基于S7300和WinCC的钢卷卸卷和运卷装置液压控制系统设计

重庆科技学院毕业设计（论文）题 目 基于 S7-300 和 WinCC 的钢卷卸卷和运卷 装置液压控制系统设计 院 （系） 专业班级 学生姓名 学号 指导教师 职称 评阅教师 职称 2017 年 6 月 8 日注 意 事 项 1.设计（论文）的内容包括： 1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300 字左右） 、关键词4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论） 、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于 1 万字（不包括图纸、程序清单等） ，文科类论文正文字数不少于 1.2 万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件） 。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用 A4 单面打印，论文 50 页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订3）其它学生毕业设计（论文）原创性声明本人以信誉声明：所呈交的毕业设计（论文）是在导师的指导下进行的设计（研究）工作及取得的成果，设计（论文）中引用他（她）人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及为获得重庆科技学院或其它教育机构的学位或证书而使用其材料。与我一同工作的同志对本设计（研究）所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。毕业设计（论文）作者（签字）： 2017 年 6 月 12 日重庆科技学院本科生毕业论文 摘要I摘 要钢卷运输系统是在整个轧制生产线中不可缺少的设备，在传统的钢卷运输方式中主要采用是步进梁、链式输送机以及汽车等形式。目前，托盘辊道钢卷运输系统作为一种新型钢卷运输系统正在国内外广泛应用。本文主要研究通过PLC和WinCC结合，设计一套新型钢卷运输系统。这种新型运输方式可以使得钢卷运输快速并能流畅地进行，满足了带钢连轧生产的品种多、质量高、节奏快的要求。因此，该托盘辊道钢卷运输系统具有良好的应用前景。本设计是基于西门子S7-300 PLC控制器和WinCC，同时还研究钢卷卸卷和运卷装置和液压站为主要控制对象的控制要求。提高了钢卷运输的快速性以及流畅地进行过程控制的自动化水平程度，这不仅可以取得巨大的经济效益，而且还能提高自身在钢铁行业中的竞争实力，对于国家冶金、建筑行业发展具有重要意义。关 键 词 ： 托 盘 钢 卷 运 输 PLC WinCC 重庆科技学院本科生毕业论文 ABSTRACTIIABSTRACTSteel coil transport system is indispensable in the whole rolling production line equipment, mainly used in the traditional steel coil mode of transportation is walking beam, chain conveyor and car form. At present, the tray table coil transport system as a kind of new steel coil transport system is widely used at home and abroad. This paper mainly studies combining PLC and WinCC, design a set of new steel coil transport system. The new mode of transportation can be steel coil transport can quickly and smoothly, to meet the variety of strip steel rolling production, high quality and fast. As a result, the tray table coil transport system has a good application prospect.This design is based on Siemens S7-300 PLC controller and WinCC, at the same time also study coil discharge volume and the coil device and control requirements of hydraulic station as the main control object. Improve the quickness and smoothly of coil transport process control automation degree, it can not only obtain enormous economic benefits, but also can improve their competitive power in the iron and steel industry, it has great meaning to national building and metallurgical industrys development.Keywords：tray；steel coll transport ；PLC；WinCC重庆科技学院本科生毕业论文 目录目 录摘 要 .IABSTRACT.II1 绪论 .11.1 本课题的目的及意义 .11.2 钢卷卸卷和运卷装置液压控制技术展研究现状 .11.3 课题主要内容 .21.4 本章小结 .32 系统控制方案 .42.1 钢卷卸卷和运卷装置结构和工作原理 .42.1.1 钢卷卸卷和运卷装置的结构 .42.1.2 钢卷卸卷和运卷装置的工作原理 .42.2 液压站控制系统组成和功能 .52.2.1 液压控制系统组成 .52.2.2 液压控制系统功能 .52.3 系统结构 .62.4 本章小结 .63 硬件控制系统设计 .73.1 主要元器件选型 .73.1.1 PLC的选型 .73.1.2 断路器选型 .73.1.3 热继电器选型 .73.1.4 电源选型 .83.2 电气接线图设计 .83.2.1 主电路图 .83.2.2 输入输出接线图 .83.2.3 操作柜图 .83.3 本章小结 .84 系统 PLC程序设计 .94.1 程序结构分析 .94.1.1 程序块和数据块的规划表 .94.1.2 I/O编制表 .94.2 钢卷卸卷和运卷装置液压控制系统程序 .94.2.1 自动控制程序 .94.2.2 手动控制程序 .114.3 PID参数整定及趋势图 .114.3.1 PID的构建 .114.3.2 储油罐液位和温度趋势图 .124.4 本章小结 .135 人机界面设计 .145.1 WinCC与 PLC通信 .145.1.1 OS站的建立 .145.1.2 WinCC变量管理与 PLC通信 .14重庆科技学院本科生毕业论文 目录5.2 组态画面设计 .155.2.1 主画面设计 .155.2.2 液压站控制画面设计 .165.2.3 趋势图的设计 .165.2.4 报警与变量记录画面设计 .175.3 本章总结 .186 系统的调试 .196.1 PLC程序仿真调试 .196.2 PLC与上位机联机调试 .196.2.1 通讯连接 .196.2.1 联机调试 .206.3 程序仿真过程中遇到的问题 .236.4 本章小结 .247 总结 .25参考文献 .26致谢 .27附录 （I/O 编制表） .28附录（电气图） .29附录（PLC 程序） .57附录（人机界面） .58重庆科技学院本科生毕业论文 第一章 绪论11 绪论1.1 本课题的目的及意义近年来随着人们的经济快速发展，热轧带钢产量不断增加的同时，对其钢卷运输质量的要求也逐渐增高。在钢卷运输过程中出现的任何问题，将直接影响到重大质量问题和各种事故等情况。因此，设计一种质量高的钢卷运输和卸载装置也是钢铁行业巩固、开拓市场以及树立企业品牌形象的需要。面对新时期的挑战，我国钢铁行业产品的数量不再是主要矛盾，结构性的矛盾更加突出。市场竞争也尤为激烈，集中反映在品种的质量、产品的成本和劳动的生产率以及可持续发展所造成的综合竞争力上。当前，我国的钢铁行业已经进入了加快结构的调整、升高了市场的竞争力和经济运作质量的新时代，进入了由钢铁大国变为钢铁强国的新的奋斗时代。我国的钢铁行业也对钢卷运输实施技术的进行改造，这不仅将带动企业生产效益的增加，还同时带动相关技术的进步，增强了产品的质量竞争能力和适应市场变化的能力。钢卷运输系统是整个轧制生产线中的重要设备，钢卷运输传统的运输方式主要采用的是步进梁、链式输送机以及汽车等形式。 1目前，托盘辊道钢卷运输系统作为一种新型钢卷运输系统正在国内外广泛应用。 1该系统是一种可以通过托盘在双层辊道链上来回运输实现，在实际生产中主要应用于冷、热连轧的钢卷运输线上。 1可以使得钢卷流畅并快速地运输，满足了带钢连轧生产的品种多、质量高以及节奏快的要求。因此，该托盘辊道钢卷运输系统具有一定的应用前景。由上所述，本次课题所研究的钢卷卸卷和运卷装置液压控制系统，提高了钢卷运输的快速性和过程运输中的自动化水平程度，不仅能取得巨大的经济效益，还能提高自身在钢铁行业中的竞争实力，给我们国家的冶金、建筑行业发展带来了重要的意义。1.2 钢卷卸卷和运卷装置液压控制技术展研究现状近些年，钢铁行业出现了托盘辊道运输方式，它解决了各个运输过程中所遇到的问题，热镀锌行业是最先使用此运输方式的，其主要是为了保护其表层以及减少被吊起的机会。世界上的马钢新区 2250mm 热轧项目是初度在热轧带钢生产线上利用托盘式运输形式，该项目是 2007 年 2 月投入生产的，能够让冷轧、热轧、平整机组以及钢卷库之间的物料运输问题得到有效的应对。接着采用了这种运输方式是邯郸钢铁公司。他们都是采用托盘运输系统的双层辊道，来引进此运输方式。之后，首钢迁钢热轧项目和首钢京唐重庆科技学院本科生毕业论文 第一章 绪论2钢铁有限公司 1580mm 热轧项目的运输钢卷也都是采用的托盘运输方式，其中运输结构为双排式，采用技术为自主集成，优势更为突出。在我国，20 世纪七八十年代的钢铁行业的生产线还有很多是热轧生产线，后来又从国外引进的淘汰的二手设备，在那时钢卷运输方式还不是很完善，甚至还有部分是立式的钢卷运输方式，正面临着运输方式改造和完善的问题。 2托盘式运输系统之所以不能应用到部分老旧运输线是由于受到了空间的限制。 2托盘式钢卷运输系统相对于传统快速运输链和步进梁方法具有运输平稳、份量较轻、设备维护比较方便、节能环保等优点，在国内外工业中也受到了越来越多的工厂欢迎。到现在为止，托盘辊道式钢卷运输方式已经被很多条新建的热轧项目应用了，并且取得了较好的效果。在这些热连轧项目中，双层辊道和横移装置都被卷取机出口采用了，用双层辊道加横移装置来解决运输线和运输线卷取机的运输快慢的匹配等问题，其占地范围较大。在液压技术控制这一方面，有着液压技术强国的深厚背景国家有美国、德国和日本，它们是世界上制造强国。美国是当代液压技术的第一强国，也是作为液压技术进步最早的国家。目前在液压技术方面仍处于领导者的位置，并以 Parker、Eaton 为代表作为液压产业的主要产出国。继美国之后德国作为欧洲代表成为液压行业新的竞争国家，起到了对美国液压控制技术促进发展和翻新的作用。日本作为在发展中液压技术的国家，由于对整个行业的充分吸收、消化和创新进而成为了当前领先者的榜样。 从总体情况来说,我国的液压控制技术和国外先进的液压控制技术相比，我国还存在一段距离，尤其在高、新 、尖液压控制技术装备中，我国仍还处于引进时代，还没有做到能够充分的消化和吸取。很少有国内伺服系统是真正完善的。在我国还是有许多厂家能够生产出加工伺服系统核心都是从其它国家引进的，并且在整个生产的机器精度上还不如国外同类别的产品。而我国有一些生产伺服系统的厂家，比如扬州曙光仪器公司引进来的西门子公司生产的伺服系统，它的成本基本上与进口的伺服系统一样的，这个也是制约我国工业行业发展的一大阻碍。 3因此利用现代的钢铁运输的革新和积累的经验，使得液压控制技术逐步实现以流畅、快速为核心的新一代运输方式，在性能优良、提高产品质量和工业自动化程度方面做出贡献的同时也将利用循环的钢铁材料，节省了资源和能源，促进了可持续发展，让我国的工业行业越来越好！1.3 课题主要内容本课题的主要内容如下：重庆科技学院本科生毕业论文 第一章 绪论3技术方案和规划的主要功能满足钢卷卸卷和运卷装置和液压站为主要控制对象的控制要求； 制作系统IO表，设计电气原理图、程序流程图、软件系统框图；编写钢卷卸卷和运卷装置以及液压站（包括主泵、循环泵、加热器、冷却器等）的PLC逻辑控制程序，