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-文庫吧在線文庫

　　

【正文】 定形狀的鋼材。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。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。 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。Ladder Diagram。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。本次設計就是使軋鋼機實現在PLC基礎上的控制，通過指示燈和紐扣開關來使軋鋼工作，節儉了大量的人力資源和物力資源，降低人們的勞動強度，提高了產品的質量。現代的軋機均為直流或交流電動機拖動，有單機拖動，也有通過齒輪成組拖動。隨著我國軋制工業近年來的加速發展,軋制機的需求已越來越多，軋制領域發展前景廣闊。接著美國出現了勞特式軋機。近代一些鋼鐵工業發達國家的軋鋼設備發展動向是大型化、連續化、高速化和自動化。它能進一步提高冷連軋機產量、改善產品質量、有效地解決板卷的穿帶和拋尾問題，并能實現動態變規格和高速飛剪的剪切，這套控制系統使投資約增加15%20%。預期達到的目標：(1)控制功能：控制鋼板的移動、軋制等運動。它包括：工作機座（軋輥、軸承、軋輥調整裝置、導衛裝置及機架等），萬向或梅花接軸，齒輪機座，減速器，主連軸節，主電機等。80年代初最大的二輥軋機的輥徑為1500mm，輥身長3500mm，軋制速度3~7m/s。軋鋼屬于金屬壓力加工，在熱軋生產線上，軋坯加熱變軟，被輥道送入軋鋼設備，最后軋成用戶要求的尺寸。 軋制速度的確定，應根據設備的能力，在軋機允許使用的速度范圍內，通過變頻器的控制，盡可能采用高的軋制速度，以提高軋機的生產能力；同時，當軋制速度增加時，軋制壓力相應有所減小。PLC的選擇。必要時還需設計控制臺編制控制系統的技術文件。第3章 控制系統硬件設計 PLC定義及發展歷程美國國際電工委員會（IEC）在1987年對可編程序控制器做出如下定義：可編程序控制器是一類專門為在工業環境下應用而設計的數字式電子系統，它采用了可編程序的存儲器，用來在其內部進行存儲執行邏輯運算、順序運算、定時、記數和算術運算等功能的面向用戶的指令，并通過數字式或模擬式的輸入或輸出，控制各種類型的機械或生產過程[9]。由于到90年代，個人計算機發展起來，也簡稱為PC；加之可編程序的概念所涵蓋的范圍太大，所以美國AB公司首次將可編程序控制器定名為可編程序邏輯控制器（PLC，ProgrammableLogicController），為了方便，仍簡稱PLC為可編程序控制器[19]。　 在八十年代至九十年代中期，是PLC發展最快的時期，年增長率一直保持為30~40%。PLC的市場的潛力是巨大的，不僅在我國，即使在工業發達的日本也有調查表明，PLC配套的機電一體化產品的比例占42%，采用繼電器、接觸器控制尚有24%。PLC的掃描全過程如圖22所示。PLC通電后，首先對硬件和軟件做一些初始化操作，初始化反復不停地分階段處理各種不同的任務（）。控制系統結構簡單，通用性強PLC及外圍模塊品種多，可由各種組件靈活組合成各種大小和不同要求的控制系統。體積小，維護操作方便PLC體積小，質量輕，便于安裝。當控制對象I/O點在100300點左右，選用中小型模塊式的較為合理。大型PLC掃描時間在1 ms/kb以下，而系統響應時間約為2倍的掃描周期。一般而言，點數多的點均價就低。當任務規模擴大并且愈加復雜時，可隨時使用附加的模塊對PLC進行擴展。還需另加擴展模塊EM231兩個、EM232兩個，這樣的配置最為合理。EM232輸入擴展模塊，是只有2個輸出的模塊。取卷機運輸電機的選型同開卷機運輸電機一致，選用電機型號是YCT1604B的，額定電流是3A，轉速是1000r/min。通過雙線分配器向潤滑部位供送潤滑脂，滿足軋鋼機機器設備的潤滑需求。 本次選用的按鈕的型號：LA42P，最高電壓：250(V)，額定電流16(A)。另外，為了確保通用變頻器長期可靠的運行，變頻器的地線的連接也是非常重要的。本次設計選用真尚有公司的PT123FB壓電傳感器，放在軋鋼機的軋輥上，檢測軋輥壓力。