热处理加热炉电气控制系统设计.docx

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热处理加热炉电气控制系统设计

信息与电气工程学院

课程设计说明书

（2008/2009学年第二学期）

课程名称：

可编程序控制器课程设计

题目：

热处理加热炉电气控制系统设计

专业班级：

信电学院自动化06-1班

********

学号：

*********

指导教师：

黄尔烈王书强安宪军霍振宇

设计周数：

两周

设计成绩：

2009年7月1日

目    录

1、课程设计目的

通过对加热炉控制系统的设计，在了解其自动控制的基础上进一步熟悉可编程序控制器梯形图的设计及其开发软件的使用，并通过对PID控制部分的应用加深对PLC处理模拟量过程的了解及其使用方法。

最后把书本知识和实践结合起来，加深对PLC的理解及梯形图编程的掌握。

2、课程设计内容及要求

2.1设计内容

（1）了解热处理加热炉的结构和工作过程。

（2）逐一明确各路检测信号到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）逐一明确从PLC到个执行机构的输出通道，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，编制I/O地址分配表。

（5）编制PLC的程序，结合实验室现有设备完成系统调试，在实验室手动仿真模型上演示控制过程。

（6）编写课程设计说明书。

说明书要阐明各路输入输出信号的名称、作用、信号处理电路或驱动电路的设计，写明设计过程中的分析、计算、比较和选择，画出程序流程图，并附上源程序。

2.2技术要求

（1）初始状态：

电炉不通电，电机不通电，小车停在炉外SQ3位置（SQ3亮，SQ4灭），炉门关闭（SQ2亮，SQ1灭）。

（2）按下启动按钮，电机M2正转，炉门打开（SQ2灭）。

（3）炉门完全打开（SQ1亮）后，电机M2停转，同时起动M1正转（SQ3灭），运送工件的小车向炉膛

内运动。

（4）小车到达炉膛内SQ4位置后（SQ4亮），电机M1停转，同时起动M2反转（SQ1灭）。

（5）当炉门完全关闭后（SQ2）亮，电机M2停转。

（6）解热：

给炉膛内的加热电炉丝通入最高电压，工件开始加热。

（7）保温：

当工件温度达到设定温度（摄氏度）的95%时，转入保温阶段。

保温阶段采用PID控制，用

PLC内置的PID功能实现。

（8）保温12秒钟后，关闭电炉丝停止加热，同时起动电机M2正转，炉门打开（SQ2灭）。

（9）炉门完全打开（SQ1亮）后，电机M2停转，同时起动M1反转（SQ4灭），运送工件的小车向炉膛外

运动。

（10）小车到达SQ3位置后（SQ3亮），电机M1停转，同时起动M2反转（SQ1灭）。

（11）当炉门完全关闭后（SQ2亮），电机M2停转。

3、课程设计正文

3.1硬件设计

3.1.1轧钢机电控系统的原理图

CPU226接线图

EM235接线图

炉门、小车电机控制接线图

3.1.2I/O地址分配表

输入设备

输入点编号

输出设备

输出点编号

启动

I0.0

电炉丝

Q0.0

行程开关

SQ1

I0.1

位置指示灯

SQ1

Q0.1

SQ2

I0.2

SQ2

Q0.2

SQ3

I0.3

SQ3

Q0.3

SQ4

I0.4

SQ4

Q0.4

手动复位

I2.3

电机

M1正转

Q1.1

M1反转

Q1.2

M2正转

Q1.3

M2反转

Q1.4

3.2软件设计

3.2.1程序分析

初始位置，小车位于SQ3位，炉门关闭状态，当按下启动按钮，清零计数器，同时电机M2正转，炉门打开，炉门由SQ2到SQ1位，小车电机M1正转，小车由SQ3到SQ4位，炉门电机M2反转关闭炉门，计数器加一，此时最高电压接通电炉丝给小车内工件加热，并调用EM235模拟量输入输出模块，当炉内温度到达设定值的95%时，断开电炉丝，接通计时器T101，并启动PID控制系统，通过改变模拟量输出来对电炉丝端电压进行调节以维持炉内温度基本不变，达到保温效果，满12秒之后断开PID控制，并关中断，炉门打开至SQ1，小车退出至SQ3，炉门关闭至SQ2，计数器再加一接通，系统复位，同时整个程序结束停机。

3.2.2程序流程图

3.2.3程序设计

4、课程设计总结

通过这次课程设计使我明白了自己处理实际问题的能力还非常有限，课本上的知识还是有很大的扩展空间的，通过课程设计中一个又一个小问题的出现逐步认识到自己平时眼高手低的错误，发现要学习的东西还很多。

但经过这次的设计让我掌握了更加丰富的有关PLC编程以及有关模拟量输入输出模块PID控制方面的知识，在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，尤其是老师的指导让我让我学到了好多书本上找不到的经验，虽然经历了不少艰辛，但收获同样巨大。

整个设计过程非常充实，使我体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。

5．参考文献

[1].可变程序控制器选择、设计与维护/殷洪义主编.-北京：

机械工业出版社，2002.11

ISBN7-111-11084-6

[2].西门子S7-200PLC入门/严盈富编著.-北京：

人民邮电出版社，2007.6

ISBN978-7-115-16005-8

[3]陆运华，胡翠华编著，图解PLC控制系统梯形图及指令表，中国电力出版社，2007，6

课程设计

评语

课程设计

成绩

指导教师

（签字）

年月日