轧钢机电气控制系统设计

1、信息与电气工程学院课程设计说明书（2011/2012学年第二学期）课程名称 ： 可编程控制器应用 题 目 ：轧钢机电气控制系统设计 专业班级 ： 自动化0801班 学生姓名 ： 张婉欣 学 号： 指导教师 ： 刘增环 安宪军 等 设计周数 ： 两 周 设计成绩 ： 2011 年 7月 5日目 录1、课程设计目的.22、课程设计内容.22.1本设计对轧钢机的控制技术.22.2设备选择32.3系统的I/O配置32.4实验装置32.5程序流程图42.6下位机程序42.7上位机程序43、课程设计总结.44、参考文献.5附录1：程序流程图6附录2：下位机程序.7附录3：上位机程序.91、课程设计目的通过

2、对轧钢机的结构和工作过程的调查研究，使学生明确生产工艺对对电气控制提出的各项要求。根据这些要求，进行基本的原理设计、工艺设计和操作设计，使学生在课程设计的全过程中，进一步明确设计任务中的各项要求，建立课程设计工作的整体概念，从工程环境、实现手段和操作方式的各个环节入手来设计控制程序，通过不断的调试和完善程序设计，最终能够满足这些要求。本次课程设计的主要任务如下：1） 了解普通轧钢机的结构和工作过程。2） 弄清有哪些信号需要检测，写明各路检测信号到PLC的输入通道，包括传感器的原理、连接方法、信号种类、信号调理电路、引入PLC的接线以及PLC中的编址。3） 弄清有哪些执行机构，写明从PLC到各执

3、行机构的各输出通道，包括各执行机构的种类和工作机理，驱动电路的构成，PLC输出信号的种类和地址。4） 绘制出轧钢机电控系统的原理图，编址I/O地址分配表。5） 编制PLC的程序，结合实验室设备完成系统调试，在实验室手动仿真模型上仿真轧钢机工作过程的控制。2、课程设计内容2.1本设计对轧钢机的控制技术要求如下：1) 按下启动按钮，上下两轧辊电机(主拖动电机，M1)启动运转，轧制方向为从右向左轧制。左右侧辊道电机(M2和M3)启动，逆时针运转，向左输送。2) 设备启动5秒钟后，PLC检测有无等待的轧件，即S1是否有效。若无轧件则一直等待。S1有信号到来后，PLC通过某一路开出控制电磁铁动作，打开轧

4、件挡板，让轧件进入轧机的右侧轨道。3) 待轧件完全进入后(设需时4秒)，释放电磁铁，关闭轧件挡板。4) 轧件在右侧辊道推动下进入轧辊下轧制，轧辊间有热金属探测仪给出正在轧制的信号，由S2仿真，高电平表示正在轧制。5) S2由高电平变为低电平表示轧件已经通过了轧辊。轧件通过轧辊后PLC控制两侧辊道停止，电磁液压阀Y2动作使左侧辊道翘起。6) 1秒钟后起动左侧辊道向右输送。这时由安装在轧辊上方的另一个热金属探测仪给出轧件通过的信号，由另一个手动开关S3仿真。7) S3由高电平变为低电平表示轧件已经完全回到了轧辊右侧。PLC断开电磁阀Y2电源，并停止左侧辊道运转。8) 1秒钟后左侧辊道放平，启动左侧

5、辊道电机向左输送，开始下一次轧制。9) 重复第48完成第二次轧制，并准备好第三次轧制。10) 第三次轧制完成后，即热金属探测仪输出高电平变为低电平后，左侧辊道继续向左输送3秒钟，把轧件送出轧机。结束该轧件的轧制过程。11) 回到第二步但不需要5秒的延时。12) 按下停止按钮结束工作。2.2设备选择根据控制要求，本设计只需要数字量控制，不需要模拟量控制，共需要数字量输入点5个，数字量输出点7个。从实用性的角度考虑应选择S7200作为主控制器。CPU模板应选择CPU224。CPU224集成了14点输入/10点输出，共有24点数字量I/O。它可连接7个扩展模块，最大扩展至168点数字量I/O或35路

