自動軋鋼機的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計

1、 創(chuàng)新課程設(shè)計報告書題 目 名 稱： 自動軋鋼機的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計 學(xué) 院： 機電工程學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 班 級： 2013級2班 學(xué) 號：姓 名： 指 導(dǎo) 教 師： 2016年12月課程設(shè)計報告書設(shè)計目的課程設(shè)計是教學(xué)和工程實踐的重要結(jié)合點，是學(xué)生畢業(yè)前進行全面、綜合、實踐訓(xùn)練的教學(xué)環(huán)節(jié)，對培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力、創(chuàng)新能力、全面提高教學(xué)質(zhì)量有著重要意義，通過對自動軋鋼機控制系統(tǒng)的工作原理的分析、系統(tǒng)設(shè)計、編程、及上機調(diào)試工作的實踐，了解電器控制系統(tǒng)的一般設(shè)計思路，熟悉和掌握外圍電路系統(tǒng)和軟件設(shè)計的方法，并掌握利用PC對PLC工作狀況進行監(jiān)控的方法。設(shè)計

2、內(nèi)容及功能說明設(shè)計內(nèi)容及功能說明開機時，ABC三個發(fā)光二極管均為OFF，端子第一次接通時，最上面的A燈亮，表示有一個壓下量；第二次接通時，上面和中間的A、B燈亮，表示有兩個壓下量；第三次接通時，A、B、C三燈都亮，表示有三個壓下量；第四次接通時，A、B、C三燈都熄滅，表示軋鋼機復(fù)位；第五次接通時動作同第一次，如此循環(huán)。（1）單周期自動控制。當(dāng)按下啟動按鈕，電機M1、M2運行，傳送鋼板，檢測傳送帶上有無鋼板的傳感器S1有信號（為ON），表示有鋼板，則電機M3正轉(zhuǎn)，S1信號消失（為OFF），檢測傳送帶上鋼板到位，電磁閥Y1動作，電機M3反轉(zhuǎn)。壓力輸出端接通，給出一個下壓量，A燈亮；S2信號消失，S

3、1=ON，電機M3正轉(zhuǎn)；S1信號消失時，S2=ON，電機M3反轉(zhuǎn)，壓力輸出端再次接通，又給出一個下壓量，B燈亮；S2信號消失，S1=ON，電機M3再次正轉(zhuǎn)；第三次S1=0FF時，S2=ON,電機M3反轉(zhuǎn)，壓力輸出端又給出一個下壓量，C燈亮,系統(tǒng)停留4秒，此時進行軋鋼作業(yè)；S2信號消失，S1=ON，電機M3再次正轉(zhuǎn)；第四次S1=0FF時，S2=ON,電機M3反轉(zhuǎn)，壓力輸出端再次接通，A、B、C三燈都熄滅，系統(tǒng)停機，需重新啟動；（2）連續(xù)自動控制。打開啟動開關(guān)，電機M1、M2運行，傳送鋼板。傳送帶上有鋼板時，傳感器S1=ON，電機M3正轉(zhuǎn)；鋼板傳送到位時，S1=0FF時，S2=ON,電磁閥Y1動作

4、，電機M3反轉(zhuǎn)，壓力輸出端接通，給出一個下壓量，A燈亮；S2信號消失，S1=ON，電機M3正轉(zhuǎn)；S1信號消失時，S2=ON，電機M3反轉(zhuǎn)，壓力輸出端，再次接通，又給出一個下壓量，B燈亮；S2信號消失，S1=ON，電機M3再次正轉(zhuǎn)；第三次S1=0FF時，S2=ON,電機M3反轉(zhuǎn)，壓力輸出端又給出一個下壓量，C燈亮,系統(tǒng)停留4秒，此時進行軋鋼作業(yè)。S2信號消失，S1=ON，電機M3再次正轉(zhuǎn)；第四次S1=0FF時，S2=ON,電機M3反轉(zhuǎn)，壓力輸出端再次接通，A、B、C三燈都熄滅，等待3秒，從頭繼續(xù)運行；（3）計數(shù)自動控制。打開啟動開關(guān)，電機M1,M2運行，傳送鋼板。傳送帶上有鋼板時，傳感器S1=O

