基于西門子s7-200系列plc結(jié)構(gòu)的自動軋鋼機(jī)系統(tǒng)論文畢業(yè)論文-預(yù)覽頁

　

【正文】 對材料的精度要求日益提高，產(chǎn)品的高精度就需要設(shè)備朝高精度方向發(fā)展；出于對產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的考慮，以及軋制技術(shù)的日漸成熟，軋機(jī)的幅面迅速擴(kuò)大，比如用于包裝袋的鋁箔的寬度需求已達(dá)到1800mm以上，對寬幅鋁箔的需求量正呈高速增長態(tài)勢。1．大型化方面增大鋼錠或帶卷重量。2．高速化方面軋鋼設(shè)備高速化是機(jī)械制造和自動控制技術(shù)水平不斷提高的結(jié)果，另外，軋鋼設(shè)備結(jié)構(gòu)改進(jìn)以適應(yīng)高速化需要液是一個重要方面。在我國軋鋼生產(chǎn)的發(fā)展中，今后一個時期在適當(dāng)建設(shè)現(xiàn)代化新企業(yè)、新裝備的同時，大力進(jìn)行原有設(shè)備的技術(shù)改造的和更新挖潛，逐步提高大型化、高速化、連續(xù)化和自動化的水平是擺在軋鋼工作者的一項(xiàng)重要任務(wù)[5]。 其次，對低壓電氣元件進(jìn)行選型；對交流電機(jī)和變頻器進(jìn)行選型，設(shè)計(jì)出變頻調(diào)速電路； 對速度、位移等傳感器進(jìn)行選型與應(yīng)用設(shè)計(jì)；對PLC進(jìn)行選型，并設(shè)計(jì)出PLC系統(tǒng)I/O擴(kuò)展模塊和功能模塊以及系統(tǒng)主程序和功能子程序。有電機(jī)潤滑和冷卻系統(tǒng)。第2章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)軋鋼機(jī)械設(shè)備的組成可分為兩大類：主要設(shè)備和輔助設(shè)備。輔助設(shè)備種類繁多，車間機(jī)械化程度越高，輔助設(shè)備所占整個車間機(jī)械設(shè)備總重比例也越大。前者有初軋機(jī)、軌梁軋機(jī)、中厚板軋機(jī)等。二輥軋機(jī)組成及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：從煉鋼廠送過來的連鑄坯，首先是進(jìn)入加熱爐，然后經(jīng)過初軋鋼設(shè)備從平爐出來的鋼錠也可以成為鋼板，但首先要經(jīng)過加熱和初軋開坯才能送到熱軋鋼設(shè)備上進(jìn)行軋制，先經(jīng)過除磷到初軋，經(jīng)輥道進(jìn)入精軋軋鋼設(shè)備，機(jī)前裝有測速輥和飛剪，切除板面頭部。軋制將結(jié)束時軋機(jī)減速，當(dāng)鋼帶尾部到達(dá)機(jī)前卷取機(jī)位置時，機(jī)組停車，第一道次結(jié)束。在軋制過程中，應(yīng)盡可能少調(diào)速，以保證軋制的穩(wěn)定性，從而達(dá)到厚度偏差的均一性。傳感器檢測軋輥速度和鋼板位移，PLC系統(tǒng)能控制主軋機(jī)起、停和傳送帶的運(yùn)行方向，同時還能檢測到各個電機(jī)的故障現(xiàn)象，減小了傳統(tǒng)的繼電一接觸控制系統(tǒng)的中間環(huán)節(jié)，減少了硬件和控制線路，極大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性[8]。選擇PLC，應(yīng)包括機(jī)型選擇、容量的選擇、I/O模塊的選擇、電源模塊的選擇等。控制系統(tǒng)程序是控制整個系統(tǒng)工作的軟件，是保證系統(tǒng)工作安全、可靠的關(guān)鍵。因此，在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時，應(yīng)遵循以下基本原則： 最大限度地滿足被控對象的控制對象?？紤]到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝和改進(jìn)，在選擇PLC容量時，應(yīng)適當(dāng)留有余量。定義強(qiáng)調(diào)了PLC應(yīng)直接應(yīng)用與工業(yè)環(huán)境，它必須具有很強(qiáng)的抗干擾能力，廣泛的適應(yīng)能力和應(yīng)用范圍。它能完成邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、定時、記數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作，它還具有“數(shù)字量和模擬量輸入和輸出”的能力，并且非常容易與“工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一體”，易于“擴(kuò)充”。