螺旋风管机控制系统.docx
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螺旋风管机控制系统
分类号密级
无锡职业技术学院
毕业设计说明书
题目螺旋风管机控制系统
英文并列题目SprialWindMillControlSystem
学生姓名：
专业：
机电一体化
指导教师：
职称：
讲师
毕业设计说明书提交日期2013.4地址控制技术学院
第一章引言.........................................................1
1.1螺旋风管机的简介及发展势........................................1
1.2课题的研究目的和意义所在........................................1
第二章PLC和变频器控制螺旋风管机系统设计...........................2
第三章PLC简介及其特点.............................................4
3.1PLC的历史.....................................................4
3.2PLC的简介......................................................5
3.3螺旋风管机采用ＰＬＣ控制的优点..................................6
第四章 变频器ACS550的简介及其特点...............................8
4.1ACS550的简介..................................................8
4.2ACS550的特点,性能及优势........................................9
4.3ACS550控制螺旋风管机的优点......................................10
第五章元器件选型.................................................11
5.1PLC的选型......................................................11
5.2ACS550选型....................................................12
第六章硬件设计...................................................14
6.1主回路接线图...................................................14
6.2布置示意图.....................................................14
6.3PLC外部接线图................................................15
6.4编写程序时相应的步骤及TD400的设置............................16
第七章PLC程序设计................................................18
第八章系统调试....................................................33
毕业设计小结.......................................................34
参考文献...........................................................35
致谢..............................................................36
毕业设计任务书
2013年3月3日
毕业设计题目
螺旋风管机系统控制
指导老师
黎雪芬
职称
讲师
专业名称
机电一体化
班级
机电21032
学生姓名
姜鹏
学号
2060103215
设计要求
1．完成专业的英文翻译
2．选择相关元器件（PLC和变频器的选型）
3.绘制相应的设计图纸（控制箱接线图1、2、3、4，操作面板接线图、主回路图、控制布置图）
4．编制、调试PLC控制程序，设置变频器参数
完成毕业课题的计划安排
序号
内容
时间安排
1
收集相关资料，英文翻译
2月25日—3月03日
2
选择相关元器件