6、模拟量I/O。CPU224有13KB程序和数据存储空间、6个独立的30kHz高速计数器、2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器。CPU224配有1个RS485通信编程口，具有PPI通信、MPI通信和自由方式通信能力，是具有较强控制能力的小型控制器。2.3系统的I/O配置输入：I0.0 启动按钮 I0.1 停止按钮 I0.2 S1检测有无等待轧件 I0.3 S2仿真轧辊是否正在轧制高电平表示正在轧制（高低表示全部通过轧辊） I0.4 S3仿真是否完全回到轧辊右侧（高电平低电平） 输出：Q0.0 M1启动 Q0.1 M2左转（正转） Q0.2 M3左转（正转） Q0.3 M3启动 Q0

7、.4 Y2左侧翘起 Q0.5 打开轧件挡板（电磁阀动作 ） Q0.6 扎完闪烁三秒 Q0.7 显示正在轧钢（可以不设）2.4实验装置本次课程设计所用实验装置如下图所示：2.5程序流程图根据系统的控制要求绘制出系统的程序流程图见附录12.6下位机程序根据绘制出的系统流程图编制的梯形图程序见附录22.7上位机程序根据绘制出的系统流程图编制的上位机程序见附录33、课程设计总结通过为期两周的课程设计，使我进一步熟悉了PLC的编程方法以及利用梯形图编程的一些技巧。对于梯形图的编制首先要熟悉控制设备的方法以及控制的过程，明白其中的关键所在。其次要仔细研究设备的控制过程，耐心的理清每一步的控制目的，画出程序

8、的流程图。最后就是进行程序的编写。编写完成的程序要反复进行调试，找出程序中存在的漏洞，再对程序中的不足进行修改。在满足控制要求的前提下尽量简化程序。设计过程当中通过老师的指导与帮助，我树立正确的设计思想，学习和掌握了PLC梯形图设计的基本方法，逐渐培养独立分析和解决问题的能力及解决实际工程设计的基本技能，学习查阅有关设计手册、规范及其他参考资料的技能。我虽然顺利完成了课程设计，但我明显的感觉到自己知识的不足和实际能力的欠缺，今后一定会继续努力学习有关知识不断充实自己。 通过这次课设我深刻体会到了PLC学习的重要性，以后我会努力学习更好地提高自己的，最后感谢老师们对我们的指导，谢谢老师，辛苦了！

9、 4、参考文献【1】可编程序控制器选择设计与维护殷洪义 主编 机械工业出版社2006年 【2】PLC控制系统梯形图及指令表 陆运华 胡翠华 编著 中国电力出版社 2007年【3】可编程控制器入门与应用实例张万忠 编著 中国电力出版社 2004年【4】可编程序控制器应用指南徐世许 彭涛 编著 电子工业出版社 2007年【5】S7200PLC编程及应用 廖常初 主编 机械工业出版社 延时4S是否轧制3次？延时3S结束Y2断电放平打开挡板关闭挡板S2是否有下降沿？电磁液压阀Y2翘起S3是否有下降沿沿？上电开始设备启动延时5SS1是否有效？是否结束？I0.0是否I0.2I0.3否是是否是否I0.4I0.1附录1：程序流程图否是附录2：下位机程序附录3：上位机程序m1.PV=0;m2.PV=0;m3.PV=0;m3f.PV=0;m3z.PV=0;qd.PV=0;s1.PV=0;s2.PV=0;s3.PV=0;tz.PV=0;y1.PV=0;y2.PV=0;a=49;IF m3f.PV=1|m3z.PV=1 THENm3.PV=1;ENDIFIF m3f.PV=0&m3z.PV=0 THENm3.PV=0;ENDIFIF s1.PV=1&y2.PV=0 TH