軋鋼生產(chǎn)線plc控制系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)論文

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計（論文）</p><p>　　題 目軋鋼生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)</p><p><b>　　設(shè)計</b></p><p><b>　　年 月 日</b></p><p>　　軋鋼生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　摘

2、要： 伴隨著社會的不斷進步,鋼材成為了社會生產(chǎn)建設(shè)的重要材料,其生產(chǎn)的方法也改變了很多。從原來的很多工人操作單軋機生產(chǎn)轉(zhuǎn)變成了現(xiàn)在的鋼材連軋生產(chǎn)線。 </p><p>　　本文簡單闡述了軋鋼自動化的發(fā)展和現(xiàn)狀及軋鋼機的組成和分類,講訴了軋鋼原理和生產(chǎn)工藝流程,介紹了PLC的基本組成、特點以及工作原理,以及對基于西門子S7-200系列PLC控制的自動軋鋼機系統(tǒng)進行了較為細致的設(shè)計.通過主回路,控制回路以及I/O分

3、配的設(shè)計對PLC控制軋鋼機的過程有了進一步認識,并對所用的設(shè)備進行了詳細的選型,而且對該控制系統(tǒng)進行了軟件編程。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：PLC 軋鋼機 控制系統(tǒng) </p><p>　　Steel rolling production line PLC control system design</p><p>　　ABSTRACT: As so

4、ciety progresses, the steel became important materials of the social construction, production technology has undergone great changes. Many workers operate from the original single-mill production transformed into steel r

5、olling production line now. </p><p>　　This paper briefly describes the development and current status rolling automation, complaint about the principles and rolling production process. Describes the basic c

6、omponents of PLC, characteristics and working principle.Through the main circuit, control circuit and I / O assignment design of the PLC control rolling mill process has been further understanding, the equipment used and

7、 a detailed selection, and the control system software programming. </p><p>　　KEYWORDS:PLC automatic rolling mill control system </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><

8、b>　　引言1</b></p><p>　　1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計1</p><p>　　1.1 系統(tǒng)控制要求1</p><p>　　1.2 方案比較2</p><p>　　1.3 方案選擇與方案論證 4</p><p>　　2 可編程控制器簡介5</p><p>　

9、　3 軋鋼生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計部分 7</p><p>　　3.1 電動機的選型7</p><p>　　3.2 低壓控制電器的選型7</p><p>　　3.3 變頻器選型12</p><p>　　3.4 PLC的選擇（西門子PLC）14</p><p>　　3.5 PLC的I/O分配表及其接線圖

10、15</p><p>　　4 軋鋼生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計部分19</p><p>　　4.1 STEP基本介紹19</p><p>　　4.2 STEP7基本功能及組成19</p><p>　　4.3 PLC程序梯形圖21</p><p>　　4.4 語句表23</p><p>

11、;<b>　　總結(jié)與致謝24</b></p><p><b>　　參考文獻25</b></p><p>　　引　言: 自動軋鋼機舊時使用繼電器來控制，但是這個線路控制系統(tǒng)容易出錯，難以保修，工作的效率不是很高?，F(xiàn)代的軋鋼機要向連續(xù)-自動-專業(yè)-效率高來發(fā)展。在現(xiàn)代來說，PLC控制系統(tǒng)慢慢的變成了大家用的最多的東西，是因為它具有下面幾個主要的

12、控制特點： </p><p>　　1．網(wǎng)絡(luò)化快速通訊；</p><p>　　2．系統(tǒng)響應(yīng)速度快；</p><p>　　3．傳送工具更加的精確；</p><p>　　4 確定工件的位置更加準確； </p><p>　　5．編制的軟件程序很可靠等。</p><p>　　在以下設(shè)計中搭配有輸入輸出點

13、的分配圖，接線圖，還有梯形圖和語句表。第一步是設(shè)計輸入輸出點分配圖，它能明確的表達出PLC的輸出和輸入點數(shù)，還能為輸入輸出點接線圖做個參考。輸入輸出點接線圖在這個程序中挺重要的，能很好的說明白這個設(shè)計。梯形圖是這個程序的中心思想，是在設(shè)計PLC時做的。語句表可以很方便的輸入到PLC中，是以梯形圖為基準做的。還要做好硬件的選取和設(shè)計，本文主要介紹了S7-200PLC控制系統(tǒng)在軋鋼中的應(yīng)用以及系統(tǒng)硬件的主要配置。</p>&l

14、t;p>　　1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計</p><p>　　一個系統(tǒng)順利、穩(wěn)定、高效的按照我們在軟件中編制的方案完成既定的任務(wù)是我們每個設(shè)計人員最強烈的希望，但是，要達成這個希望首先便需要良好的系統(tǒng)總體方案的支持，一個良好的系統(tǒng)總體方案給以后的軟件與硬件設(shè)計工作會帶來很多方便。下面就是我要說的系統(tǒng)總體方案設(shè)計的過程。</p><p>　　1.1 系統(tǒng)控制要求</p><

15、p>　　以下給出系統(tǒng)控制要求:</p><p><b>　　一次軋制控制</b></p><p>　　按下啟動按鈕，電機M1，M2旋轉(zhuǎn)，傳送帶1運轉(zhuǎn)。當檢測到傳送帶1有鋼板時，鋼板檢測傳感器A控制電機M3，M4旋轉(zhuǎn)，傳送帶2運轉(zhuǎn)，經(jīng)位置傳感器檢測到鋼板傳送到初軋軋輥位置時，電磁閥YV1動作，初軋。 </p><p>　　當鋼板到達傳送帶2