3月4日—3月10日
3
确立设计方案，绘制相关图纸（8张A4）
3月11日—3月17日
4
编写说明书，修改论文
3月18日—4月10日
5
上交资料，准备答辩
4月11日—4月15日
答辩提交资料
英文资料翻译、毕业设计说明书、说明书八张图纸
计划答辩时间
4月23日
无锡职业技术学院控制技术学院
2013年3月03日
毕业设计调研报告
一、课题来源、课题研究的主要内容及国内外现状综述
课题来源于江阴市博凯机械有限公司、江阴市华意自动化工程有限公司。
PLC、变频器和螺旋风管机这三者之间所组成的系统，通过PLC和变频器使得螺旋风管机这个系统能够正常地运行起来，并能够加工出适合螺旋风管，适用于生产使用，通风等用途。
由于螺旋风管机传到国内比较地晚，至今技术相对于国外还是有所缺陷，显得不是那么成熟。
二、本课题拟解决的问题
1.PLC、变频器和螺旋风管机三者的选型、布局设计、接线、通讯；
2.操作起来简单方便，使用寿命周期长，维修方便；
3.所选的器件要符合相关的要求，能够达到预期的效果；
4.调试并运行达到预期的效果。
三、调研心得
在一开始准备这个课题收集相关的一些资料的时候，开始觉得既然是螺旋风管机这个系统的设计，肯定是要写到这里面螺旋风管机，肯定要对螺旋风管机有一定的了解，至少能知道大概具体的样子，但事实上重点不在此，这个当中要用到的是PLC和变频器这两大工业产品，这两者之间的相互联系，相互配合是很重要的，而螺旋风管机就可以广泛地看成是最简单的电动机就行了，这样子操作起来就简单多了，并不是我一开始所想的那个样子，对螺旋风管机内部的结果要有一定的了解，这样做我浪费了大量的时间和精力，最后可能会造成的后果还可能不一定会有明显的效果。
在这次过程中首先要对这次的重点PLC和变频器要有一定的了解，只有一定的了解才可以通过相应的要求开始进行选型，然后可以查阅一些相关的资料来进行对课题的及时修改。
摘要
在日趋现代化的社会，提倡绿色环保的口号越来越响亮，使得对于通风管道的要求越来越高。
社会上也越来越重视，对螺旋风管机进行了一定的调查，并做了关于螺旋风管的报告。
想要提升螺旋风管的质量，自然离不开螺旋风管机。
做出好的螺旋风管机已经成为社会的需求。
螺旋风管机的性价比也受到了越来越多的中小型企业的重视。
采用可编程控制器和变频器控制螺旋风管机，使得性价比渐渐高出国外。
关键词：
绿色环保、螺旋风管机、螺旋风管
Abstract
Increasinglymodernsociety,topromotegreenthesloganlouderandlouder,makingincreasinglyhighrequirementsfortheventilationducts.Communitymoreandmoreattention,Tubeformerthesurvey,andmadeareportonthespiralduct.Wanttoimprovethequalityofthespiralduct,cannotbeseparatedTubeformer.MakethegoodTubeformerhasbecometheneedsofthecommunity.Spiralductmachinepriceisalsosubjecttotheattentionofmoreandmoresmallandmedium-sizedenterprises.ProgrammablecontrollerandinvertercontrolTubeformer,sothepriceisgettinghigherforeign.
Keywords:
green,spiralductmachine,spiralduct
第一章引言
1.1螺旋风管机的简介及发展形势
在这次的毕业设计中用到的螺旋风管机的核心部件主机，切割机，能迅速并以恒定的高速切削单元，可用于圆形管的直径的大小可以迅速改变。
整个切割系统采用的是PLC自动控制，切割系统：
飞行分切机。
该模块的技术为客户提供了一些选项之间进行选择的可能性，创造了一台机器有多种选择，让他创造了一台机器，他的具体需要。
频率控制的主要驱动，确保一个平稳的加速和几乎无噪音的操作。
优秀专利飞分切机切管的长度从锯无噪音，热火花，并提供平滑的管端无毛刺。
设计和选项满足的需求在HVAC生产低碳钢，镀锌钢，不锈钢或铝。
我国从90年代中期开始引进该技术用于造船业，随着我国经济的腾飞，中央空调的使用逐年增多，排送风配套产品质量不断提高，螺旋风管在一些外资、合资企业中率先使用。
螺旋风管的无焊接、不漏气、不漏水、噪音低、通风阻力小、低造价、坚固、美观等特性逐渐被光到中国客户所认识。