由于這些控制和監(jiān)視的要求，所以PLC發(fā)展成了取代繼電器線路和進(jìn)行順序控制為主的產(chǎn)品。目前全世界有200多廠家生產(chǎn)300多品種PLC產(chǎn)品，主要應(yīng)用在汽車（23%）、糧食加工（%）、化學(xué)/制藥（%）、金屬/礦山（%）、紙漿/造紙（%）等行業(yè)[10]。但是與其它國家相比，在機(jī)械加工及生產(chǎn)線方面的應(yīng)用，還需要加大投入。從技術(shù)創(chuàng)新的角度看，我國大中型企業(yè)還要大力發(fā)展CIMS，在機(jī)械制造廠要形成FMS柔性制造系統(tǒng)，PLC是基礎(chǔ)，所以PLC市場是廣闊的。但是PLC也有它自己的特點(diǎn)，PLC在確定了工作任務(wù)，裝入了專用程序后成為一種專用機(jī)，它采用循環(huán)掃描工作方式，系統(tǒng)工作任務(wù)管理及應(yīng)用程序執(zhí)行都是用循環(huán)掃描方式完成的。完成后關(guān)閉輸入端口，轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段。其中，CPU是PLC的核心；輸入單元/輸出單元是CPU與現(xiàn)場輸入/輸出設(shè)備之間的接口電路；通信接口用于連接編程器、上位計(jì)算機(jī)等外部設(shè)備。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(tài)并寫入輸入狀態(tài)寄存器。 PLC工作原理圖 PLC的特點(diǎn)抗干擾能力強(qiáng)，可靠性好PLC在電子線路、機(jī)械結(jié)構(gòu)以及軟件結(jié)構(gòu)上都吸取了生產(chǎn)廠家長期積累的生產(chǎn)控制經(jīng)驗(yàn)，主要模塊均采用大規(guī)模與超大規(guī)模集成電路。梯形圖與繼電器原理圖相類似，這種編程語言現(xiàn)象直觀，容易掌握，不需要專門的計(jì)算機(jī)知識和語言，只要具有一定的電工和工藝的知識的人員都可在短時間內(nèi)學(xué)會。設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試的周期短用繼電接觸器控制完成一項(xiàng)控制工程，必須首先按工藝要求畫出電氣原理圖，然后畫出繼電器屏的布置和接線圖等，進(jìn)行安裝調(diào)試，以后修改起來十分不便。易于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化PLC可連成功能很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。本次自動軋鋼機(jī)I/。一般而言，小型PLC掃描時間為1020ms/kb。通常的計(jì)算方法是：I/O點(diǎn)數(shù)8(開關(guān)量)+100模擬量通道數(shù)(模擬量)+120(1+采樣點(diǎn)數(shù) )(多路采樣控制)。通常，獨(dú)立式的點(diǎn)均價(jià)格較高，如果實(shí)際系統(tǒng)中開關(guān)量輸入信號之間不需隔離可考慮選擇后兩種。進(jìn)行開關(guān)量輸入模塊的選型時必須根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行中的要求綜合考慮。其模塊化、無排風(fēng)扇結(jié)構(gòu)、和易于實(shí)現(xiàn)分布，易于用戶掌握等特點(diǎn)使得S7200成為各種從小規(guī)模到中等性能要求控制任務(wù)的方便又經(jīng)濟(jì)的方案。此外，S7200系列PLC還具有模塊點(diǎn)數(shù)密度高，結(jié)構(gòu)緊湊，性價(jià)比高，性能優(yōu)越，裝卸方便等優(yōu)點(diǎn)。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。4AI、2路熱電阻輸入和4路熱電偶輸入。輸出信號的電壓范圍是177。 電機(jī)及其專用驅(qū)動器選型三相籠型異步電動機(jī)由于結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜、堅(jiān)固耐用等優(yōu)點(diǎn)獲得了廣泛的應(yīng)用。 開卷機(jī)運(yùn)輸電機(jī)選型開卷機(jī)運(yùn)輸電機(jī)是驅(qū)動部分，根據(jù)工藝要求選取交流電機(jī)，其轉(zhuǎn)速可調(diào)控。AYB100冷卻泵適用于50Hz或60Hz（單相時電壓220~240V）380~420V任一頻率和任一電壓。