畢業(yè)設(shè)計(jì)plc在鋼卷運(yùn)輸小車控制的應(yīng)用設(shè)計(jì)

1、PLC在鋼卷運(yùn)輸小車控制的應(yīng)用設(shè)計(jì)電氣工程與自動(dòng)化專業(yè)3班 黃良梅 指導(dǎo)教師 陶文英摘要 本論文是利用Controllogix系統(tǒng)的PLC來控制鋼卷運(yùn)輸小車的運(yùn)卷，利用傳感器來檢測(cè)位置和小車的高度對(duì)中，以及上卷的檢測(cè)，并結(jié)合圖形來表達(dá)，簡(jiǎn)單易懂，而且檢測(cè)裝置也很方便，上卷也很方便，從而保證了鋼卷能夠準(zhǔn)確的送到開卷機(jī)上，從而提高了生產(chǎn)效率，也取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。關(guān)鍵詞 Controllogix PLC，鋼卷小車，高度對(duì)中1 緒論簡(jiǎn)單介紹PLC的開展和PLC的優(yōu)點(diǎn)以及在工業(yè)中應(yīng)用，也簡(jiǎn)要介紹了鋼卷小車的分類以及鋼卷運(yùn)輸小車的開展史。2 鋼卷運(yùn)輸小車的工藝流程2.1 鋼卷運(yùn)輸小車的流程簡(jiǎn)介本設(shè)計(jì)系

2、統(tǒng)是利用PLC來控制鋼卷運(yùn)輸小車的運(yùn)輸過程，其工作原理是：運(yùn)輸小車初始在1號(hào)位，當(dāng)所有的液壓閥翻開以后，當(dāng)所有準(zhǔn)備條件都準(zhǔn)備好時(shí)，小車接卷；小車接到鋼卷后，電磁閥翻開，跟著比例閥也翻開，小車快速向2號(hào)位行駛，行程開關(guān)檢測(cè)到后，也就是說到達(dá)2號(hào)預(yù)停位后，在慢速行向2號(hào)停止位。到達(dá)2號(hào)位的停止位后小車以比例閥設(shè)定值的速度上升，到高度對(duì)中位后停止。在進(jìn)行高度對(duì)中完成后，小車快速速向前運(yùn)行到3號(hào)預(yù)停位，隨后慢速運(yùn)行到3號(hào)停止位，等待所有條件準(zhǔn)備好時(shí)，將鋼卷送到開卷機(jī)上等待。當(dāng)開卷機(jī)處所有條件全部滿足后，當(dāng)檢測(cè)到鋼卷上到開卷機(jī)后，開卷機(jī)接卷，小車下降到最低位，返回1號(hào)位停止。這樣周而復(fù)始的運(yùn)行。具體小車

3、運(yùn)輸工藝流程圖(見圖2.1)圖2.1 小車運(yùn)輸工藝流程圖2.2 鋼卷運(yùn)輸小車 鋼卷運(yùn)輸小車的功能鋼卷運(yùn)輸小車的任務(wù)是將在取料處準(zhǔn)備好的鋼卷運(yùn)往開卷機(jī)。在其運(yùn)輸過程中，利用光電開關(guān)及光電編碼器來實(shí)現(xiàn)帶鋼的高度對(duì)中和測(cè)量鋼卷外徑，動(dòng)作過程為： 鋼卷小車1#位接受鋼卷； 鋼卷小車鞍座上升托住鋼卷并上升到上極限位置； 鋼卷小車下降，進(jìn)行外徑測(cè)量及高度對(duì)中； 對(duì)中完畢，鋼卷小車前進(jìn)，將鋼卷裝入開卷機(jī)卷筒； 上卷完畢，鋼卷小車鞍座下降到下極限位置； 鋼卷小車返回1#位。 鋼卷運(yùn)輸小車的高度對(duì)中和鋼卷卷徑測(cè)量高度對(duì)中過程：鋼卷中心與開卷機(jī)卷筒軸線的高度對(duì)中在鋼卷小車的原始位置對(duì)中站進(jìn)行，當(dāng)鋼卷小車從取料處運(yùn)

4、載鋼卷行駛到這個(gè)位置時(shí)，通過一個(gè)光電開關(guān)和小車升降方向上的一個(gè)位移傳感器進(jìn)行高度自動(dòng)對(duì)中。其小車高度對(duì)中過程見圖2.2。圖2.2 小車高度對(duì)中過程高度對(duì)中的步驟為：小車先下降使高度對(duì)中光柵接通，小車記下這一高度值，通過計(jì)算與比擬得出小車應(yīng)該上升的距離，小車上升該距離值，并進(jìn)行判斷對(duì)中是否完成，如果h>h1,小車將慢速下降，直到h=h1為止，如果h<h1；小車將會(huì)慢速上升，直到h=h1。對(duì)中完成后將鋼卷送到開卷機(jī)。R=ZCOS Z=H1-R-X1R=(H1-X1)COS/COS(1+COS)P1=H1-RP0=1330P1-P0=>0，COILCAR DOWN；X2=X1-AB

