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成績題目:控制系統(tǒng)課程名稱:工廠電氣控制及PLC課程設(shè)計院部名稱:機(jī)電工程學(xué)院專業(yè):電氣工程及其自動化班級:學(xué)生姓名:學(xué)號:課程設(shè)計地點:課程設(shè)計學(xué)時:指導(dǎo)教師:金陵科技學(xué)院教務(wù)處制-PAGE10-目錄摘要 Ⅱ第一章緒論 11.1相關(guān)背景知識 11.2課程設(shè)計的目的 11.3課程設(shè)計的要求 11.4課程設(shè)計的任務(wù) 2第二章軋鋼機(jī)的控制系統(tǒng) 42.1軋鋼機(jī)整體框架 42.2軋鋼機(jī)的工作過程 42.3控制方案及流程圖 52.4軋鋼機(jī)的主電路控制 6第三章軋鋼機(jī)控制系統(tǒng)PLC硬件設(shè)計 73.1PLC硬件結(jié)構(gòu) 73.2控制系統(tǒng)I/O地址分配 73.3控制系統(tǒng)接線圖 83.4PLC的機(jī)型及I/O模塊的型號 83.5系統(tǒng)的I/O配置 8第四章軋鋼機(jī)控制系統(tǒng)PLC軟件設(shè)計 94.1PLC軟件結(jié)構(gòu). 94.2梯形圖設(shè)計 104.3基本PLC語句對應(yīng)指令 124.4系統(tǒng)調(diào)試 13第五章課程設(shè)計總結(jié) 16參考文獻(xiàn) 17基于PLC的自控軋鋼機(jī)的控制系統(tǒng)摘要隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,電氣控制技術(shù)在各領(lǐng)域,特別在機(jī)電控制領(lǐng)域取得了長足的發(fā)展,也得到了越來越多的應(yīng)用??删幊炭刂破鱌LC是以微處理器為基礎(chǔ),綜合了計算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、自動控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)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(qiáng),可靠性極高、編程簡單方便、使用方便、維護(hù)方便、設(shè)計、施工、調(diào)試周期短、易于實現(xiàn)機(jī)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(qiáng)。軋鋼機(jī)控制系統(tǒng)就是采用PLC為控制核心的自動控制系統(tǒng)。應(yīng)用此控制系統(tǒng)能顯著提高勞動效率,減少勞動強(qiáng)度??删幊炭刂破鱌LC以其可靠性高、靈活性強(qiáng)、使用方便的優(yōu)勢,迅速占領(lǐng)了工業(yè)控制領(lǐng)域。關(guān)鍵詞:PLC、自動、控制、軋鋼第一章緒論1.1相關(guān)背景知識隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,自動控制技術(shù)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(gòu)成的自動控制軋鋼機(jī)系統(tǒng)已在工業(yè)中廣泛應(yīng)用。可編程控制器是在繼電器控制的基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展起來的以微處理器為核心,集微電子技術(shù)、自動化技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)為一體,以工業(yè)自動化控制為目標(biāo)的新型控制裝置,目前已在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、交通運輸領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,成為各行業(yè)的通用控制核心產(chǎn)品。正在向更加可靠、操作簡單、通用性強(qiáng)、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(shè)置軋鋼機(jī),鋼材用于高樓大廈的建筑,由于當(dāng)前可編程序控制器(PLC)技術(shù)已日趨成熟,因而考慮利用它來實現(xiàn)軋鋼控制。1.2課程設(shè)計的目的通過對軋鋼機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作過程的調(diào)查研究,使學(xué)生明確生產(chǎn)工藝對電氣控制提出的各項要求。根據(jù)這些要求,進(jìn)行基本的原理設(shè)計、工藝設(shè)計和操作設(shè)計,使學(xué)生在課程設(shè)計的全過程中,進(jìn)一步明確設(shè)計任務(wù)中的各項要求,建立課程設(shè)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(shè)計控制程序,通過不斷的調(diào)試和完善程序設(shè)計,最終能夠滿足這些要求。(1)了解軋鋼機(jī)控制裝置的設(shè)計方法、步驟和設(shè)計原則。(2)學(xué)以致用,鞏固書本知識。通過訓(xùn)練,使學(xué)生初步設(shè)計具有電氣控制裝置的能力,從而培養(yǎng)學(xué)生獨立工作和創(chuàng)造的能力。(3)進(jìn)行一次工程技術(shù)的基本訓(xùn)練。培養(yǎng)學(xué)生查閱書籍、參考資料、產(chǎn)品手冊、工具書的能力,上網(wǎng)查詢信息的能力,運用計算機(jī)進(jìn)行工程繪圖的能力,編制技術(shù)文件的能力等,從而提高學(xué)生解決實際工程技術(shù)問題的能力。1.3課程設(shè)計的要求(1)了解軋鋼機(jī)控制裝置的機(jī)構(gòu)與工作過程。(2)認(rèn)真分析課題的控制要求,并進(jìn)行工藝流程分析,畫出工藝流程圖。(3)確定控制方案,設(shè)計軋鋼機(jī)控制裝置的主電路。