plc课程设计Word文档格式.docx
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1.1相关背景知识4
1.2课程设计的目的4
1.3课程设计的要求4
1.4课程设计的任务5
第二章轧钢机控制PLC硬件设计6
2.1PLC输入/输出信号及地址分配6
2.2电气连接图7
2.3主电路7
2.4轧钢机流程图8
2.5轧钢机控制系统的安全保护9
第三章轧钢机控制PLC软件设计9
3.1梯形图设计9
3.2基本PLC语句对应指令11
3.3系统调试11
第四章课程设计总结15
参考文献16
轧钢机控制系统模拟
摘要
随着科技的发展，无论在日常生活中，还是在工农业发展中，PLC具有广泛的应用。
PLC的一般特点：
抗干扰能力强，可靠性极高、编程简单方便、使用方便、维护方便、设计、施工、调试周期短、易于实现机电一体化。
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。
关键词：
轧钢机，PLC，梯形图。
Rollingmillcontrolsysteysimilation
Abstract
Withthedevelopmentofscienceandtechnology,nomatterindailylife,orintheindustrialandagriculturaldevelopment,PLChaswideapplication.PLCgeneralfeatures:
stronganti-interference,highreliability,simpleprogrammingandconvenientuse,convenientmaintenance,design,construction,commissioningperiodisshortandeasytorealizemechanicalandelectricalintegration.PLCgeneraltendencyis:
highfunction,highspeed,highlevelofintegration,largecapacity,smallvolume,lowcost,communicationnetworkingability.ThiswatertowerwaterlevelcontrolsystemadoptsPLCtocontrolthecore,haveopenandallstopfunction,thisisakindofPLCcontrolautomaticadjustmentofthecontrolsystem.Applicationofthiscontrolsystemcansignificantlyimprovetheworkefficiencyandreducelaborintensity.
Keywords：
VendingMachine，Rollingmill,PLC，
第一章绪论
1.1相关背景知识
轧钢机是实现钢铁轧制过程的设备。
泛指完成轧材生产全过程的装备,包括有主要设备、辅助设备、起重运输设备和附属设备等。
但一般所说的轧机往往仅指主要设备。
工作机座——由轧辊、轧辊轴承、机架、轨座、轧辊调整装置、上轧辊平衡装置和换辊装置等组成。
1590年英国开始用水轮机拖动轧辊,直到1790年还有用水轮机配以石制飞轮拖动四辊式钢板轧机的[2]。
1798年英国开始用蒸汽机拖动轧机。
现代的轧机均为直流或交流电动机拖动有单机拖动,也有通过齿轮成组拖动。
我国大钢厂从70年代已用先进的连轧轧机,连轧机采用了一整套先进的自动化控制系统全线生产过程和操作监控均由计算机控制实施,轧件在几架轧机上同时轧制,大大提高了生产效率和质量。
国内轧钢行业要真正做大做强,必须不断对钢坯质量、加热、辊型控制、卷取能力、酸洗等系列环节加强。
另外做重型机械的一重、二重、上重、太重等必须奋起。
探索高精轧钢设备。
国内宝钢、鞍钢、武钢、首钢设计院，东大、北科大等院校轧钢研究机构亦要多加强与钢铁集团的联合开发。
随着我国轧制加工业的迅猛发展，我国轧制加工设备也经历了一个自主开发，引进学习借鉴，国产化的往复循环过程。
经过近20年的探索和创新，截至目前。
我国自行设计和制造的轧机在低速、窄规格方面已经接近或达到国际先进水平，高速轧制设备、宽幅轧机、单机架双卷取铝带热轧机、热连轧机方面的开发研制也呈现良好的态势。
伴随着市场需求的不断增长和变化，近年来我国轧制加工设备市场出现了多样化的要求。
正在逐步向高精化、宽幅化、高速化以及高技术和连续轧制的方向。
随着我国轧制工业近年来的加速发展,轧制机的需求已越来越多，轧制领域发展前景广阔。
改革开放三十年来轧制工业在我国工业建设方面做出了突出的贡献这同时也加速了轧制机的快速发展.冷连轧技术是国际钢铁行业公认的技术密集、难度极大的生产工艺是中国钢铁企业在引进全套生产线时花费最多的环节形。
1.2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