本次設(shè)計(jì)選用AYB100冷卻泵，其額定電壓為380V，最高揚(yáng)程5m，最大流量100L/m。這次選用的電機(jī)型號是A027124，轉(zhuǎn)速為100r/min，額定電流2A。按鈕的工作原理很簡單，對于常開觸頭,在按鈕未被按下前,電路是斷開的,按下按鈕后,常開觸頭被連通,電路也被接通；對于常閉觸頭，在按鈕未被按下前，觸頭是閉合的，按下按鈕后，觸頭被斷開，電路也被分?jǐn)唷＿x用LED指示燈：AD16，額定電壓：24380(V),額定功率：5100(W)。所選用的通用變頻器應(yīng)是既滿足生產(chǎn)工藝要求，又要在技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上合理。變頻調(diào)速是通過改變電機(jī)定子繞組供電的頻率來達(dá)到調(diào)速的目的。變頻器MM420為我們提供了很好的BOP控制面板具體如下圖： 變頻器MM420控制面板 傳感器的選擇檢測元件即傳感器，本次設(shè)計(jì)用到兩種檢測元件，壓力傳感器檢測軋輥壓力檢測，速度傳感器檢測運(yùn)行的速度。 　 性能穩(wěn)定可靠，使用壽命長，如稱重式機(jī)械杠桿稱，由于杠桿、刀口等部分互相摩擦產(chǎn)生損耗和變形，欲長期保持其精度是相當(dāng)困難的，采用電阻應(yīng)變式稱重傳感器制成的電子泵、汽車衡、軌道衡等，能在惡劣的環(huán)境條件下長期穩(wěn)定工作。電源部分一般都采用直流穩(wěn)壓電源。經(jīng)過整流橋后直流電壓V () 選擇整流二極管流經(jīng)二極管的平均電流 ()二極管承受的最大反向電壓V ()可選用2CZ55B整流二極管(允許最大電流IF=1000mA，最大反向電壓VRM=50V)。 經(jīng)過濾波后的電壓VL2再經(jīng)過三端穩(wěn)壓器W7824電路輸出為24 V。C4是為了改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)，消除高頻噪聲。整流電路整流電路的作用是利用具有單向?qū)щ娦阅艿恼髟瑢⒄?fù)交替的正弦交流電壓整流成為單方向的脈動電壓，但是，這種單向脈動電壓往往包含著很大的脈動成分，距離理想的直流電壓還差得很遠(yuǎn)。 顯示部分的設(shè)計(jì)TD200文本顯示器是所有SIMTICS7200系列操作界面問題的最佳解決方法。TD200C允許用戶建立特別的可定制的面板設(shè)計(jì)，另外增加的一整套新的功能使TD200C成為更加強(qiáng)大的文本顯示器。因此，控制系統(tǒng)的模塊化、網(wǎng)絡(luò)化已是發(fā)展的必然趨勢。每個操作柱的按鈕、指示燈等直接接入各自臺內(nèi)的遠(yuǎn)程子站，現(xiàn)場的檢測元件和電動執(zhí)行元件就近接入附近的現(xiàn)場控制箱。軋機(jī)的控制系統(tǒng)包括1臺PLC和1個觸摸屏式操作屏。為了方便管理人員對工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的使用，在主操作臺設(shè)置了一臺HMI（人機(jī)界面），管理人員查看工業(yè)控制計(jì)算機(jī)中與操作相關(guān)的數(shù)據(jù)，同時可以對權(quán)限內(nèi)的一些內(nèi)容進(jìn)行設(shè)置與修改。在控制方式上，主機(jī)為速度控制，給整個軋機(jī)提供穩(wěn)定的線速度基準(zhǔn)。根據(jù)控制功能，速度設(shè)定有點(diǎn)動功能，用于故障處理；穿帶速度設(shè)定，用于生產(chǎn)前軋機(jī)穿帶；軋機(jī)線速度設(shè)定，用于正常軋制。就卷取機(jī)系統(tǒng)而言，若忽略電動機(jī)的空載損耗，則有如下關(guān)系: MD=CMφI=FD/2i ()式中：MD為電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩；φ為電動機(jī)磁通；I為電動機(jī)額定電流；CM為機(jī)電時間常數(shù)；F為卷取機(jī)張力；D為卷徑；i為機(jī)械減速比。是卷徑計(jì)算需要的一個重要變量。在軋機(jī)的控制系統(tǒng)中，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)起著十分重要的作用。自動軋制的實(shí)現(xiàn)大大減少了手動操作和人為因素對生產(chǎn)過程的影響。本設(shè)計(jì)中，手動操作方式作為自動軋機(jī)的備用功能。 STEP7的整體介紹 STEP7的組成S7—200可編程控制器使用STEP7—Micro/WIN32編程軟件進(jìn)行編程。為了生成用戶所寫程序，STEP7提供了標(biāo)準(zhǔn)的PLC編程語言：語句表（STL）、梯形圖（LAD）、順序功能流程圖（SFC）、功能塊圖（FBD）。