lc课程设计-- 轧钢机控制系统模拟.doc

题目： 轧钢机控制系统模拟轧钢机控制系统模拟 课程名称：工厂电气控制及工厂电气控制及 PLC 课程设计课程设计 院部名称： 机电工程 专业： 电气工程及其自动化电气工程及其自动化 班级： 学生姓名： 学号： 课程设计学时： 指导教师： 金陵科技学院教务处制 目录 摘要摘要.II 第一章第一章 绪论绪论1 1.1 相关背景知识1 1.2 课程设计的目的1 1.3 课程设计的要求1 1.4 课程设计的任务2 第二章第二章 轧钢机控制系统轧钢机控制系统 PLC 硬件设计硬件设计4 2.1 PLC 输入/输出信号及地址分配4 2.2 电气连接图.5 2.3 安全保护.6 第三章轧钢机控制系统第三章轧钢机控制系统 PLC 软件设计软件设计7 3.1 梯形图设计.7 3.2 基本 PLC 语句对应指令.8 3.3 系统调试8 第四章第四章 课程设计总结课程设计总结9 第五章第五章 课程设计图象课程设计图象9 参考文献参考文献10 轧钢机控制系统模拟轧钢机控制系统模拟 摘要摘要 20 世纪 70 年代，诞生了两种改变整个世界及商业管理模式的计算机。 产生于 1976 年的苹果 II 型，是世界上最早得到广泛使用的微型计算机。当 今价值数十亿美元的个人计算机产业就是从这个当初由两名年轻人在车库里 成立的小公司衍生而来的。 另外一类计算机，是由 Richard Morley 在 1972 年发明的，如今称之 为可编程逻辑控制器（ PLC）。它最初并没有像个人计算机那样得到名称上 的广泛认同，但是却给制造业带来了同样意义重大的冲击。PLC 通常被称 为工厂级别的个人计算机。 PLC 总的发展趋势是：高功能、高速度、高集成度、大容量、小体积、低 成本、通信组网能力强。本水塔水位控制系统采用 PLC 为控制核心，具备开启 和全部停止功能，这是一种 PLC 控制的自动调节控制系统。应用此控制系统能 显著提高劳动效率，减少劳动强度。可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC） ，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺 序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各 种类型的机械或生产过程。 关键词：自动化， 轧钢机，PLC 第一章 绪论 1.1 相关背景知识相关背景知识 轧钢机就是用轧机进行压力加工，获取需要的形状规格和性能的过程。轧 机主要由几组轧辊构成，轧辊就是一对转动方向相反的辊子，两棍子之间形成 一定醒转的缝和孔，钢肧通过轧辊就形成一定形状的钢材。随着科学技术的不 断发展，自动控制技术在我国的日新月异，继电器控制系统已跟不上时代的发 展要求，取而代之的是可编程控制器. 可编程控制器是在继电器控制的基础上逐渐发展起来的以微处理器为核心，集 微电子技术、自动化技术、计算机技术、通信技术为一体，以工业自动化控制 为目标的新型控制装置，目前已在工业、农业、商业、交通运输领域得到广泛 应用，成为各行业的通用控制核心产品。正在向更加可靠、操作简单、通用性 强、价格低廉的方向发展，使自动控制实现起来更容易。 1.2 课程设计的目的课程设计的目的 （1）了解常用电气控制装置的设计方法、步骤和设计原则。 （2）学以致用，巩固书本知识。通过训练，使学生初步设计具有电气控制装置 的能力，从而培养学生独立工作和创造的能力。 （3）进行一次工程技术的基本训练。培养学生查阅书籍、参考资料、产品手册、 工具书的能力，上网查询信息的能力，运用计算机进行工程绘图的能力，编制 技术文件的能力等，从而提高学生解决实际工程技术问题的能力。 1.3 课程设计的要求课程设计的要求 （1）阅读本课程设计参考资料及有关图样，了解一般电气控制装置的设计 原则、方法和步骤。 （2）上网调研当今电气控制领域的新技术、新产品、新动向，用于指导设 计过程，使设计成果具有先进性和创造性。 （3）认真阅读本课程设计任务书，分析所选课题的控制要求，并进行工艺 流程分析，画出工艺流程图。 （4）确定控制方案，设计电气控制装置的主电路。 （5）应用 PLC 设计电气控制装置的控制程序。可分为 5 个步骤： 选择 PLC 的机型及 I/O 模块的型号，进行系统配置并校验主机的电 源负载能力； 根据工艺流程图绘制顺序功能图； 列出 PLC 的 I/O 分配表，画出 PLC 的 I/O 接线图； 设计梯形图并进行必要的注释； 输入程序并进行室内调试及模拟运行。 （6）设计电气控制装置的照明、指示及报警等辅助电路。系统应具有必要 的安全保护措施，例如，短路保护、过载保护、失电压保护、超程保护等。 （7）选择电气元件的型号和规格，列出电气元件明细表。选择电气元件时， 应优先选用优质新产品。 （8）绘制正式图样，要求用计算机绘图软件绘制电气控制电路图，用 STEP 7-Micro/Win32 编程软件编写梯形图。要求图幅选择合理，图、字体排列 整齐，图样应按电气控制图国家标准有关规定绘制。 （9）编写设计说明书及使用说明书。内容包括阐明设计任务及设计过程， 附上设计过程中有关计算及说明，说明操作过程、使用方法及注意事项，附上 所有的图表、所用参考资料的出处及对自己设计成果的评价或改进意见等。