（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：
①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；
②根据工艺流程图绘制顺序功能图；
③列出PLC的I/O分配表，画出PLC的I/O接线图；
④设计梯形图并进行必要的注释；
⑤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STEP7-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
1.4.1控制要求
当启动按钮SD接通，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），给第一次压力A；
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），给第二次压力；
S2信号消失，再用时间继电器控制，过一段时间后，电机M3正转，给第三次压力ABC；
按S2检测钢板达到，YU1灯亮，过5秒后所有灯都灭，除了M2灯亮，下面就重复上述过程。
面板图：
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
2.1PLC输入/输出信号及地址分配
根据上述轧钢机控制要求的分析，PLC的输入信号有SD按钮信号，S1检测有无钢板信号，S2检测钢板到达信号。
PLC的输出信号有M1电机，M2电机，M3电机正转，M3电机反转,三个压力从小到大依次为：
A压力，AB压力，ABC压力，电磁阀YU1。
由上述PLC输入/输出信号分析可知，选择S7-200系列的PLC即可满足控制要求，其输入/输出地址分配如表1所示。
表1I/O分配表
序号
输入地址
输入点
输出地址
输出点
1
启动按钮SD
I0.0
电机M1
Q0.0
2
检测是否有钢S1
I0.1
电机M2
Q0.1
3
检测钢板到达S2
I0.2
电机MZ
Q0.2
4
电机MF
Q0.3
5
A灯
Q0.4
6
B灯
Q0.5
7
C灯
Q0.6
8
电磁阀YU1
Q0.7
2.2电气连接图
KM1KM2KM3ZKM3FABCYU1
1L
2L
S7-200CPU224
1M
I0.3
I0.4
I0.5
I0.6
I0.7
SDS1S2
如图2-1I/O接线图
2.3主电路
如图2-2主电路
2.4轧钢机流程图
2.5轧钢机控制系统的安全保护
轧钢机控制系统的安全保护主要包括四个方面：
短路保护、过载保护、失电压保护和超程保护等。
具体体现在主电路图。
2.5.1短路保护
短路时熔断器FU的熔体熔断而切断电路起保护作用。
2.5.2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。
2.5.3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。
2.5.4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，10kV级真空开关的超程一般取3～4mm。
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
3.1梯形图设计
3.2基本PLC语句对应指令
3.3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，如实物图：
当按下SD启动按钮时，此时M2电动机灯亮，如图3-1
如图3-1轧钢机
此时如果有钢板过来并S1检测到了，M1电动机灯亮，A压力灯亮，M3电机正转，如图3-2
如图3-2轧钢机
当S2检测到钢板到达时，AB压力灯亮，M3电机反转同时M3电动机正转停止，如图3-3
如图3-3轧钢机
此时时间继电器延时过一点时间，ABC灯亮，M3电机正转，如图3-4
如图3-4轧钢机
此时再次检测到钢板到达，电机M3正转停止，YU1灯亮，如图3-5。
如图3-5轧钢机
过一段时间后，除了M2灯亮其他灯都灭灯了，如图3-6。
如图3-6轧钢机
第四章课程设计总结
在这个设计中，我把S1，S2按钮各设计两种状态，调好程序，给老师看，老师看后说S1，S2按钮设计错误，他们只需一种状态，不需两种，后来我又从新把按钮的部分改了一下，再进行调试，在调试过程中一边看结果一边修改程序，最终程序成功。
做完这个设计感觉不难。
总之这个设计让我们学到了很多知识，以前我们都看别人设计的程序，而现在是自己设计的，总有点小小的满足感。
主要参考文献
1、陈建明.电气控制与PLC应用.北京：
电工工业出版社，2010年11月
2、孙平.可编程控制器原理及应用（第2版）.北京：
高等教育出版社，2008年4月版
3、林小峰.可编程控制器原理及应用.北京：
高等教育出版社，1994
4、于庆广.可编程控制器原理及系统设计..北京：
清华大学出版社，2004
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