螺旋风管机最早是由成立于1956年的瑞士spiro公司研制并生产的，04年以前只能依赖进口，价格昂贵，一台1602卖到中国300万RMB,而且售后服务费用也很高，一个工程师到中国来做售后服务不算各种开销每天工资要500欧元，其他配件等动辄数万元。
2004年国内某家公司率先引进瑞士生产技术，先后研制出多种型号的螺旋风管机，凭借先进的生产技术，过硬的质量，实惠的价格迅速占领国内市场，并冲击国际市场。
1.2课题的研究目的和意义所在
对螺旋风管机的研究主要是对完成加工工业上所需的螺旋风管，改善通风、排油烟、除尘等一些基础设施。
第二章PLC和变频器控制螺旋风管机系统设计
可编程控制器、变频器和触摸屏被称为“工业三大控件”，已经被广泛应用于工业控制，同时这三者如果组成一个系统的话，会更加淋漓尽致地表现出机电一体化这个完美的系统。
机电一体化从字面上简单地解释就是机械和电气。
而现代机电一体化广泛地概念就是机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结合，并综合应用到实际中去的综合技术。
是现代化的自动生产设备几乎可以说都是机电一体化的设备。
螺旋风管机系统是一套机械和电气紧密相联系的一个话题，是高度集中典型的机电一体化的产品。
在这次的毕业设计中所选的题目和我所从事的工作有着一定的联系。
这是对我三年中机电一体化专业学习的总结，三年的基础也为我这次的毕业设计打下了良好的基础。
机械和电气这两者相辅相成，互相依赖，紧密的配合在一起。
在制造机电一体化产品过程中理论和实践是密不可分的，这次做的设计就是一个最简单的例子。
在这个过程中只有理论是不行的，有时候理论往往会和现实出现一些相出入的地方，是值得我们今后注意的。
在这次的毕业设计中，我系统地了解到了螺旋风管机的构造原理。
在公司里面，变频器ACS550，西门子的PLCS7-200都是比较现成的设施。
相应的变频器在设置工程中需要一定的调试，用电位器和变频器想结合，使直流电压分压，送到变频器模拟电压输入端用以调速达到改变螺旋风管机速度的效果，这样子使得螺旋风管机更加的有效。
而我又可以将螺旋风管机这个真正的实现了“机”和“电”的完美的结合在一起。
在一开始我就进入了一个大的误区，觉得一定要了解螺旋风管机的结构，但是通过师傅的指导，最后了解到了，只要知道螺旋风管机如何运行，这样就行了。
由于这次条件有限，我在调试的过程中将螺旋风管机看成一个电动机，这样子操作起来会方便许多。
虽然这些对于刚刚接触的不是很多关于变频器的我来说，一开始操作起来会比较的困难。
但是经过反复的对这个系统进行分析处理，还是可以有个比较深入地了解，再结合在学校里面学的PLC。
在这个系统中，PLC，变频器及螺旋风管机这三者之间是相通的。
这次通过运用所学的知识完成相应的设计。
具体设计的要求：
根据PLC，变频器，螺旋风管机这三者所组成的系统进行设计；
根据相应的要求，编制出一定的程序，并通过在模拟调试进行相应地修改，优化程序，先调试完PLC和螺旋风管机，在PLC和螺旋风管机之间加上变频器，并进行调试运行；
主机和切割机要具备启动，停止，正反转之外，还要根据不同的需要，螺旋风管机加工出相应的螺旋风管时，有一定厚度，控制相应的长度，在设计中，这些都将列在考虑的范围；
1.外部要有急停按钮，在现实的工业现场，要预防紧急事故的发生；
2.相关的技术参数要符合相关的规定，再设计中要尽量减少成本；
3.确保PLC,变频器，螺旋风管机的兼容性并确保三者之间良好的通讯。
江阴博凯机械有限公司所需螺旋风管机变频器参数要求：
参数号
名称
单位
设定值
备注
1
上限频率
Hz
80.00
2
下限频率
Hz
5.00
6
多段速设定（低速）
Hz
5.00
7
加速时间
s
8.0
8
减速时间
s
3.0
55
频率监视基准
Hz
80.00
80
电机容量
KW
5.50
81
电机极数
4
83
电机额定电压
V
380.0
125
端子2频率设定增益频率
Hz
80.00
C2
端子2频率设定偏置频率
Hz
5.00
C3
端子2频率设定偏置
电位器
C4
端子2频率设定增益
电位器
第三章PLC简介及其特点
3.1PLC的历史
在我们的日常生活中所用到空调，上面就用到螺旋风管就是暖风空调的管道，和我们的生活息息相关，同时螺旋风管机在工业上，军事上也有着及其广泛地应用。
在此，我们是否想过制造螺旋风管的螺旋风管机是如何工作的？
在这次的应用中，我们运用了先进的可编程序控制器。
可编程逻辑控制器，简称PLC（ProgrammableLogicalController），是采用可编程的存储器，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，是一种专门为适应工业环境而设计的工业控制计算机。