5、S()P1-P0=<0，COILCAR UP；X2=X1+ABS()P1-P0=0，COILCAR STOP。鋼卷卷徑的計(jì)算見圖2.3。圖2.3 鋼卷卷徑的計(jì)算X1：從鋼卷前面邊緣到光柵的距離；X2：從鋼卷末尾邊緣到光柵的距離；Y： 鋼卷小車對(duì)中運(yùn)動(dòng)中當(dāng)鋼卷在線中心。X0=420Y0=455S1=X1-X0S2=X2-X0CW=S2-S1=X2-X1a=L-(CW/2+S1)=L-(X2-X1)/2+(X1-X0)=L+X0-(X1+X2)/2ora=- L-(CW/2+S1)=- L+X0-(X1+X2)/2Y0=Y0+a從工藝流程圖可以看出鋼卷運(yùn)輸系統(tǒng)，作為鋼卷生產(chǎn)中接收和運(yùn)輸鋼卷的

6、重要環(huán)節(jié)，操作水平和機(jī)械電氣安裝、定位精度直接影響鋼卷運(yùn)輸?shù)钠桨埠蜕a(chǎn)效率。在投產(chǎn)以來，由于操作和設(shè)備電氣等原因，已屢次發(fā)生因系統(tǒng)運(yùn)輸偏差過大而導(dǎo)致鋼卷脫落，致使鋼卷及機(jī)械電氣設(shè)備的損壞；同時(shí)，由于故障的嚴(yán)重性，也給操作人員的操作形成心理壓力；這在一定程度上也影響了生產(chǎn)的順利進(jìn)行。造成這些問題的主要原因是鋼卷的對(duì)中，往往就是鋼卷在對(duì)中上不夠精確，造成了鋼卷的脫落，從而也就影響了后面的生產(chǎn)。這也就是本設(shè)計(jì)需要解決的問題。3 鋼卷運(yùn)輸小車運(yùn)輸系統(tǒng)PLC的選型3.1 PLC的選型由于PLC選型的根本原那么及本設(shè)計(jì)的工藝要求，我選擇工藝流程比擬固定、環(huán)境條件比擬好，所以選用模塊式的PLC機(jī)型，即Con

7、trolLogix PLC。3.2 ControlLogix PLC的特點(diǎn)及PLC的根本組成ControlLogix控制系統(tǒng)看起來像一個(gè)可編程序控制器，其系統(tǒng)具有優(yōu)良的性能品質(zhì)，其特點(diǎn)有： 無縫連接 快速 可組態(tài) 工業(yè)化 集成化 結(jié)構(gòu)緊湊。圖3.1 可編程控制器的根本組成3.3 ControlLogix PLC選型 檢測(cè)元件的選擇在PLC工程設(shè)計(jì)中，我們要實(shí)現(xiàn)控制要求，我們往往要選擇許多具有特殊功能的檢測(cè)元件。本設(shè)計(jì)的檢測(cè)元件選擇見表3.1。表3.1 檢測(cè)元件的選擇檢測(cè)元件名稱檢測(cè)元件作用變頻器控制小車上升或下降的速度接近開關(guān)使用接近開關(guān)來控制小車的平移位置極限檢測(cè)和升降位置極限檢測(cè)電磁閥控制

8、小車運(yùn)動(dòng)的速度的快慢光柵傳感器在高度對(duì)中中來檢測(cè)小車的位置位移傳感器檢測(cè)小車的升降位移測(cè)量托輥電機(jī)用電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來使鋼卷能夠準(zhǔn)確無誤的送到開卷機(jī)上編碼器在高度對(duì)中中來檢測(cè)小車的位置 ControlLogix PLC的硬件選擇。表3.2 該課題的PLC硬件配置電源CPUI/O分配1756-PA721756-L12槽3槽4槽5槽數(shù)字輸入數(shù)字輸出模擬輸入模擬輸出1756-IB32/A1756-OB16D1756-IF161756-OF84 小車自動(dòng)運(yùn)輸系統(tǒng)PLC的程序設(shè)計(jì)在自動(dòng)運(yùn)輸控制小車的設(shè)計(jì)中，只有PLC硬件設(shè)計(jì)還不夠，必須得有與之相應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)。這就要根據(jù)PLC系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝要求以及軟