(4)符號表：允許程序員用符號來代替存儲器的地址，符號地址便于記憶，使程序更容易理解。 編輯器簡介(1)梯形圖編輯器STEP7的梯形圖編輯器可以像組裝電子布線圖一樣編輯程序，是許多PLC程序員和維護(hù)人員喜歡選擇的方法。因?yàn)槭怯肅PU語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，語句表編輯器還提供了梯形圖編輯器和邏輯模塊圖編輯器沒有的功能。IEC指令集不支持語句表語言，只能使用SIMATIC指令集。功能塊圖編輯器能用于SIMATIC和IEC11313指令集。當(dāng)仿真剛開始的時候，將各個模塊安放在各自工作的地方，根據(jù)前面的I/O的確定，將所需的端口進(jìn)行檢測，并將設(shè)計(jì)好的程序?qū)氲絇LC中，啟動上電，系統(tǒng)會根據(jù)程序的編程以及人工的進(jìn)行參數(shù)的調(diào)試，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，同時根據(jù)實(shí)時性的需求可以進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到所需的目的。電機(jī)啟動冷卻泵，潤滑泵，延遲10s啟動。通過本章的介紹，可以更加深入的了解整個設(shè)計(jì)的工作運(yùn)行，很好的闡述了其中的原理。通過對自動軋鋼機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，不僅掌握了自動軋鋼機(jī)的基本工作原理，對自動軋鋼機(jī)的發(fā)展也有了一定的了解。參考文獻(xiàn)[1] ：電氣自動化[J].電子商務(wù)，2005，3(3)：6466. [2] 鄭大宇，[J].哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2005，21(6)：768771. [3] 余世明，晃岳，[J].中國工程科學(xué)，2008，10(7)：5156.[4] [J].機(jī)械管理開發(fā)，2004(4)：7778.[5] 董淑冷，茅紅偉. PLC在自動軋鋼機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].上海師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2007. [6] [J].電氣時代，2006. [11] [J].自動化設(shè)備，2005（10）.就是再忙，指導(dǎo)老師也經(jīng)常把我們叫到跟前悉心教導(dǎo)。為我們即將進(jìn)入社會打下了良好的基礎(chǔ)。盡我所知，除文中已經(jīng)特別注明引用的內(nèi)容和致謝的地方外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。論文密級：□公開 □保密（___年__月至__年__月）(保密的學(xué)位論文在解密后應(yīng)遵守此協(xié)議)作者簽名：_______ 導(dǎo)師簽名：______________年_____月_____日 _______年_____月_____日獨(dú) 創(chuàng) 聲 明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)，是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議。 （保密論文在解密后遵守此規(guī)定）本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對我大學(xué)四年學(xué)習(xí)下來最好的檢驗(yàn)。首先，我要特別感謝我的知道郭謙功老師對我的悉心指導(dǎo)，在我的論文書寫及設(shè)計(jì)過程中給了我大量的幫助和指導(dǎo)，為我理清了設(shè)計(jì)思路和操作方法，并對我所做的課題提出了有效的改進(jìn)方案。其次，我要感謝大學(xué)四年中所有的任課老師和輔導(dǎo)員在學(xué)習(xí)期間對我的嚴(yán)格要求，感謝他們對我學(xué)習(xí)上和生活上的幫助，使我了解了許多專業(yè)知識和為人的道理，能夠在今后的生活道路上有繼續(xù)奮斗的力量。從這里走出，對我的人生來說，將是踏上一個新的征程，要把所學(xué)的知識應(yīng)用到實(shí)際工作中去。四年的風(fēng)風(fēng)雨雨，我們一同走過，充滿著關(guān)愛，給我留下了值得珍藏的最美好的記憶。老師們認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和深厚的理論水平都使我收益匪淺