自動軋鋼機的PLC控制系統(tǒng)設計

1、 創(chuàng)新課程設計報告書題 目 名 稱： 自動軋鋼機的PLC控制系統(tǒng)設計 學 院： 機電工程學院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 班 級： 2013級2班 學 號：姓 名： 指 導 教 師： 2016年12月課程設計報告書設計目的課程設計是教學和工程實踐的重要結(jié)合點，是學生畢業(yè)前進行全面、綜合、實踐訓練的教學環(huán)節(jié)，對培養(yǎng)學生的實踐能力、創(chuàng)新能力、全面提高教學質(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)的一般設計思路，熟悉和掌握外圍電路系統(tǒng)和軟件設計的方法，并掌握利用PC對PLC工作狀況進行監(jiān)控的方法。設計

2、內(nèi)容及功能說明設計內(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、硬件設計根據(jù)控制要求，本設計有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)達到預定值后還要復位,。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。設計步驟設計步驟圖2 結(jié)構(gòu)示意圖三、主電路設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，在設計研發(fā)和生產(chǎn)現(xiàn)場等方面得到廣泛應用，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)。當傳感器S1的信號消失，仍重復上述動作，完成3次軋壓。當?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 程序流程圖設計步驟設計步驟設計步驟五、I/O分配在本次系統(tǒng)設計中，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，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.單周期自動控制設計步驟2.連續(xù)自動控制設計步驟設計步驟3.自控軋鋼機計數(shù)自動控制設計步驟設計步驟設計小結(jié)本次的設計從應用的角度出發(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，因此整個設計、安裝、接線的工作量大大的減少。通過這次課程設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，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，通過這次課程設計之后，一定把以前所學過的知識重新溫故。這次課程設計終于順利完成了，在設計中遇到了很多問題，最后在老師的指導下解決。同時，對給過我?guī)椭乃型瑢W和各位指導老師再次表示忠心的感謝！評分標準1、 擬題標準，設計內(nèi)容工作量適當。 本項20分，分三檔。 1.設計任務難、工作量大。（20分） 2.設計任務較難、工作量較大。（15分） 3.設計任務難度一般、工作量一般。（10分）二、根據(jù)設計題目選擇合適的器件，設置合理參數(shù)，建立正確的仿真模型，或合理選擇PLC型號，設計流程圖，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)設計要求，設置仿真參數(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、設計報告的完成情況。本項3