(4)應(yīng)用PLC設(shè)計電氣控制裝置的控制程序。可分為5個步驟:①選擇PLC的機(jī)型及I/O模塊的型號,進(jìn)行系統(tǒng)配置并校驗主機(jī)的電源負(fù)載能力;②根據(jù)工藝流程圖繪制順序功能圖;③列出PLC的I/O分配表,畫出PLC的I/O接線圖;④設(shè)計梯形圖并進(jìn)行必要的注釋;⑤輸入程序并進(jìn)行室內(nèi)調(diào)試及模擬運行。(5)選擇電氣元件的型號和規(guī)格,列出電氣元件明細(xì)表。選擇電氣元件時,應(yīng)優(yōu)先選用優(yōu)質(zhì)新產(chǎn)品。(6)繪制正式圖樣,要求用計算機(jī)繪圖軟件繪制電氣控制電路圖,用STEP7-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(yīng)按電氣控制圖國家標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)規(guī)定繪制。(7)闡明設(shè)計任務(wù)及設(shè)計過程,附上設(shè)計過程中有關(guān)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。1.4課程設(shè)計的任務(wù)1.4.1控制要求所設(shè)計的電路實現(xiàn)的功能:當(dāng)啟動開關(guān)SD接通,電機(jī)接通電源且電機(jī)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(jī)M1運行,延時4秒,Y1給一個向下壓力量(C亮),且電機(jī)M3正轉(zhuǎn)(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(jī)M3反轉(zhuǎn)(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(jī)M3正轉(zhuǎn)(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(jī)M1、YU1復(fù)位(即停止工作)。1.4.2系統(tǒng)分析為了實現(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(jī)型及I/O模塊的型號,進(jìn)行系統(tǒng)配置并校驗主機(jī)的電源負(fù)載能力。根據(jù)控制要求,編寫梯形圖及語句表,調(diào)試程序直到準(zhǔn)確無誤。1.4.3硬件設(shè)計(1)采用模塊化程序結(jié)構(gòu)設(shè)計硬件。(2)列出PLC的I/O分配表,并畫出PLC的I/O接線圖;(3)選擇PLC的機(jī)型及I/O模塊的型號,進(jìn)行系統(tǒng)配置并校驗主機(jī)的電源負(fù)載能力;1.4.4軟件設(shè)計(1)采用模塊化程序結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件,首先將整個軟件分成若干功能模塊;(2)編寫控制系統(tǒng)的邏輯關(guān)系圖;(3)繪制各種電路圖;(4)編制PLC程序并進(jìn)行模擬調(diào)試;(5)現(xiàn)場調(diào)試;(6)編寫技術(shù)文件并現(xiàn)場試運行第二章軋鋼機(jī)的控制系統(tǒng)2.1軋鋼機(jī)整體框架下圖2.1為控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu):圖2.12.2軋鋼機(jī)的工作過程當(dāng)啟動開關(guān)SD接通,電機(jī)接通電源且電機(jī)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(jī)M1運行,延時4秒,Y1給一個向下壓力量(C亮),且電機(jī)M3正轉(zhuǎn)(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(jī)M3反轉(zhuǎn)(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(jī)M3正轉(zhuǎn)(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(jī)M1、YU1復(fù)位(即停止工作)。如圖2.2所示。圖2.22.3控制方案及流程圖下圖2.3為本軋鋼機(jī)控制設(shè)計方案的流程圖: 圖2.32.4軋鋼機(jī)的主電路控制下圖2.4為軋鋼機(jī)控制系統(tǒng)的主電路部分:圖2.4第三章軋鋼機(jī)控制系統(tǒng)PLC硬件設(shè)計3.1PLC硬件結(jié)構(gòu)下圖3.1為PLC硬件的邏輯結(jié)構(gòu)圖:圖3.13.2控制系統(tǒng)I/O地址分配 根據(jù)控制系統(tǒng)的要求,控制系統(tǒng)應(yīng)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。表3.2I/O地址分配表序號輸入地址輸入點序號輸出地址輸出點1啟動按鈕SDI0.01電機(jī)M1Q0.12檢測開關(guān)S1I0.12電機(jī)M2Q0.23檢測開關(guān)S2I0.23A燈Q0.34B燈Q0.45C燈Q0.56電機(jī)MZQ0.67電機(jī)MFQ0.78電磁閥YU1Q1.03.3控制系統(tǒng)接線圖下圖3.3為PLC的接線圖:圖3.33.4PLC的機(jī)型及I/O模塊的型號根據(jù)控制要求,本設(shè)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(yīng)選擇S7——200作為主控制器。CPU模塊應(yīng)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。它可連接7個擴(kuò)展模塊,最大擴(kuò)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(qiáng)控制能力的小型控制器。