電源變壓器T1，已知交流電源電壓為220V本課題中變壓器的變比為8：1， V。W7824輸出24 V正電壓。它的作用是盡可能地將單向脈動電壓中的脈動成分濾掉，使輸出電壓成為比較平滑的直流電壓，但是當電網電壓或負載電流發生變化時，濾波器濾出的直流電壓的幅值也將隨之而變動，在要求比較高的電子設備中，這種情況是不符合要求的。第4章 控制系統及軟件設計 總體設計思想隨著自動化技術的飛速發展，PLC、現場總線和全數字測量傳動裝置在銅帶材冷軋機的控制系統中得到了廣泛的應用，使得系統安裝、調試及維護工作量大大減少，控制精度和自動化程度越來越高，系統的穩定性得到大幅度提升。遠程IO的通訊介質為屏蔽絞線。 (1)速度控制軋鋼機控制的核心是板形和厚度控制。(2)張力控制張力控制在整個軋機控制中至關重要。(2)卷徑計算卷徑計算有線速度法和直接測量法兩種，在實際應用中發現直接測量法比較穩定和精確。軋機的操作有手動和自動兩種方式。STEP7—Micro/WIN32是西門子公司專門為S7—200系列可編程控制器設計開發的。(6)交叉引用表：用表列舉出程序中使用的各操作數在哪一個程序塊的哪一個網絡中出現，以及使用它們的指令助記符。CPU按照程序書寫的順序，從頭到尾執行每條指令。在本次設計中，采用梯形圖編輯器。 本章小結 本章主要介紹的是自動軋鋼機系統的軟件的設計，通過對軟件部分的設計，可以很好的將硬件系統與控制相結合，達到設計的要求。順利如期的完成本次畢業設計給了我很大的信心，讓我了解專業知識的同時也對本專業的發展前景充滿信心。 [13] 張俊華，冉啟芬. PLC技術在自動軋鋼機系統中的應用[J].科教導報，2010（3）.[14] [J].科教導報，2009.[15] [J]. 中國科技縱橫，2002（12）.[16] 華大龍，楊曄，[J].知識與技術，2009 5(34).[17] 王玉德，[J].機電一體化，2008 3:65—66. [18] 萬喜新， 的步進電機直接控制系統[J].電子工業專用設備，2009.[19] YuShiMing, Huang YueLei, MiaoRen Jiang. Vending Machine Research Situation and the Outlook[J] .Zhejiang industrial industries are being developed on a large journal，China，2006.[20] Rusdiansyah A，Tsao DB．An integrated model of the Periodic delivery problems for vendingmachine supply chains[J].Journal off Food Engineering，2005，70(3)：421434.致 謝 在此答辯之際，我首先要感謝導師。你們辛苦了！最后，衷心地感謝在百忙之中評閱論文和參加答辯的各位老師、教授！忠心地祝愿各位身體健康、工作順利。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體均已在文中以明確方式標明。首先非常感謝學校開設這個課題，為本人日后從事計算機方面的工作提供了經驗，奠定了基礎。從他身上，我學到了許多能受益終生的東西。感謝老師四年來對我孜孜不倦的教誨，對我成長的關心和愛護。在論文的撰寫過程中老師們給予我很大的幫助，幫助解決了不少的難點，使得論文能夠及時完成，這里一并表示真誠的感謝。最后，我要特別感謝我的導師趙達睿老師、和研究生助教熊偉麗老師。最后，我要感謝我的父母對我的關系和理解，如果沒有他們在我的學習生涯中的無私奉獻和默默支持，我將無法順利完成今天的學業。這期間凝聚了很多人的心血，在此我表示由衷的感謝。畢業設計（論文）使用授權聲明本人完全了解濱州學院關于收集、保存、使用畢業設計（論文）的規定。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。同時我要感謝我的同學，在設計中對我的幫助 四年大學生活轉眼即逝。[8] 張曼，[J].機電工程技術，2007.[9] 陳萌，葉樺，[J].東南大學學報(自然科學版，2007.通過這次比較完整的自動軋鋼機系統設計，我擺脫了單純的理論知識學習狀態。