轧钢机电气控制系统设计.doc

信息与电气工程学院课程设计说明书（2012 /2013 学年第 二 学期）课程名称 ： 可编程序控制器课程设计 题 目 ： 轧钢机电气控制系统设计 专业班级 ： 电气1001班 学生姓名 ： 苏娣红 学 号： 100060102 指导教师 ： 刘增环、安宪军、杜永、王艳芬 设计周数 ： 二周 设计成绩 ： 2013 年 6 月 28 日目 录1.课程设计目的22.课程设计正文22.1可编程序控制器概述22.2控制要求22.3轧钢机电气控制模板32.3.1热金属检测器32.3.2液压系统32.3.3电机正反转42.3.4电磁阀42.4编制程序52.4.1程序流程图52.4.2 I/O地址表62.4.3 实验梯形图72.4.4实验程序103.课程设计总结134.参考文献131.课程设计目的通过对轧钢机的设计，深入了解轧钢机的结构和工作过程，实现轧钢机的控制，加强了解PLC的梯形图，指令表，外部接线图，PLC设计原理及其控制，和工作原理。2.课程设计正文2.1可编程序控制器概述“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子装置，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式或模拟式的输入和输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关的外围设备都应按易于与工业控制系统连成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”可编程序控制器（Programmable Logic Controller）简称PLC，是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术而发展起来的一种新型、通用的自动控制装置。2.2控制要求【1】按下启动按钮，上下两轧辊电机（主拖动电机，M1）起动运转，轧制方向为从右向左轧制。左右侧轧道电机（M2和M3）启动逆时针运转，向左输送。设备启动5秒后，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有效信号到来后，PLC通过某一路开出控制电磁铁动作，打开轧件挡板，让轧件进入轧机的右侧轨道。待轧件完全进入后（设需时4秒），释放电磁铁，关闭轧件挡板。【2】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。S2由高电平变为低电平表示轧件已经通过轧辊。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。【3】1秒后启动左侧辊道向右输送。这时由安装在上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。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。【4】1秒钟后左侧辊道放平，启动左右侧辊道电机向左输送，开始下一次轧制。重复完成第二次轧制，并准备好第三次轧制。三次轧制完成后，即热金属探测仪输出由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。回到第二步但不需要5秒的延时。按下停止按钮结束工作。2.3轧钢机电气控制模板 Y22.3.1热金属检测器 热金属检测器（Hot Metal Detector）属于光电检测装置，用于识别热金属运动的前沿及方向。 热金属检测器包括光电转换线路，电子开关比较输出线路和电子补偿线路。其工作原理：透镜将被测物体发出的红外线热辐射传送到光电转换线路转换成电信号并放大后送至电子开关比较线路，当辐射量达到触发点时（可自行设置不同温度触发点，调节最佳温度影响），电子开关输出线路就被触发。同时特别设计的电子补偿线路能补偿高温环境和器件老化带来的变化，无需人工调节，可在恶劣环境下连续工作稳定、可靠。 热金属检测器设计特点：一般由环氧树脂完全密封在不锈钢套中的红外开关，结实耐用。设计时就必须考虑其不受蒸汽，水，灰尘，冲击，震动以及油污的这些重工业环境影响。它的温度补偿系统可以应付极端多变的温度环境。同时具备内部测试电路，可在正式检测之前做预检查。可以设计成整体化的器件，也可以带远程光纤透镜系统。加上水冷或风冷套后，还可在高温环境下工作。另外还可以通过旋转支架来使检测器在多个不同轴向上做自由旋转。2.3.2液压系统液压系统的作用为通过改变压强增大作用力。一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件（附件）和液压油。一个液压系统的好坏取决于系统设计的合理性、系统元件性能的的优劣，系统的污染防护和处理，而最后一点尤为重要。近年来我国国内液压技术有很大的提高，不再单纯地使用国外的液压技术进行加工。2.3.3电机正反转电机正反转的原理：三相电机改变相序也就是改变了旋转磁场的方向。电机正反转连接图：2.3.4电磁阀电磁阀是用来控制流体方向的自动化基础元件，属于执行器；通常用于机械控制和工业阀门上面，对介质方向进行控制，从而达到对阀门开关的控制。电磁阀里有密闭的腔，在不同位置开有通孔，每个孔都通向不同的油管，腔中间是阀，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边，通过控制阀体的移动来挡住或漏出不同的排油的孔，而进油孔是常开的，液压油就会进入不同的排油管，然后通过油的压力来推动油缸的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞杆带动机械装置动。这样通过控制电磁铁的电流通断就控制了机械运动。2.4编制程序2.4.1程序流程图 按下启动按钮I0.0主电机M1启动 M2,M3正转5秒的延时由S1检测有无轧件等待YN开轧件挡板，4秒后自动关闭S3高电平变为低电平时，由C0判断是否轧3次YM3正转3秒M2，M3停转，电磁液压阀Y2翘起，1S后M3反转S3高电平轧件在轧制，低电平时轧件通过，断开Y2，M3停转1秒后M2，M3正转按下停止按钮I0.4N2.4.2 I/O地址表I0.0启动按钮I0.1信号检测I0.2热金属探测仪1I0.3热金属探测仪2I0.4结束按钮Q0.0主拖动电机M1Q0.1左侧辊道电机M3正转Q0.2左侧辊道电机M3反转Q0.3右侧辊道电机M2Q0.4电磁铁控制扎件挡板Q0.5左侧辊道翘起Q0.6轧钢信号灯 2.4.3 实验梯形图2.4.4实验程序3.课程设计总结课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的日新日异， PLC已经成为当今计算机应用中空前活跃的领域，在生活中可以说得是无处不在。因此作为二十一世纪的大学来说掌握PLC是十分重要的。回顾起此次可编程控制器课程设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到定稿，从理论到实践，在整整两星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。 这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多编程问题，最后在几位老师的辛勤指导下，终于游逆而解。同时，在各位老师的身上我学得到很多实用的知识，在此我表示感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢4.参考文献1廖常初.PLC基础及应用.机械工业出版社,20032廖常初.可编程序控制器的编程方法与工业应用.重庆大学出版社,20033张进秋.可编程序控制器的原理及应用实例.机械工业出版社,20044钦 和.可编程序控制器应用技术与设计实例.人民邮电出版社,20045程玉华.西门子S7-200工程应用实例分析.电子工业出版社,2008课程设计评 语课程设计成 绩指导教师（签字） 年 月 日