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plc课程设计
成绩
题目：
轧钢机控制系统
课程名称：
电气控制及PLC课程设计
院部名称：
机电工程学院
专业：
电气工程及其自动化
班级：
学生姓名：
学号：
课程设计地点：
课程设计学时：
指导教师：
金陵科技学院教务处制
目录
摘要II
第一章绪论3
1.1相关背景知识3
1.2课程设计的目的3
1.3课程设计的要求3
1.4课程设计的任务5
第二章PLC硬件设计5
2.1轧钢机的系统设计5
2.2地址分配5
2.3主电路6
2.4电气连接图5
2.5轧钢机控制系统的安全保护6
第三章轧钢机控制系统PLC软件设计7
3.1梯形图设计8
3.2基本PLC语句对应指令10
3.3系统调试12
第四章课程设计总结15
参考文献15
轧钢机系统模拟
摘要
目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。
这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。
如注塑在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。
PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。
从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。
如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。
过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。
作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。
PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。
大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。
PID处理一般是运行专用的PID子程序。
过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。
现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。
这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。
数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统
关键词：
高集成度，通信组网，轧钢机系统，PLC
第一章绪论
1.1相关背景知识
传统的供水系统大多采用水塔、高位水箱或增压设备，用水泵高出实际用水高度的扬程来“提升”水位高度，以保证有足够的用水量。
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，以PLC构成的自动控制水塔系统已在住宅小区中广泛应用。
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。
在一般住宅或大楼顶楼常设。
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系统所需的硬件
本次课程设计需要在实验室里完成，需要装有STEP7-Micro/WIN编程软件的微机一台，S7-200系列的PLC一部，自动轧钢机系统的实验面板以及导线若干条。
1.5课程设计的任务
1.5.1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）；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，电磁阀动作（YU1灯亮），电机M3反转（MF灯亮）。
Y1给一向下压下量，S2信号消失，S1有信号，电机M3正转……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，“M2”灯亮送走钢板，按下启动开关系统停止工作
面板图
1.5.2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。
1.5.3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。
1.5.4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模拟
2.1系统设计
（1）模板上各灯说明：
S1：
检测传送带上有无钢板的传感器信号，由模板上的开关控制；
S2：
检测传送带上钢板到位后的传感器信号，由模板上的开关控制；
Y1：
压轮；Y2：
卸料液压机；M1、M2、M正、M反传送带电机；
（2）操作说明：
当按下启动按钮，M1、M2运行，传送钢板：
当S1有信号（即：
S1=ON）时，表示有钢板，则M3正转，S1消失（S1=OFF），S2有信号（即：
S2=ON）表示钢板到位。
Y1动作，M3反转。
反复轧几次后，在S2有信号时，认为轧好，按下停止键，这时Y2动作，卸下钢板。
S2=OFF认为已卸下，停。
2.2I/O地址分配
输入信号
输出信号
启动SD
I0.0
M1
Q0.0
S1
I0.1
M2
Q0.1
S2
I0.2
MZ正转
Q0.2
MF反转
Q0.3
A
Q0.4
B
Q0.5
C
Q0.6
YU1
Q0
I/O地址分配
说明如下：
启动按钮SD接通，M1、M2运行。
S1为“ON”表示有钢板，M3正转；S1为“OFF”，S2为“ON”，表示钢板到位，电磁阀Y1灯亮，电机M3反转。
Y1给一乡下的压量，S2信号消失，S1有信号，电机M3正转……重复步骤1；“M2”灯亮送走钢板。
再次按下启动按钮SD，系统停止工作。
2.3电气接线图
2.4：
主电路
2.5轧钢机系统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图2.1中。
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
整体框图
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。
1：
按下SD,此时M1,M2灯亮
2：
按下S1，再还原，此时C灯亮，电动机正转，即MZ灯亮
3：
按下S2，再还原，此时C,B灯亮，电动机反转，即MF灯亮
4:
按下S1，此时A,B,C灯均亮，电动机正转，MZ灯亮
5：
按下S2，再弹回，此时YU1亮
第四章课程设计总结
在这短暂的一周实训时间里，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。
在完成项目期间，我们组的分工很明确，有负责程的，有负责报告找资料，有负责画电路图的…虽说分工明确,但在完成项目过程中遇到些麻烦的话组员之间还是相互配合相互帮助,尽量让每一个组员学到更多的专业知识,使每一个组员更上一个层次。
实训期间，我主要负责报告及找资料，但这并不是说我在其他组员在做他们任务的时候置之不理，与我无关。
我在旁边和组员一起，参与其中的讨论分析，并会不时帮助他们完成任务。
而同样我在做我的主要任务时，其他组员也会经常帮我解决一些我无法解决的问题。
这样，我们组总的来说，完成两个项目还是比较顺利的。
在完成自动轧钢系统这个项目过程中，由于我的疏忽，把程序指令输错了，因此，在整个调试过成中花费了不少时间。
但在组员一起努力分析后还是找到问题所在，并把其解决。
由于我的疏忽造成浪费了不少时间，但其他组员并没有说我，而是一起分析，一起努力找出原因解决。
让我充分感受到团队的作用！
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，让自己更早适应这个陌生的环境，相信在不久的将来，可以打造一片属于自己的天地。
经过此次一周的实训，我不仅学习了不少与自己专业相关的知识，而且还懂得了团队的力量，并且让自己更相信一分努力一分收获，积极的学习态度在以后的学习、工作中是永远缺少不了的！
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参考文献
1：
《电气控制与PLC应用》范永胜，王珉编著中国电力出版社
2：
《可编程控制器应用技术及设计》高钦和编著人民邮电出版社
3：
《可编程控制器原理及应用》郁汉琪，郭建编中国电力出版社
4：
《可编程控制器原理及应用》范次猛编著北京理工大学出版社
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