圖設計</b></p><p>　　4.3基本PLC語句對應指令</p><p><b>　　4.4系統(tǒng)調試</b></p><p>　　根據(jù)電氣接線圖安裝接線，用編程工具將用戶程序輸入計算機，經(jīng)過反復編輯、編譯、下載、調試、運行、直至運行成功。</p>

35、<p>　　調試結果如下圖所示：</p><p>　　1、按下啟動/停止開關SD，電機接通電源且電機M2運行，傳送鋼板。</p><p>　　2、檢測傳送帶上有無鋼板的傳感器S1的信號，按下按鈕S1，表示有鋼板</p><p><b>　　且電機M1運行。</b></p><p>　　3、時間繼電器延時4秒

36、后，Y1給一個向下壓力量（即C亮），且電機M3正轉（即MZ燈亮）</p><p>　　4、檢測傳送帶上鋼板到位后的傳感器S2的信號，按下按鈕S2，表示鋼板到位，且電機M3反轉（MF燈亮），延時4秒，Y1給兩個向下壓力量（CB亮），</p><p>　　5、延時4秒，Y1給三個向下壓力量（C、B、A亮）電機M3正轉（MZ燈亮）。</p><p>　　6、檢測傳送帶上鋼

37、板到位后的傳感器S2的信號，按下按鈕S2，表示鋼板到位，電磁閥YU1動作（YU1燈亮）送走鋼板。</p><p>　　7、延時5秒后，A、B、C燈及電機M1、YU1復位（即停止工作）。</p><p>　　第四章 課程設計總結</p><p>　　兩周的課程設計時間很快就過去了，自己的小設計最終得以完善，當看到自己設計的東西演示成功的時候，一種小小的成就感油然而生。

38、下面就是我對本次設計的一點心得體會。</p><p>　　本次課程設計安排在專業(yè)課程學習之后、畢業(yè)設計之前，內容涉及主要專業(yè)課程和一些專業(yè)基礎課程，是具有專業(yè)性和綜合性地課程設計，通過本次課程設計使我進一步熟悉了PLC的編程方法以及利用梯形圖編程的一些技巧。對于梯形圖的編制首先要熟悉控制設備的方法以及控制的過程，明白其中的關鍵所在。其次要仔細研究設備的控制過程，耐心的理清每一步的控制目的，畫出程序的流程圖。最后就

39、是進行程序的編寫。編寫完成的程序要反復進行調試，找出程序中存在的漏洞，再對程序中的不足進行修改。在滿足控制要求的前提下盡量簡化程序。</p><p>　　設計過程中通過老師的指導與幫助，我樹立正確的設計思想，學習和掌握了PLC梯形圖設計的基本方法，逐漸培養(yǎng)獨立分析和解決問題的能力及解決實際工程設計的基本技能，學習查閱資料的技能。雖然順利的完成了課程設計，但我明顯的感覺到自己知識的不足和實際能力的欠缺，今后一定會繼

40、續(xù)努力學習有關知識不斷充實自己。</p><p>　　這次設計鍛煉了我們獨立分析問題，解決問題的能力。學會了如何將抽象的問題、概念用實際的東西來實現(xiàn)。從一開始的猶豫、迷茫到現(xiàn)在的堅定、果斷，這個轉變的過程讓我受益匪淺。遇到問題時，有效的解決方法固然是重要的，但如果只停留在“紙上談兵”卻躊躇不前的話，問題是永遠也解決不了的，方法只有試過了才知道好不好，行不行。畢竟“言辭只是樹葉，行動才是果實”。這一點在我們編寫程序

41、的過程中體會得尤為深刻。</p><p>　　這次設計實驗終于順利完成了，在設計中遇到了好多程序問題，最后在老師和同學的幫助下，終于迎刃而解。同時，在老師和老師同學的身上我學到了很多實用的知識，最后，想給過我?guī)椭乃欣蠋熀屯瑢W表示衷心的感謝。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 陳建明.《電氣控制與PLC

42、應用》，電子工業(yè)出版社 2007</p><p>　　[2] 鄧則名.《電氣與可編程控制器應用技術》，機械工業(yè)出版社</p><p>　　[3] 郁汗琪.《電氣控制與可編程控制器》，東南大學出版社 2003</p><p>　　[4] 高欽和.《可編程控制器應用技術與設計》，人民郵電出版社 2004</p><p>　　[5] 汪曉平.《

43、PLC可編程控制器系統(tǒng)開發(fā)實例導航》，人民郵電出版社 2004</p><p>　　[6] 電工手冊編寫組.電工手冊，上海人民出版社，1979</p><p>　　[7] 吳作明.工程組態(tài)軟件與PLC應用技術》，北京航空航天大學出版社，2006</p><p>　　[8] 吳中俊 黃永紅<可編程序控制器原理及應用》，機械工業(yè)出版社，2004</p>