3.5系統(tǒng)的I/O配置輸入:I0.0SD啟動、停止開關(guān)輸出:Q0.1M1啟動I0.1S1檢測有無軋件Q0.2M2通電I0.2S2檢測有無軋件到達(dá)Q0.3A三次壓力量Q0.4B兩次壓力量Q0.5C一次壓力量Q0.6MZ電機(jī)3正轉(zhuǎn)Q0.7MF電機(jī)3反轉(zhuǎn)Q1.0YU1打開電磁閥第四章軋鋼機(jī)控制系統(tǒng)PLC軟件設(shè)計4.1PLC軟件結(jié)構(gòu)在可編程序控制中,PLC的軟件分為兩大部分: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(biāo)準(zhǔn)程序模塊,系統(tǒng)調(diào)用。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。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(nèi)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。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(nèi)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:圖4.14.2梯形圖設(shè)計4.3基本PLC語句對應(yīng)指令4.4系統(tǒng)調(diào)試根據(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(jī),經(jīng)過反復(fù)編輯、編譯、下載、調(diào)試、運行、直至運行成功。調(diào)試結(jié)果如下圖所示:1、按下啟動/停止開關(guān)SD,電機(jī)接通電源且電機(jī)M2運行,傳送鋼板。2、檢測傳送帶上有無鋼板的傳感器S1的信號,按下按鈕S1,表示有鋼板且電機(jī)M1運行。3、時間繼電器延時4秒后,Y1給一個向下壓力量(即C亮),且電機(jī)M3正轉(zhuǎn)(即MZ燈亮)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(jī)M3反轉(zhuǎn)(MF燈亮),延時4秒,Y1給兩個向下壓力量(CB亮),5、延時4秒,Y1給三個向下壓力量(C、B、A亮)電機(jī)M3正轉(zhuǎn)(MZ燈亮)。6、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。7、延時5秒后,A、B、C燈及電機(jī)M1、YU1復(fù)位(即停止工作)。第四章課程設(shè)計總結(jié)兩周的課程設(shè)計時間很快就過去了,自己的小設(shè)計最終得以完善,當(dāng)看到自己設(shè)計的東西演示成功的時候,一種小小的成就感油然而生。下面就是我對本次設(shè)計的一點心得體會。本次課程設(shè)計安排在專業(yè)課程學(xué)習(xí)之后、畢業(yè)設(shè)計之前,內(nèi)容涉及主要專業(yè)課程和一些專業(yè)基礎(chǔ)課程,是具有專業(yè)性和綜合性地課程設(shè)計,通過本次課程設(shè)計使我進(jìn)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(shè)備的方法以及控制的過程,明白其中的關(guān)鍵所在。其次要仔細(xì)研究設(shè)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。最后就是進(jìn)行程序的編寫。編寫完成的程序要反復(fù)進(jìn)行調(diào)試,找出程序中存在的漏洞,再對程序中的不足進(jìn)行修改。在滿足控制要求的前提下盡量簡化程序。設(shè)計過程中通過老師的指導(dǎo)與幫助,我樹立正確的設(shè)計思想,學(xué)習(xí)和掌握了PLC梯形圖設(shè)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(shè)計的基本技能,學(xué)習(xí)查閱資料的技能。雖然順利的完成了課程設(shè)計,但我明顯的感覺到自己知識的不足和實際能力的欠缺,今后一定會繼續(xù)努力學(xué)習(xí)有關(guān)知識不斷充實自己。這次設(shè)計鍛煉了我們獨立分析問題,解決問題的能力。學(xué)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(zhuǎn)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(yuǎn)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的過程中體會得尤為深刻。這次設(shè)計實驗終于順利完成了,在設(shè)計中遇到了好多程序問題,最后在老師和同學(xué)的幫助下,終于迎刃而解。同時,在老師和老師同學(xué)的身上我學(xué)到了很多實用的知識,最后,想給過我?guī)椭乃欣蠋熀屯瑢W(xué)表示衷心的感謝。參考文獻(xiàn)[1]陳建明.《電氣控制與PLC應(yīng)用》,電子工業(yè)出版社2021[2]鄧則名.《電氣與可編程控制器應(yīng)用技術(shù)》,機(jī)械工業(yè)出版社[3]郁汗琪.《電氣控制與可編程控制器》,東南大學(xué)出版社2021[4]高欽和.《可編程控制器應(yīng)用技術(shù)與設(shè)計》,人民郵電出版社2021[5]汪曉平.《PLC可編程控制器系統(tǒng)開發(fā)實例導(dǎo)航》,人民郵電出版社2021[6]電工手冊編寫組.電工手冊,上海人民出版社,1979[7]吳作明.工程組態(tài)軟件與PLC應(yīng)用技術(shù)》,北京航空航天大學(xué)出版社,2021[8]吳中俊黃永紅<可編程序控制器原理及應(yīng)用》,機(jī)械工業(yè)出版社,2021[9]張揚蔡春偉孫明建《S7-200PLC原理與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計》,機(jī)械工業(yè)出版社

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