5、N,電機M3正轉(zhuǎn)；當(dāng)鋼板傳送到位時，S1=OFF,S2=ON,電磁閥Y1動作，電機M3反轉(zhuǎn)，壓力輸出端接通，給一向壓下量A燈亮，S2信號消失，S1=ON,電機M3正轉(zhuǎn)；S1的信號消失時，S2=ON,電機M3反轉(zhuǎn)，壓力輸出端再次接通，又給一向下壓力量，B燈亮；S2信號消失，S1=ON,電機M3再次正轉(zhuǎn)；第三次S1=OFF時，S2=ON,電機M3反轉(zhuǎn)，壓力輸出端又給一向下壓量，C燈亮，S2信號消失，S1=ON,電機M3再次正轉(zhuǎn)；第四次S1=OFF時，S2=ON,電機M3反轉(zhuǎn)，壓力輸出端，再次接通，A,B,C三燈都熄滅，程序計數(shù)一次，等待3秒后，從頭繼續(xù)。計數(shù)達到4次后，程序自動停止。 設(shè)計步驟一、

6、PLC的基本組成PLC的類型繁多，功能和指令系統(tǒng)也不盡相同，但結(jié)構(gòu)與工作原理則大同小異，通常由主機、輸入/輸出接口、電源擴展器接口和外部設(shè)備接口等幾個主要部分組成。PLC的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1 硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)二、硬件設(shè)計根據(jù)控制要求，本設(shè)計有2個檢測信號，S1用于檢測待加工鋼板是否已在傳輸帶上，S2用于檢測待加工鋼板是否到達加工點。S1有效時，M1、M2工作，M3正轉(zhuǎn)。S2有效時，M3反轉(zhuǎn)，Y1動作。軋鋼機需要重復(fù)三次，停機一分鐘，將加工好的鋼板放入加工后鋼板存儲區(qū)，因此需要計數(shù)器和定時器，并且計數(shù)達到預(yù)定值后還要復(fù)位,。結(jié)構(gòu)示意圖中S1為檢測傳送帶上有無鋼板傳感器，S2為檢測傳送帶上鋼

7、板是否到位傳感器。M1、M2為傳送帶電動機；M3F和M3R為傳送帶電動機M3的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)指示燈；Y1為鍛壓機。結(jié)構(gòu)示意圖如圖2。設(shè)計步驟設(shè)計步驟圖2 結(jié)構(gòu)示意圖三、主電路設(shè)計電氣原理圖是根據(jù)電氣控制系統(tǒng)的工作原理，采用電器元件展開的形式，利用圖形符號和項目符號表示電路各電器元件中導(dǎo)電部件和接線端子連接關(guān)系的電路圖。電氣原理圖并不按電器元件實際布置來繪制，而是根據(jù)它在電路中所起的作用畫在不同的部位上。電氣原理圖具有結(jié)構(gòu)簡單、層次分明的特點，適合研究和分析電路工作原理，在設(shè)計研發(fā)和生產(chǎn)現(xiàn)場等方面得到廣泛應(yīng)用，主電路圖如圖3所示。圖3 主電路四、程序流程圖根據(jù)控制要求分析，按下啟動開關(guān)，電動機M1、

