基于西門子s7-200系列plc結構的自動軋鋼機系統論文畢業論文-wenkub

　

【正文】 導師簽名： 日期： 年 月 日目 錄摘 要 IABSTRACT II第1章 引 言 1 1 自動軋鋼機的背景 1 自動軋鋼機的歷史與發展現況 2 自動軋鋼機設計的主要內容與基本思路 3第2章 系統總體設計 5 5 5 5 6 6 6 8 8第3章 控制系統硬件設計 9 PLC定義及發展歷程 9 9 PLC的發展歷程 9 PLC的工作原理 10 PLC的循環掃描工作 11 PLC的硬件組成 12 12 PLC的特點 13 PLC的構成及選型 143 . 16 17 EM232的介紹 17 電機及其專用驅動器選型 18 開卷機運輸電機選型 18 18 18 18 18 低壓電器選型 19 按鈕的選型 19 指示燈的選型 19 斷路器 19 20 20 20 20 傳感器的選擇 21 22 22 電源的總體設計 22 顯示部分的設計 23 本章小結 24第4章 控制系統及軟件設計 25 總體設計思想 25 25 25 26 STEP7的整體介紹 28 STEP7的組成 28 編輯器簡介 28 控制系統的仿真圖 29 本章小結 32結束語 33參考文獻 34致 謝 35附 錄A 36附 錄B 42VII黑龍江工程學院本科生畢業設計 第1章 引 言軋鋼就是用軋機對鋼坯進行壓力加工，獲得需要的形狀規格和性能的過程。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。作 者 簽 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　 指導教師簽名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授權說明本人完全了解 大學關于收集、保存、使用畢業設計（論文）的規定，即：按照學校要求提交畢業設計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權保存畢業設計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務；學校可以采用影印、縮印、數字化或其它復制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學校可以公布論文的部分或全部內容。Ladder Diagram。程序涉及到了自動軋鋼機工作的絕大部分過程。 文中詳盡地介紹了自動軋鋼機的各硬件組成，并完成了PLC外部接線圖。在PLC梯形圖的編寫時，文中采用的是西門子PLC梯形圖專業編譯軟件STEP7來進行編寫。利用PLC控制的自動軋鋼機提高了系統的穩定性，保證自動軋鋼機能夠長期穩定運行。Stepping Motor畢業設計（論文）原創性聲明和使用授權說明原創性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業設計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 學位論文原創性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。作者簽名： 日期： 年 月 日學位論文版權使用授權書本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規定，同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。軋機主要由幾組軋輥構成，軋輥是一對轉動方向相反的輥子，兩個輥子之間形成一定形狀的縫或孔，鋼坯通過軋輥就成為一定形狀的鋼材。通過PLC的控制，使軋鋼機實現自動化，連續化和高速化。工作機座——由軋輥、軋輥軸承、機架、軌座、軋輥調整裝置、上軋輥平衡裝置和換輥裝置等組成。我國大鋼廠從70年代已用先進的連軋軋機 ，連軋機采用了一整套先進的自動化控制系統，全線生產過程和操作監控均由計算機控制實施，軋件在幾架軋機上同時軋制，大大提高了生產效率和質量。隨著我國軋制加工業的迅猛發展，我國軋制加工設備也經歷了一個自主開發－引進－學習借鑒－國產化的往復循環過程。