9、件規(guī)格說明書，使用相應(yīng)的編程語言指令，編制要實(shí)現(xiàn)Controllogix系統(tǒng)PLC實(shí)際應(yīng)用程序形成程序說明書的過程，而這個(gè)過程就是程序設(shè)計(jì)。4.1 Rslogix5000軟件簡(jiǎn)介Rslogix5000是功能十分強(qiáng)大的編程軟件，不僅僅用來對(duì)控制器進(jìn)行常規(guī)的編程，更多的用于組態(tài)和監(jiān)控，所有對(duì)外交換的信息，不管是I/O刷新信息，還是對(duì)外設(shè)備的通信信息，統(tǒng)統(tǒng)要經(jīng)過編程軟件的組態(tài)或編程，更重要的是它面對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)視功能和診斷功能，所有它屬下模塊的工作狀態(tài)全在它的監(jiān)視之下，其診斷結(jié)果將明了告知問題所在。Rslogix5000為梯形邏輯編程提供了靈活性、可靠性，并提高生產(chǎn)率，其運(yùn)行環(huán)境是Microsoft W

10、indows 98和Windows NT。4.2 系統(tǒng)的控制要求本設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)應(yīng)該實(shí)現(xiàn)的功能有： 通過檢測(cè)元件的檢測(cè)，改變小車的速度，以準(zhǔn)確控制小車的行走位置； 小車的上升、下降及高度對(duì)中的計(jì)算； 小車手動(dòng)和自動(dòng)運(yùn)行的控制； 小車托輥電機(jī)的正反轉(zhuǎn)； 控制閥門的開關(guān)； 小車上的鋼卷數(shù)計(jì)算； 準(zhǔn)確的將鋼卷送上開卷機(jī)。4.3 I/O地址分配由于I/O分配采用了映像存放器機(jī)制，所以PLC控制系統(tǒng)建立起來以后，需要建立內(nèi)部映像存放器和實(shí)際的物理I/O接點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以使主CPU模塊能夠訪問其他模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。一般情況下，PLC提供的映像存放器數(shù)量要比其所能擴(kuò)展的實(shí)際物理I/O的點(diǎn)數(shù)多。系統(tǒng)的輸入、輸

11、出點(diǎn)的編址號(hào)與I/O映像區(qū)的映像存放器地址號(hào)相對(duì)應(yīng)。本畢業(yè)設(shè)計(jì)的PLC的I/O地址分配見表4.1。表4.1 鋼卷小車自動(dòng)控制系統(tǒng)I/O地址分配表數(shù)字量輸入標(biāo)簽名標(biāo)簽地址標(biāo)簽描述COIL-CAR-BACK-LOCATION鋼卷車后退位置ECC-LOC-AT-SLOWFORWARD上卷車前進(jìn)減速位MOVBEAM-BAK-STOP-POS移送梁后退停止位MOVBEAM-MID-STOP移送梁中間停止位COIL-CAR-DOWN-LOCATION鋼卷車下降極限位COIL-CAR-UP-LOCATION鋼卷車上升極限位COIL-CAR-MID-POS上卷車中間停止位MOVEEAM-FOR-STOP移送梁

12、前進(jìn)停止位GS007上卷車鋼卷檢測(cè)ECC-ROLL-OVERLOAD上卷車托輥?zhàn)冾l器過載ECC-ROLL-MCC-RUN上卷車托輥電機(jī)MCC已經(jīng)運(yùn)行ESTOP入口段急停ECC-ROLL-FORWARD上卷車托輥前轉(zhuǎn)ECC-ROLL-BACKWARD上卷車托輥反轉(zhuǎn)ECC-POS-AT-UNC上卷車前進(jìn)位置COIL-CAR-RECEIVE-AUTO-START上卷車自動(dòng)到受卷位自動(dòng)啟動(dòng)命令COIL-CAR-AUTO-STOP上卷車自動(dòng)停止命令COIL-CAR-UNCOILER-AUTO-START上卷車自動(dòng)到開卷機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)命令GS004運(yùn)輸鏈卷徑測(cè)量光柵GS005運(yùn)輸鏈最后一位置鋼卷檢測(cè)OPENE

13、R-TAB-DOWN-POS開卷器導(dǎo)板臺(tái)下降位置OPENER-KNIFE-BKN-POS開卷器開卷刀后退位置UNC-HROLL-OPEN-POS開卷機(jī)壓輥翻開位置數(shù)字量輸出ECC-ROLL-FORWARD上卷車托輥接觸器合ECC-ROLL-BACKWARD上卷車托輥電機(jī)反轉(zhuǎn)ECC-ROLL-RUN上卷車托輥電機(jī)變頻運(yùn)行ECC-AUTO1-START-CONDITION-LAMP上卷車自動(dòng)到受卷位自動(dòng)準(zhǔn)備好指示ECC-AUTO1-START-LAMP上卷車自動(dòng)到受卷位啟動(dòng)指示ECC-AUTO2-START-CONDITION-LAMP上卷車自動(dòng)到準(zhǔn)備位置啟動(dòng)條件指示ECC-AUTO2-START