要 求文字通顺、简练，字迹端正、整洁。 1.4 课程设计的任务课程设计的任务 1.4.1 控制要求 当启动按钮SD，电机 M1、M2 运行，传送钢板，检测传送带上有无钢板的传感器S1 的信 号（即开关为ON） ，表示有钢板，电机M3 正转（MZ 灯亮） ；S1 的信号消失（为OFF） ，检测 传送带上钢板到位后的传感器S2 有信号（为ON） ，表示钢板到位，电机M3 反转（MF 灯亮） 。 Y1 给一向下压下量，S2 信号消失，再用时间继电器控制，过一段时间后，电机M3 工作重复 上述过程。 Q0.1 第一次接通，发光管A 亮，表示有一向下压下量，第二次接通时，A、B 亮，表示 有两个向下压下量，第三次接通时，A、B、C 亮，表示有三个向下压下量；在Q0.1 第三次接 通断开时，电磁阀YU1 灯灭， “A、B、C”全灭，按下启动开关系统停止工作。 1.4.2 系统分析 为了实现上述要求，首先列出 PLC 的 I/O 分配表，并画出 PLC 的 I/O 接线 图，然后选择 PLC 的机型及 I/O 模块的型号，进行系统配置并校验主机的电源 负载能力。 根据控制要求，编写梯形图及语句表，调试程序直到准确无误。 1.4.3 硬件设计 （1）列出 PLC 的 I/O 分配表，并画出 PLC 的 I/O 接线图； （2）选择 PLC 的机型及 I/O 模块的型号，进行系统配置并校验主机的电 源负载能力； （3）设计必要的安全保护措施，例如，短路保护、过载保护、失电压保护、 超程保护等。 1.4.4 软件设计 （1）采用模块化程序结构设计软件，首先将整个软件分成若干功能模块； （2）编写控制系统的逻辑关系图； （3）绘制各种电路图； （4）编制 PLC 程序并进行模拟调试； （5）现场调试； （6）编写技术文件并现场试运行。 第二章 轧钢机控制系统 PLC 硬件设计 2.1 PLC 输入输入 /输出信号及地址分配输出信号及地址分配 表 1 I/O 分配表 输入地址输入点输出地址输出点 启动按钮 SD I0.0 电机 M1 Q0.0 检测是否有钢板 S1 I0.1 电机 M2 Q0.1 检测钢板到达 S2 I0.2 电机 MZ Q0.2 电机 MF Q0.3 A 灯 Q0.4 B 灯 Q0.5 C 灯 Q0.6 电磁阀 YU1 Q0.7 2.2 电气连接图电气连接图 2.2 程序流程图程序流程图 2.3 安全保护安全保护 过载保护 采用热继电器 FR。由于热继电器的热惯性较大，即使发热元件流过几倍于 额定值得电流，热继电器也不会立即动作。因此在电动机启动时间不太长的情 况下，热继电器不会动作，只有在电动机长期过载时，热继电器才会动作，用 它的常闭触头使控制电路断电。 失电压保护 通过接触器 KM 的自锁环节来实现。当电源电压由于某种原因而严重欠电 压或失电压（如停电）时，接触器 KM 断电释放，电动机停止转动。当电源电 压恢复正常时，接触器线圈不会自行通电，电动机也不会自行启动，只有在操 作人员重新按下启动按钮后，电动机才能启动。 超程保护 超程也叫超行程，术语多用于电力设备断路器。 超程是真空开关触头完全闭合后，动或静触头所能移动的距离。 超程的作用主要有以下几点： a)保证触头在电磨损后仍能保持一定的接触压力； b)触头闭合时能利用触头弹簧力缓冲，减小弹跳； c)在触头分闸时，使动触头获得一定的初始的动能，拉断熔焊点，提高初 始分闸速度，减小燃弧时间，从而提高介质恢复的速度。 如果超程太小，就不能保证触头在烧损后应有的触头压力，同时，初始分 闸速度变小，会影响真空开关的开断关合和动热稳定性能，甚至产生重合闸弹 振。若超程太大，会增加操作机构的合闸功，使合闸变得极不可靠。真空开关 的超程取额定开距的 15%40%左右，10 kV 级真空开关的超程一般取 34 mm。 现在的真空开关动静触头之间的接触一般采用平板接触，要保证接触良好，就 要保证相当的接触压力，超程是指开关动静触头接触后，触头弹簧的压缩行程， 其目的是为了保证接触压力，从而保证开关接触良好 第三章 轧钢机控制系统 PLC 软件设计 3.2 基本基本 PLC 语句对应指令语句对应指令 3.3 系统调试系统调试 根据电气接线图安装接线，用编程工具将用户程序输入计算机，经过反复编 辑、编译、下载、调试、运行、直至运行成功。 第四章 课程设计总结 PLC 实训很快结束了，在这短暂的实训时间里，经过老师、同学的指导， 我获益非浅，学习了不少关于自己专业方面的知识。 此次实训主要是完成自动 轧钢系统这个项目，在完成这个项目期间还学习了画图等一些与自己专业有关 的软件应用。通过这次的实训，让我受益匪浅。第一，认识了团队合作的力量， 要完成一个项目不是一个人的事情，当中我们有过分歧但最终达成共识，不管 结果怎样，至少我们曾经在一起努力过，体验其中的过程才是真正的收获。 第 二，通过这次的实践操作，我认识到了自己的不足，更感觉到了自己与别人的 差距。为了明年的毕业而做准备，从各方面充实自己，使自己适应这个社会。 总之，这次的实训给予了我不同的学习方法和体验，让我深切的认识到实践的 重要性。在以后的学习过程中，我会更加注重自己的操作能力和应变能力，多 与这个社会进行接触，总之，这次的实训给予了我不同的学习方法和体验，让 我深切的认识到实践的重要性。在以后的学习过程