改革開放三十年來軋制工業在我國工業建設方面做出了突出的貢獻，、難度極大的生產工藝，是中國鋼鐵企業在引進全套生產線時花費最多的環節形。1728 年英國設計出生產圓棒材用的軋機。并于1859年建造了第一臺連軋機。洛陽有色金屬加工設計研究院正在開發的2400mm（1+1）式鋁帶熱軋機、2500mm六輥冷軋機、2000mm鋁箔軋機、高速鋁箔軋機以及銅帶精軋機等一批具有世界先進水平的軋機正在設計和制造之中。這是對鋼材要求不斷提高產品和質量、提高勞動生產率、降低原材料和能源消耗及產品成本的發展結果，這也和軋鋼設備制造水平有關的重型機器制造、電機 、計算機和自動控制以及液壓系統等科學計算發展技術有密切關系[4]。冷軋卷重達60噸，線材盤重已達24噸。4．自動化方面目前寬帶鋼熱連軋機的計算機自動控制水平在各類軋機重是最高的，從板坯上料到卷取全部采用電子計算機控制。基本內容：首先，做好控制系統的初步設計，做好設計方案。(2)保護功能：電機順序啟動、可點動可自動、過載保護。(4)指示、報警功能包括：電路故障報警，按故障性質發出停機報警信號等，報警形式有燈光和鈴聲報警。輔助設備：是指主機列以外的各種設備，它用于完成一系列輔助工序。它分為可逆式和不可逆式。二輥式軋鋼機的用途： 二輥軋機設備為低碳鋼、銅銀鉛鋁、有色金屬板材、合金粉末冷軋帶材實驗設備。從煉鋼廠出來的鋼坯還僅僅是半成品，必須到軋鋼設備去進行軋制以后，才能成為合格的產品。軋鋼是連續的不間斷的作業，鋼帶在輥道上運行速度快，軋鋼機設備自動化程度高，效率也高。 軋鋼機設備模擬示意圖軋制過程中，如果發現鋼帶邊部有缺陷將影響到高速軋制，則當缺陷部位經過軋輥時；操作工按一下操作臺上的按鈕，將其缺陷位置信號輸入PLC系統。每道次軋制的啟動和制動時，分別有一個升速和降速的過程。MAMA2啟動按鈕潤滑、冷卻電機啟動變頻器PLC 可 編 程 控 制 器否開卷機結束MAMAMA5啟動按鈕 鋼板運輸、軋輥電機啟動軋輥軋制卷取機傳感器數據傳至PLC檢測故障報警 自動軋鋼機控制系統原理框圖根據軋鋼機的運行特點，基于PLC軋鋼控制系統采用主要由上機、下位機等組成。PLC是PLC控制系統的核心部件，正確選擇PLC對于保證整個控制系統的技術經濟性能指標起到重要的作用。包括設計梯形圖、語句表（即程序清單）和控制系統流程圖。任何一種電氣控制系統都是為了實現被控對象（生產設備或生產過程）的工藝要求，以提高生產效率和產品質量。保證控制系統的安全、可靠。可遍程序控制器極其相關外部設備，都應按照易于與工業控制系統聯成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計。這種工業計算機采用“面向用戶的指令”，因此編程方便。有人把可編程序控制器組成的系統稱為PCS可編程序控制系統，強調可編程序控制器生產廠商向人們提供的已是完整的系統了。　　在以改變幾何形狀和機械性能為特征的制造工業和以物理變化和化學變化將原料轉化成產品為特征的過程工業中，除了以連續量為主的反饋控制外，特別在制造工業中存在了大量的開關量為主的開環的順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作號按照時序動作；另外還有與順序、時序無關的按照邏輯關系進行連鎖保護動作的控制；以及大量的開關量、脈沖量、計時、計數器、模擬量的越限報警等狀態量為主的——離散量的數據采集監視。由于PLC人機聯系處理模擬能力和網絡方面功能的進步，擠占了一部分DCS的市場（過程控制）并逐漸壟斷了污水處理等行業，但是由于工業PC（IPC）的出現，特別是近年來現場總線技術的發展，IPC和FCS也擠占了一部分PLC市場，所以近年來PLC增長速度總的說是漸緩。　　在PLC應用方面，我國是很活躍的，近年來每年約新投入10萬臺套PLC產品，年銷售額30億人民幣，應用的行業也很廣。所以說，需要應用PLC的場合還很多，在我國就更是如此了。PLC通電后，首先對硬件和軟件作一些初始化操作，初始化反復不停地分階段處理各種不同的任務（見圖31）。（1）輸入刷新階段在輸入刷新階段，CPU掃描全部輸入端口，讀取其狀態并寫入輸入狀態寄存器。 PLC的掃描全過程 PLC的硬件組成PLC的硬件主要由中央處理器（CPU）、存儲器、輸入單元、輸出單元、通信接口、擴展接口、電源等幾部分組成。