14、-LAMP上卷車自動(dòng)到準(zhǔn)備位啟動(dòng)指示ECC-AUTO3-START-CONDITION-LAMP上卷車自動(dòng)到開卷機(jī)準(zhǔn)備好指示ECC-AUTO3-START-LAMP上卷車自動(dòng)到開卷機(jī)啟動(dòng)指示-ECC FASTFORWARD上卷車快速前進(jìn)模擬量輸入ECC-FASTFORWARD上卷車快速前進(jìn)ECC-SLOWFORWARD上卷車慢速前進(jìn)ECC-FASTBACKWARD上卷車快速后退ECC-SLOWBACKWARD上卷車慢速后退ECC-FASTLIFT上卷車快速上升ECC-SLOWLIFT上卷車慢速上升ECC-SLOWDOWN上卷車慢速下降ECC-FASTDOWN上卷車快速下降COIL-PREP-Q

15、STOP入口段上卷準(zhǔn)備快停模擬量輸出ECC-SLOW-FORWARD上卷車慢速前進(jìn)ECC-FAST-BACKWARD上卷車快速后退ECC-SLOW-BACKWARD上卷車慢速后退ECC-FASTLIFT上卷車快速上升ECC-SLOWLIFT上卷車慢速上升ECC-FAST-DOWN上卷車快速下降ECC-SLOW-DOWN上卷車慢速下降Movbeam-encoder -reset移送梁編譯重新設(shè)置4.4 控制系統(tǒng)流程圖圖4.1 系統(tǒng)控制流程圖5 結(jié)論本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是PLC在鋼卷運(yùn)輸小車控制的應(yīng)用設(shè)計(jì)。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，對(duì)PLC有了一定的理解，根本上了解PLC的最新開展?fàn)顩r，以及鋼卷運(yùn)輸小車的的

16、根本工藝，了解PLC的工作原理，PLC的選擇，熟悉了Controllogix系統(tǒng)，I/O模塊的選擇和I/O表的配置，還有Rslogix5000編程軟件。本設(shè)計(jì)涉及到的主要內(nèi)容有：PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)包括PLC的機(jī)型、機(jī)架數(shù)目、電源等；PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)包括PLC的I/O點(diǎn)數(shù)、容量、I/O控制模塊等；PLC控制系統(tǒng)的編程運(yùn)用了Rslogix5000編程器；選擇與PLC相關(guān)的輸入/輸出設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)元件。雖然Controllogix系統(tǒng)PLC在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用，但隨著現(xiàn)代科技日新月異的開展，工業(yè)生產(chǎn)要求不斷地提高，正朝著集約型方向開展。要求更高地自動(dòng)化技術(shù)、更精良地儀器設(shè)備、更準(zhǔn)確

17、地監(jiān)測(cè)和傳輸系統(tǒng)，而這些要求與PLC的開展又是息息相關(guān)的，PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)良決定了整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)作狀態(tài)。本次設(shè)計(jì)是自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要組成局部，是許多工業(yè)生產(chǎn)中首選的控制系統(tǒng)，但還存在著美中缺乏之處，還需要進(jìn)一步的改良。參 考 文 獻(xiàn)1 逢增利淺談PLC在自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的正確應(yīng)用民營(yíng)科技，2021，1：15-202 徐世許可編程序控制器原理應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)M安徽：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，20013 陳立定電氣控制與可編程序控制器M廣州：華南理工大學(xué)出版社，20014 郁有文傳感器原理及工程應(yīng)用M西安電子科技大學(xué)出版社，2003.75范次猛，夏春榮基于PLC物料自動(dòng)控制系統(tǒng)J可編程控制器與工廠

18、自動(dòng)化PLCFA，2021，12：20-256 求是科技PLC應(yīng)用開發(fā)技術(shù)與工程實(shí)踐M北京：人民郵電出版社，2005.17 周萬珍，高鴻斌PLC分析與設(shè)計(jì)應(yīng)用M北京：電子工業(yè)出版社，20048 于慶廣可編程控制器原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)北京：清華大學(xué)出版社，20049 吳中俊，黃永紅可編程序控制器原理及應(yīng)用北京：機(jī)械工業(yè)出版社，200410 Curtis,JohnsonProcess Control Instrumentation Technology(6th) MPearson Education,Inc，200211 ray MLAfuzzy logic controller for temperature control of a six zone tube furnace J Selfturuing Temperature Controller for PLC，2001，8(2)：61-6512 ernd Markus JPlug and control Jself rurning Temperature controller for