(3)功能塊圖編輯器STEP7的功能塊圖編輯器可以像組裝通用邏輯門線路一樣進行編程。梯形圖編輯器能在SIMATIC和IEC11313指令集中使用，并且可以使用語句表編輯器顯示梯形圖編輯器編寫的程序。(2)數據塊：由數據（變量存儲器的初始值）和注釋組成。生產中，操作手根據實際生產情況，啟動相應的過程自動控制程序，設備即可按照預定程序進行工作，不需要過多的人工操作。隨著生產廠家對自動化程度要求的不斷提高，尤其是全自動軋制概念的引入，工業控制計算機系統必須具有更加完善的功能。而要保證張力控制的精度和穩定性，在就要獲得兩個重要的變量；線速度和卷徑。速度設定由主操作手在操作臺控制，數據發送到PLC處理后傳送各個傳動系統。在網絡中，PLC讀取所需要的數據，實現數據的實施共享。該系統采用了三層網絡控制方案，最底層為現場設備級網絡，中間為環形對等網絡，最上面是工業網。TD200C(S7200文本顯示界面)提供了非常靈活的鍵盤布置和面板設計。電源變壓器電網提供的交流電一般為220V（或380V），而各種電子設備所需要直流電壓的幅值卻各不相同。F若考慮電網電壓波動+10％，則電容器承受的最高電壓為選用標稱值1100181。速度傳感器的型號則選用KZW/P440，因為它對各部分的速度檢測都很理想，也很穩定，常用于此類設計中，方便安全。變頻器的工作原理是把市電（380V 、50Hz）通過整流器變成平滑直流，然后利用半導體器件（GTO、GTR或IGBT）組成的三相逆變器，將直流電變成可變電壓和可變頻率的交流電。本次設計選用斷路器型號為C65N63/2P，選擇此系列的斷路器的額定電流為16A，滿足選型標準。 軋鋼電機的接線圖 低壓電器選型 按鈕的選型 按鈕是一種人工控制的主令電器。冷卻液一般為皂化液、乳化液、蘇打水、輕礦物及無嚴重腐蝕的其他液體。本次設計均選用此類電動機。熱電偶和熱電阻可以直接連接到模塊上而不需要變送器對其進行標準電流或電壓信號的轉換，模塊上具有熱電阻和熱電偶型號選擇開關，熱電偶模塊還具有冷端補償功能。進入運行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經分析后再按指令規定的任務產生相應的控制信號，去指揮有關的控制電路。在開關量輸出模塊的選型過程中，必須根據實際系統運行要求及要求輸出的電壓等級進行相應的選型[12]。另外，I/O點數，存貯容量應留有一定的余量以便實際工作中的調整。而大型PLC一般都有各種標準的通信模塊可供選擇。 PLC的構成及選型從結構上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。在PLC內部具有許多控制功能，諸如時序、計算機、主控繼電器以及移位寄存器、中間寄存器等。程序執行階段在程序執行階段，根據用戶輸入的控制程序，從第一條開始逐條執行，并將相應的邏輯運算結果存入對應的內部輔助寄存器和輸出狀態寄存器。（3）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。 PLC的工作原理PLC的工作原理與計算機的工作原理基本是一致的，可以簡單地表述為在系統程序的管理下，通過運行應用程序完成用戶任務。作為原理、技術和工藝均無尖端技術難度的產品，只要努力，是能形成制造產業的。隨著集成電路技術和計算機技術的發展，現在已有第五代PLC產品了。定義還強調了PLC是“數字運算操作的電子系統”，他也是一種計算機，它是“專為在工業環境下應用而設計的”工業計算機。 在滿足控制系統要求的前提下，力求使控制系統簡單、經濟，使用及維修方便。設計控制程序。 自動軋鋼機控制系統原理框圖。穿帶結束后，首先安放好上、下工作輥(穿帶時，工作輥已取下)，然后調準軋制線，關閉軋機封閉門，機前壓板壓下，出口側擦拭器壓緊鋼帶，軋機工藝潤滑、冷卻系統啟動供液，軋機帶鋼壓下，卷取機轉動給鋼帶前張力，機前測速傳感器進入軋制線，機組運轉開始軋制。本次設計選用型號為φ350350（mm）,輥長為350mm,輥徑為350mm，成品尺寸為1mm，軋制力1250KN，,軋制電機功率為115kW。本次設計選用二輥式軋機，其結構簡單、用途廣泛具有很強的代表性。系統具有顯示功能，顯示檢測數據等；系統易于擴展，便于I/O模塊和功能模塊擴展。本設計簡單介紹了相關硬件的知識，如：PLC的