但是PLC也有它自己的特點，PLC在確定了工作任務，裝入了專用程序后成為一種專用機，它采用循環掃描工作方式，系統工作任務管理及應用程序執行都是用循環掃描方式完成的。輸出刷新階段當所有指令執行完畢后，將輸出狀態寄存器中的內容，依次送到輸出鎖存電路，并通過一定輸出方式輸出，驅動外部相應執行元件工作，這才形成PLC的實際輸出。編程方便，易于使用PLC是面向用戶的設備，PLC的設計者充分考慮到現場工程技術人員的技能和習慣，PLC程序的編制，采用梯形圖或面向工業控制的簡單指令形式。由于采用了微處理器，它能夠很方便地實現延時、鎖存、比較、跳轉、和強制I/O等諸多功能，不僅具有邏輯功能、算術運算、數制轉換、以及順序控制功能，而且還具備模擬運算、顯示、監控、打印、及報表生成等功能。PLC的輸入/輸出系統能夠直觀的反映現場總線信號的變化狀態，還能通過各種方式直觀的反映控制系統的運行狀態。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。當控制對象I/O點在500點以上時就必須選用大型PLC。系統響應時間問題系統響應時間也是影響PLC選型的重要因素之一。 程序存貯器問題 在PLC選型過程中，PLC內存容量、型式也是必須考慮的重要因素。確定PLC的型號以后，就必須對各種模塊進行選型，開關量模塊的選型主要涉及到如下幾個問題:外部接線方式問題I/O模塊一般分為獨立式、分組式和匯點式。開關量輸入模塊通常的開關量輸入模塊類型有有源輸入、無源輸入、光電接近傳感器等輸入。 本設計選擇了Siemens的模塊化中小型PLC系統S7200，它能滿足中等性能要求的應用，應用領域相當廣泛。SIMATIC S7200所具備的高電磁兼容性和強抗振動，抗沖擊性，更使其具有最高的工業環境適應性。　　CPU主要由運算器、控制器、寄存器及實現它們之間聯系的數據、控制及狀態總線構成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關電路。 S7200 PLC CPU的外形模型圖 模擬量輸入擴展模塊，共有3種產品。 EM231的結構圖 EM232的介紹擴展模塊EM232的額定電壓為24V DC，電流0~20mA，還有一些相應的技術指標，包括功耗為2W，光耦隔離：500V AC每分鐘，尺寸（寬高深）為468062mm，重量為186g。為此次設計的輸出提供了便利的條件，擴兩個就增添了四個輸出，使整個設計完整。它具有體積小、轉矩高、振動低等優點。軋輥電機是執行部分，要求比上一次嚴格一點，功率較大，因此選用型號為W5050100A，轉速為2940r/min的電機，額定電流為5A，電機功率為115kw。 泵在額定電壓時直接起動。 該系列電動潤滑泵采用雙柱塞機構，運轉可靠，減速機構置于泵體內，結構緊湊，體積小，配以相應的電控箱可以實現自動控制。主要用來發布操作命令，接通或開斷控制電路，控制機械與電氣設備的運行。 指示燈的選型 指示燈本次設計主要用于顯示，綠色為停止，紅色為啟動，黃色為故障警報。 正確選擇通用型變頻器對于傳動系統能夠正常運行時至關重要的，首先要明確使用通用變頻器的目的，按照生產機械的類型、調速范圍、速度響應和控制精度、啟動轉矩等要求，充分了解變頻器所驅動負載特性，決定采用什么功能的通用變頻器構成控制系統，然后決定選用哪種控制方式最合適。變頻器在調速系統中的優點：1．控制電機的啟動電流；2．降低電力線路的電壓波動；3．啟動時需要的功率更低；4．可控的加速功能；5．可調的運行速度；6．可調的轉矩極限；7．受控的停止方式；8．節能；9．可逆運行控制；10．減少機械傳動部件。在本系統中，選用了由西門子生產的通用變頻器MM420。 PT123FB的明顯優點為：測量范圍光精度高，%FS以上；，%FS。電源部分是PLC的動力中心，它為CPU及擴展模塊供電。交流電源的頻率?=50 HZ，負載電流為1050mA。F/60V的電解電容器。二極管D是為了防止短路時C4反向放電損壞穩壓器。因此常常需要將電網電壓先經過電源變壓器，然后將變換以后的副邊電壓再去整流、濾波和穩壓，最后得到所需要的直流電壓幅值。穩壓電路穩壓電路的作用是采取某些措施，使輸