軋鋼機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、 信電學(xué)院 課程設(shè)計(jì)說明書 （2014/2015學(xué)年第二學(xué)期）課程名稱： 可編程控制器課程設(shè)計(jì) 題 目： 軋鋼機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專業(yè)班級： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)老師： 設(shè)計(jì)周數(shù)： 設(shè)計(jì)成績： 2015年7月9日目 錄1、 課程設(shè)計(jì)目的22、 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容2 2.1可編程控制器概述22.2課程設(shè)計(jì)正文22.3軋鋼機(jī)電氣控制模版3 2.3.1軋鋼機(jī)簡介3 2.3.2熱金屬探測儀3 2.3.3液壓系統(tǒng)4 2.3.4電機(jī)正反轉(zhuǎn)42.4 設(shè)備選擇42.5 系統(tǒng)的I/O口配置5 2.6梯形圖程序設(shè)計(jì)5 2.7程序流程圖93、 課程設(shè)計(jì)總結(jié)104、 參考文獻(xiàn)111、課程設(shè)計(jì)目的本次課程設(shè)計(jì)的主要任務(wù)

2、如下：1） 了解普通軋鋼機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作過程。2） 弄清有哪些信號需要檢測，寫明各路檢測信號到PLC的輸入通道，包括傳感器的原理、連接方法、信號種類、信號調(diào)理電路、引入PLC的接線以及PLC中的編址。3） 弄清有哪些執(zhí)行機(jī)構(gòu)，寫明從PLC到各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各輸出通道，包括各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的種類和工作機(jī)理，驅(qū)動電路的構(gòu)成，PLC輸出信號的種類和地址。4） 繪制出軋鋼機(jī)電控系統(tǒng)的電路原理圖，編制I/O地址分配表。5） 編制PLC的程序，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室設(shè)備完成系統(tǒng)調(diào)試，在實(shí)驗(yàn)室手動仿真模型上仿真軋鋼機(jī)工作過程的控制。2、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容2.1可編程控制器概述 可編程控制

3、器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程庫的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)?？删幊炭刂破骱喎QPLC，是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)而發(fā)展起來的一種新型、通用的自動控制裝置。2.2課程設(shè)計(jì)正文（1）按下啟動按鈕，上下兩軋輥電機(jī)（主拖動電機(jī)，M1）起動運(yùn)轉(zhuǎn)，軋制方向?yàn)閺挠蚁蜃筌堉啤Ｗ笥覀?cè)軋道電機(jī)（M2和M3）啟動逆時(shí)針運(yùn)轉(zhuǎn)，向左輸送。

4、（2）設(shè)備啟動5秒后，PLC檢測有無等待的軋件，即S1是否有效。若無軋件則一直等待。S1有效信號到來后，PLC通過某一路開出控制電磁鐵動作，打開軋件擋板，讓軋件進(jìn)入軋機(jī)的右側(cè)軌道。（3）待軋件完全進(jìn)入后（設(shè)需時(shí)4秒），釋放電磁鐵，關(guān)閉軋件擋板。（4）軋件在右側(cè)輥道推動下進(jìn)入軋輥下軋制，軋輥間有熱金屬探測儀給出正在軋制的信號，由S2仿真，高電平表示正在軋制。（5）S2由高電平變?yōu)榈碗娖奖硎拒埣呀?jīng)通過軋輥。軋件通過軋輥后PLC控制兩側(cè)輥道停止，電磁液壓閥Y2動作使左側(cè)輥道翹起。（6）1秒后啟動左側(cè)輥道向右輸送。這時(shí)由安裝在上軋輥上方的另一個(gè)熱金屬探測儀給出軋件通過的信號，由另一個(gè)手動開關(guān)S3仿真

5、。（7）S3由高電平變?yōu)榈碗娖奖硎拒埣呀?jīng)完全回到了軋輥右側(cè)。PLC斷開電磁閥Y2電源，并停止左側(cè)輥道運(yùn)轉(zhuǎn)。（8）1秒鐘后左側(cè)輥道放平，啟動左右側(cè)輥道電機(jī)向左輸送，開始下一次軋制。（9）重復(fù)（4）-（8）完成第二次軋制，并準(zhǔn)備好第三次軋制。（10）三次軋制完成后，即熱金屬探測儀輸出由高電平變?yōu)榈碗娖胶?，左?cè)輥道繼續(xù)向左輸送3秒鐘，把軋件送出軋機(jī)。結(jié)束該軋件的軋制過程。（11）回到第二步但不需要5秒的延時(shí)。（12）按下停止按鈕結(jié)束工作。2.3軋鋼機(jī)電氣控制模版2.3.1軋鋼機(jī)簡介軋鋼機(jī)工作原理;軋鋼機(jī)就是在旋轉(zhuǎn)的輥道之間對鋼件進(jìn)行軋制的機(jī)械。軋鋼機(jī)一般包括主要設(shè)備（主機(jī)）和輔助設(shè)備（輔機(jī)）兩大部