自从1969年问世以来，随着微电子技术、集成电路技术、微处理器技术和微计算机技术的发展，已经取得了巨大的进步。
现在的PLC不仅已经大大超过了设计的初衷（即替代继电接触器），用逻辑编程取代了硬连线逻辑，而且在容量、速度、功能和通信能力等方面有了大大的增强。
现在的PLC由于采用了功能强大的高档微处理器（如16位、32位微处理器），处理速度快，存储容量大大增加；由于采用了多种编程语言和先进的指令系统，增强了过程控制和数据处理的功能，如PID控制、数据文件传送、浮点运算功能，同时，完善的输入/输出系统使得系统的处理能力和控制能力得到大大加强，足以满足绝大多数的控制要求。
PLC的发展史
PLC的发展阶段
虽然PLC问世时间并不是很长，但是随着微处理器的出现，大规模、超大规模集成电路技术的迅速发展和数据通讯技术的不断进步，PLC也迅速发展，其发展过程大致可分下面三个阶段：
早期的PLC（60年代末—70年代中期）
早期的PLC一般称为可编程逻辑控制器。
这时的PLC多少有点继电器控制装置的替代物的含义，其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制、定时等。
它在硬件上以准计算机的形式出现，在I/O接口电路上作了改进以适应工业控制现场的要求。
装置中的器件主要采用分立元件和中小规模集成电路，存储器采用磁芯存储器。
另外还采取了一些措施，以提高其抗干扰的能力。
在软件编程上，采用广大电气工程技术人员所熟悉的继电器控制线路的方式—梯形图。
因此，早期的PLC的性能要优于继电器控制装置，其优点包括简单易懂，便于安装，体积小，能耗低，有故障指使，能重复使用等。
其中PLC特有的编程语言—梯形图一直沿用至今。
中期的PLC（70年代中期—80年代中后期）
在70年代微处理器的出现使PLC发生了巨大的变化。
美国，日本，德国等一些厂家先后开始采用微处理器作为PLC的中央处理单元（CPU）。
这样，使PLC得功能大大增强。
在软件方面，除了保持其原有的逻辑运算、计时、计数等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等功能。
在硬件方面，除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量模块、远程I/O模块、各种特殊功能模块。
并扩大了存储器的容量，使各种逻辑线圈的数量增加，还提供了一定数量的数据寄存器，使PLC得应用范围得以扩大。
近期的PLC（80年代中后期至今）
进入80年代中、后期，由于超大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器的市场价格大幅度下跌，使得各种类型的PLC所采用的微处理器的当次普遍提高。
而且，为了进一步提高PLC的处理速度，各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片。
这样使得PLC软、硬件功能发生了巨大变化。
可编程控制器在工业上得到了比较广泛的应用。
我们在设计、调试PLC程序时，实际被控制对象有时候还未制造完成，所以得先了解我们要控制的效果能否达到，效果好不好，有没有错误，受到环境的局限，通常用一些按钮开关和指示灯来进行调试程序、排错，纠正更改。
这时，我们通常用一个被控制对象的实物模型进行调试，可以早期展示实际效果。
使调试过程变得更加地直观。
实验台上有输入输出指示灯，上边的按钮开关也可以用来代替实际中按钮控制。
在这次设计过程中，我通过西门子S7-200的编程软件，对控制过程过程进行编程。
3.2PLC的简介
PLC是一种用于工业自动化控制的专用计算机，实质上属于计算机控制方式。
PLC与普通微机一样，以通用或专用CPU作为字处理器，实现通道（字）的运算和数据存储，另外还有位处理器（布尔处理器），进行点（位）运算与控制。
PLC控制一般具有可靠性高、易操作、维修、编程简单、灵活性强，抗干扰性强，完善功能好，接口能力强等特点。
1）可靠性:
对可维修的产品，可靠性包括产品的有效性和可维修性。
PLC不需要大量的活动组件和接线电子组件，它的接线大大减少，与此同时，系统的维修简单，维修时间短。
PLC采用了一系列可靠性设计的方法进行设计，例如，冗余设计，断电保护，故障诊断和信息保护及恢复等，提高了MTBF，降低了MTTR，使可靠性提高。
2）PLC软硬件具备的特点：
PLC是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置，它具有比通用计算机控制更简单的编程语言和更可靠的硬件。