8、M2運行，Y1(第1次)給出向下的扎壓量。用開關(guān)S1模擬傳感器，當(dāng)傳送帶上面有鋼板時，傳感器S1為ON，則電動動機M3正轉(zhuǎn)，鋼板軋過后，S1信號消失為OFF。檢測傳送帶上面鋼板到位的傳感器S2為ON，表示鋼板到位，電磁閥2動作，電動機M3反轉(zhuǎn)，將鋼板推回。Y1第2次給出比Y1第1次給出更大的軋壓量，S2信號消失，S1有信號電動機M3正轉(zhuǎn)。當(dāng)傳感器S1的信號消失，仍重復(fù)上述動作，完成3次軋壓。當(dāng)?shù)?次軋壓完成后，傳感器S2有信號，可以停機，如果需要重新啟動，則重新開始按下啟動開關(guān)。程序流程圖如圖4。圖4 程序流程圖設(shè)計步驟設(shè)計步驟設(shè)計步驟五、I/O分配在本次系統(tǒng)設(shè)計中，我們定義的I/O分配表如表

9、2-1所示。將4個輸入信號和9個輸入信號按各自的功能類型分好，并與PLC的I/O點一一對應(yīng)，編排地址如下表。數(shù)字量擴展模塊的地址分配是從最靠近CPU模塊的數(shù)字量模塊開始，在本機數(shù)字量地址的基礎(chǔ)上從左到右按字節(jié)連續(xù)遞增，本模塊高位實際位數(shù)未滿8位的，未用位不能分配給I/O鏈的后續(xù)模塊，模擬量擴展模塊的地址是從最靠近CPU模塊的模擬量模塊開始，在本機模擬量地址的基礎(chǔ)上從左到右按字遞增，I/O端子接線圖如表1。表1 I/O分配圖輸入信號輸出信號啟動I0.0M1Q0.0S1I0.1M2Q0.1S2I0.2M3正Q0.2停止I0.3M3反Q0.3Y1Q0.4AQ0.5BQ0.6CQ0.7系統(tǒng)接線圖如圖5

10、。圖5 系統(tǒng)接線圖六、梯形圖梯形圖語言具有形象、直觀、簡單明了、易于理解的特點，特別適用于開關(guān)量邏輯控制，是所有編程語言的首選。1.單周期自動控制設(shè)計步驟2.連續(xù)自動控制設(shè)計步驟設(shè)計步驟3.自控軋鋼機計數(shù)自動控制設(shè)計步驟設(shè)計步驟設(shè)計小結(jié)本次的設(shè)計從應(yīng)用的角度出發(fā)，通過實驗驗證軋鋼機控制系統(tǒng)，可靠高、抗干擾能力強，這是它的重點之一。PLC的平均無故障間隔時間可達幾十萬小時，且硬件和軟件上均采用了提高可靠性的措施，由于PLC用軟件取代了繼電-接觸控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時間繼電器計數(shù)器等低壓電器，因此整個設(shè)計、安裝、接線的工作量大大的減少。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，

11、只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，通過這次課程設(shè)計之后，一定把以前所學(xué)過的知識重新溫故。這次課程設(shè)計終于順利完成了，在設(shè)計中遇到了很多問題，最后在老師的指導(dǎo)下解決。同時，對給過我?guī)椭乃型瑢W(xué)和各位指導(dǎo)老師再次表示忠心的感謝！評分標準1、 擬題標準，設(shè)計內(nèi)容工作量適當(dāng)。 本項20分，分三檔。 1.設(shè)計任務(wù)難、工作量大。（20分） 2.設(shè)計任務(wù)較難、工作量較大。（15分） 3.設(shè)計任務(wù)難度一般、工作量一般。（10分）二、根據(jù)設(shè)計題目選擇合適的器件，設(shè)置合理參數(shù)，建立正確的仿真模型，或合理選擇PLC型號，設(shè)計流程圖，編寫PLC程序并模擬仿真。 本項20分，每錯一處扣3分，扣完為止。三、根據(jù)題目系統(tǒng)設(shè)計要求，設(shè)置仿真參數(shù)，完成電路仿真或PLC程序仿真實驗。 本項30分，根據(jù)仿真過程完整性、性能穩(wěn)定性，不達標每處扣5分。四、設(shè)計報告的完成情況。本項3