6、分。軋鋼機(jī)按照軋輥的數(shù)目分為二輥式、三輥式、四輥式和多輥式，軋鋼機(jī)通常稱為軋機(jī)。軋鋼機(jī)均采用電動機(jī)拖動，當(dāng)軋制過程不要求調(diào)速時(shí)，采用交流電動機(jī)，當(dāng)軋制過程需要調(diào)速時(shí)，采用直流電動機(jī)。軋鋼機(jī)的傳動機(jī)構(gòu)包括：齒輪機(jī)座、減速機(jī)、飛輪、連接軸、連軸節(jié)等部分。軋鋼機(jī)的工作機(jī)座包括：（1） 機(jī)架，在其窗口內(nèi)安裝軋輥的軸承。（2） 軋輥，軋件在其間進(jìn)行壓縮。（3） 軋輥軸承。（4） 軋輥調(diào)整機(jī)構(gòu)，用來調(diào)整軋輥間的距離。（5） 導(dǎo)衛(wèi)裝置，用來保持軋件的進(jìn)出口方向。（6） 軋座，機(jī)架固定在軋座上，軋座固定在基礎(chǔ)上。2.3.2熱金屬探測儀熱金屬探測儀屬于光電檢測裝置，用于識別熱金屬運(yùn)動的前沿及方向。熱金屬探測儀包

7、括光電檢測線路，電子開關(guān)比較輸出線路和電子補(bǔ)償線路。熱金屬探測儀的工作原理：透鏡將被測物體發(fā)出的紅外線熱輻射傳送到光電轉(zhuǎn)換線路轉(zhuǎn)換成電信號并放大后送至電子開關(guān)比較線路，當(dāng)輻射量達(dá)到觸發(fā)點(diǎn)時(shí)（可自行設(shè)置不同溫度觸發(fā)點(diǎn)，調(diào)節(jié)最佳溫度），電子開關(guān)輸出線路就被觸發(fā)。同時(shí)特別設(shè)計(jì)的電子補(bǔ)償線路能補(bǔ)償高溫環(huán)境和器件老化帶來的變化，無需人工調(diào)節(jié)，可在惡劣環(huán)境下連續(xù)工作穩(wěn)定、可靠。2.3.3液壓系統(tǒng) 液壓系統(tǒng)的作用為通過改變壓強(qiáng)增大作用力。一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)由五個(gè)部分組成，即動力原件、執(zhí)行元件、輔助元件和液壓軸。一個(gè)液壓系統(tǒng)的好壞取決于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性、系統(tǒng)元件性能的優(yōu)劣和系統(tǒng)的污染防護(hù)處理，而最后一點(diǎn)尤為重

8、要。近年來我國國內(nèi)液壓技術(shù)有很大的提高，不再單純的使用國外的液壓技術(shù)進(jìn)行加工。2.3.4電機(jī)正反轉(zhuǎn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)原理：三相電機(jī)改變相序也就是改變了旋轉(zhuǎn)磁場的方向電機(jī)正反轉(zhuǎn)連接圖：2.4設(shè)備選擇根據(jù)控制要求，本設(shè)計(jì)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(diǎn)5個(gè)，數(shù)字量輸出點(diǎn)7個(gè)。從實(shí)用性的角度考慮應(yīng)選擇S7200作為主控制器。CPU模板應(yīng)選擇CPU224。CPU224集成了14點(diǎn)輸入/10點(diǎn)輸出，共有24點(diǎn)數(shù)字量I/O。它可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至168點(diǎn)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(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器、2路獨(dú)立的20kHz高

9、速脈沖輸出，具有PID控制器。CPU224配有1個(gè)RS485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。2.5系統(tǒng)的I/O配置輸入：I0.0 啟動按鈕I0.1 S1檢測有無等待軋件I0.2 S2仿真軋輥是否正在軋制高電平表示正在軋制（高低表示全部通過軋輥）I0.3 S3仿真是否完全回到軋輥右側(cè)（高低表示完全回到軋輥右側(cè)）I0.4 停止按鈕輸出：Q0.0 M1啟動Q0.1 M2左轉(zhuǎn)Q0.2 M3正轉(zhuǎn)（左轉(zhuǎn)）Q0.3 M3反轉(zhuǎn)（右轉(zhuǎn)）Q0.4 電磁液壓閥