采用了精简化的编程语言，编程出错率大大降低，而为工业恶劣操作环境设计的硬件使可靠性大大提高。
在PLC的硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施。
例如，采用可靠性的组件;采用先进的工艺制造流水线制造;对干扰的屏蔽、隔离和滤波等;对电源的断电保护;对存储器内容的保护等。
PLC的软件方面，也采取了一系列提高系统可靠性的措施。
例如，采用软件滤波;软件自诊断;简化编程语言等。
3）灵活性，PLC的灵活性表现在以下几个方面:
a.编程的灵活性。
PLC采用的编程语言有梯形图、布尔助记符、菜单图，功能模块和语句描述编程语言。
编程方法的多样性使编程方便、应用面拓展。
b.扩展的灵活性。
PLC的扩展灵活性是它的一个重要特点。
它可根据应用的规模不同，即可进行容量的扩展、功能的扩展、应用和控制范围的扩展。
c.操作的灵活性。
操作十分灵活方便，监视和控制变得十分容易。
4）易操作性，PLC的易操作性表现在下列几个方面:
大多数的PLC采用编程器进行输入和更改的操作。
编程器至少提供了输入信息的显示，对大中型的PLC，编程器采用了CRT屏幕显示，因此，程序的输入直接可以显示。
更改程序的操作也可直接根据所需要的地址编号或接点号进行搜索或顺序寻找，然后进行更改。
更改的信息可在液晶屏或CRT上显示。
编程方便PLC有多种程序设计语言可供使用。
对电气技术人员来说，由于梯形图与电气原理图较为接近，容易掌握和了解。
采用布尔助记符编程语言时，十分有助于编程人员的编程。
维修方便PLC具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求降低。
当系统发生故障时，通过硬件和软件的自诊断，维修人员可以很快的找到故障的部位，以便维修。
3.3螺旋风管机采用ＰＬＣ控制的优点
1）在螺旋风管机中采用了PLC，实现软件对螺旋风管机运行的自动控制，可靠性大大提高；
2）PLC可实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能，运用起来比较地灵活；
3）控制系统结构简单，外部线路简化明了；
4）PLC可进行故障自动检测与报警显示，提高运行安全性，并便于检修；
5）用于群控调配和管理，并提高螺旋风管机的运行效率；
6）更改控制方案时不需有很大地改动硬件接线，大大地提高效率。
第四章 变频器ACS550的简介及其特点
4.1ACS550的简介
类型代码：
ACS550-01-015A-4+IP54
IP54外壳提供了对于来自所用方向的空气尘埃和轻度的飞溅物和水滴的防护。
可选件
控制盘
助手型控制盘ACS-CP-D
该控制盘更容易进行变频器编程，可与变频器分离使用，并支持包括中文在内的多种语言及字母数字显示。
助手型控制盘还有多种向导，并内置了帮助功能用来指导用户。
它还包括了时钟功能，可以在故障记录器中使用该功能，也可以用来控制变频器，例如定时启动/停止。
这种控制盘可以拷贝参数用于备份或下载到另一个变频器中。
大屏幕显示屏和柔软的按键使变频器非常易于操作。
基本型控制盘ACS-CP-C
基本型控制盘具有单行数字显示。
这个盘可以用来控制变频器，修改参数值或将它们拷贝到另一个变频器中。
可选件
控制盘安装组件
ACS-CP-EXT
OPMP-01
可选件
外部可选件
du/dt滤波器
当电机电缆长于额定长度时要使用du/dt滤波器。
这样电机电缆通常可以达到标准长度的1.5倍。
即插型可选件
FlashDrop接口
手持式设备，用于在变频器不加电的情况下，快速、方便地进行参数选择及设定。
可隐藏所选定的参数，以达到保护机器之目的。
扩展继电器输出模块
这个可选件提供了三路额外的继电器输出接口。
它们可以用于风机和水泵控制或多个监视功能。
所有的继电器可以通过助手型控制盘进行编辑来控制开闭。
另外，也可以通过现场总线进行控制。
编码器反馈选件模块
标准传动可以配备编码器模块。
在很多应用中，使用编码器速度反馈来增加电机控制是最可行的方法。
即插型现场总线模式
即插型可选件可以方便的构成自动化系统。
一对双绞线代替了大量的常规接线，因此降低了成本并提高了可靠性。
ACS550支持以下现场总线模块：
DeviceNet；LONWORKS；PROFIBUSDP；CANopen；
ControlNet；Ethernet
FlashDrop
一款功能强大的掌上型工具，用于快速、方便地进行参数
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