10、Y2左側(cè)翹起Q0.5 打開軋件擋板（電磁鐵動作）Q0.6 軋制次數(shù)通過亮燈個(gè)數(shù)控制2.6 梯形圖程序設(shè)計(jì)2.7程序流程圖按下啟動按鈕I0.0主電機(jī)M1啟動，M2、M3正轉(zhuǎn)5秒延時(shí) 由S1檢測有無軋件等待 N Y開軋件擋板，4秒后自動關(guān)閉 S3高電平變?yōu)闉榈碗娖綍r(shí)，由C0判斷是否軋3次 NM2、M3停轉(zhuǎn)，電磁液壓閥Y2翹起，1S后M3反轉(zhuǎn) M3正轉(zhuǎn)3秒 Y按下停止按鈕I0.4S3高電平軋件正在軋制，低電平時(shí)軋件通過，斷開Y2，M3停轉(zhuǎn)1S后M2，M3正轉(zhuǎn)3、課程設(shè)計(jì)總結(jié)1）PLC設(shè)計(jì)重點(diǎn)就在于梯形圖的設(shè)計(jì)，需要有很巧妙的設(shè)計(jì)方法，雖然以前也試著設(shè)計(jì)過類似的梯形圖，但我覺的設(shè)計(jì)

11、出一個(gè)好的梯形圖并不是一件簡單的事；有好多的東西，只有我們?nèi)ピ囍隽?，才能真正的掌握，只學(xué)習(xí)理論有些東西是很難理解的，更談不上掌握。 2）當(dāng)程序出錯時(shí)，要多觀察、對錯誤重復(fù)n次，估計(jì)是由什么原因引起的，從電路整體來看、分析可能是什么錯誤，再縮小范圍。如果實(shí)再找不出來，就出去吹吹風(fēng)吧，不能急于求成，但不要放棄；要保持你的頭腦清醒。 3）在設(shè)計(jì)過程中，總是遇到這樣或那樣的問題。有時(shí)發(fā)現(xiàn)一個(gè)問題的時(shí)候，需要做大量的工作，花大量的時(shí)間才能解決。自然而然，我的耐心便在其中建立起來了。為以后的工作積累了經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)了信心。所謂實(shí)習(xí)，就是讓我們通過實(shí)踐，通過自己實(shí)際動手動腦來將自己所學(xué)融匯

12、貫通并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新。通過這次課程設(shè)計(jì)，讓我收獲很多。首先，通過這一次的課程設(shè)計(jì)， 所學(xué)的基本理論得到了一步鞏固和加深，讓我對自己所學(xué)的基本概念和基本知識有了更深層次的了解，知道了原來所學(xué)的知識是可以利用在各種場合，只要你有心去發(fā)現(xiàn)，去觀察，你會看到其實(shí)在我么日常生活中處處有著課本上那些知識的影子。這次課程設(shè)計(jì)過程中，是三個(gè)人一組，我們通過與同學(xué)們的激烈討論和相互探討，一步一步從初始方案到最佳方案，將團(tuán)結(jié)合作的精神發(fā)揮的淋漓盡致，感受到了團(tuán)隊(duì)的力量。 最后通過這次課程設(shè)計(jì)，是我們對包裝機(jī)械手的工作原理以及機(jī)構(gòu)選型、運(yùn)動方案的確定進(jìn)行運(yùn)動分析有了較為深刻的了解，這都將為我以后參加工作實(shí)踐打下了基礎(chǔ)，同時(shí)也激發(fā)了我的興趣，原來PLC設(shè)計(jì)也并不是那么枯燥的，它自有它動人之處讓你印象深刻。同時(shí)在課程設(shè)計(jì)的過程中也存在不足之處，例如發(fā)現(xiàn)自己平常的學(xué)習(xí)還存在很多的漏洞，在合作過程中與同學(xué)之間也存在一些意見不合之處，有時(shí)處理得也不是很恰當(dāng)。我們設(shè)定最優(yōu)方案也存在不足，這些都說明我們還有很多需要改進(jìn)和提升的地方。本次課程設(shè)計(jì)由于自身水平有限和時(shí)間較為倉促，望老師給予指正。4、參考文獻(xiàn)可編程控制器原理與應(yīng)用 主編：周惠文 電子工業(yè)出版社 北京，2007.8 可編程控制器原理與應(yīng)用  主編：涂明武 北京航空航天出版