16、位置時，鋼板檢測傳感器B控制電機M1，M2停止運轉(zhuǎn)、傳送帶1也停止運轉(zhuǎn)、電機M5帶動傳送帶3運轉(zhuǎn)，經(jīng)位置傳感器檢測到鋼板傳送到精軋軋輥位置，電磁閥YV2動作，開始精軋。</p><p>　　鋼板傳送到傳送帶3時，鋼板檢測傳感器C動作，電機M3，M4停止，M5運轉(zhuǎn)，以便傳送出物料。按下停止按鈕，系統(tǒng)停止運行。</p><p><b>　　2.連續(xù)軋制控制</b><

17、/p><p>　　在上述1、2程序的基礎(chǔ)上，當電機M5運轉(zhuǎn)時，電機M1、M2帶動傳送帶1同時運轉(zhuǎn)，如此連續(xù)循環(huán)軋制。按下停止按鈕，系統(tǒng)停止運行。</p><p>　　具體的計數(shù)方法為： 在上述“1”程序的基礎(chǔ)上，當檢測傳感器C為OFF時，電機M5停止運轉(zhuǎn)，電機M1、M2旋轉(zhuǎn)，傳送帶1運轉(zhuǎn)，循環(huán)整個軋制過程，并用計數(shù)器記錄循環(huán)次數(shù)。按下停止按鈕，整個系統(tǒng)停止運行。</p><

18、p><b>　　1.2 方案比較</b></p><p><b>　　方案一：plc控制</b></p><p>　　基本原理：設(shè)計的目的是為PLC的操作自動化系統(tǒng)是建立一個系統(tǒng)的軟件設(shè)計方法.。該設(shè)計方法之所以成功，是因為分好幾部設(shè)計了軋鋼控制系統(tǒng)，這個研究主要是想找到一種減少管理控制軟件開發(fā)過程的方法，那樣可以縮減編程和調(diào)試的時間，還有

19、他們可能產(chǎn)生的變化，還提高了自動化控制的多變性。我們的目的是完善目前關(guān)于個人經(jīng)驗軟件開發(fā)商規(guī)劃方法的不足之處。  </p><p>　　在生產(chǎn)需要的前提下，許多的設(shè)備得有很多種運行的方式，比如手動的和自動的，自動的還包含連續(xù)，單周期，步進，自動返回初始狀態(tài)集中運行的方式。而PLC就可以完美實現(xiàn)這幾種方式，它可以單周期運行編制的程序，完成要求的制作；PLC還可以點動控制電動機，在監(jiān)測器或傳感器傳來信號時，

20、PLC能迅速做出反應(yīng)，及時控制電動機和電磁閥做出相應(yīng)的工作運行，最后完成所有的工步后，還可以再返回來循環(huán)的運動這個系統(tǒng)。</p><p>　　圖 1-1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計圖</p><p><b>　　方案二：單板機控制</b></p><p>　　基本原理：單板機是采用模塊化的方式來進行程序設(shè)計的，把許多個不同功能的零件塊狀化，編制子程序來運

21、行。先設(shè)計好運行的主程序，再決定附屬的程序和子程序，它們用相對應(yīng)的程序標志來代替。</p><p>　　單板機是用C語言來設(shè)計程序的，盡量繞開使用匯編語言，還要多多考慮系統(tǒng)的可靠性，增強其抗干擾能力。主程序設(shè)計用于所有電機的傳動，傳送帶的運行，附屬的程序和子程序用來控制軋制鋼材，這個單板機是用中斷方式來運作的，</p><p>　　根據(jù)軋鋼機PLC控制系統(tǒng)功能設(shè)置的原則和設(shè)置來說，確定單板

22、機的硬件配置及下面的功能：在第1個機架上設(shè)置傳送系統(tǒng)；第2個機架上設(shè)置檢測及傳感控制系統(tǒng)；這個系統(tǒng)還要設(shè)置監(jiān)控及速度的設(shè)定控制。</p><p>　　單板機內(nèi)部包括位置和電流的調(diào)節(jié)，外部連接的晶閘管裝置和直流電機來控制這個系統(tǒng)的運行，單板機也能進行位置的反饋和微調(diào)，方便于實現(xiàn)鋼材的傳送和軋制。</p><p><b>　　單板機控制器</b></p>&

23、lt;p>　　圖1-2 單板機控制系統(tǒng)原理框圖</p><p>　　1.3 方案選擇與方案論證</p><p>　　單板機早早的就出現(xiàn)了，可比單片機要早，在咱們的國家也就是再出來Z80、PC1500的時候，現(xiàn)在用單板機的人已經(jīng)不多了。單板機說穿了，還是單片機，就是一塊小的電路板而已，它就是包含有單片機呀、接口電路呀、ADC呀、DAC等，把他們呢縮在一個PCB上，它還是比較重視整體機這

24、一個觀念的。 用單板機直接控制軋鋼系統(tǒng)，研究的周期較長，研究的價錢高，而軋鋼工業(yè)控制系統(tǒng)對于抵抗干擾的能力必須要高，平穩(wěn)放在第一位，并不是性能排在第一為，所以單板機還需要逐漸的完善和改進。單板機的計算的本領(lǐng)與PLC差別很大，單板機是針對性比較強的一種專業(yè)。要想其他人能更好的使用還得搭配一個專門的軟件，非常的不方便。 PLC是Programmable Logic Controller的縮寫，也就是可編程控制器。PLC其實也

25、是一種單片機，就是建立在MCU的基座刪的而已，它的系統(tǒng)內(nèi)核，每個人都是不一樣的，每個人都有自己獨自的操作系統(tǒng)，非常的安全。</p><p>　　1.PLC作為控制系統(tǒng)是很可靠的，它是利用單片機組成的，有較強的通用性。</p><p>　　2.而單板機其實可以說是一種組合而成的電路，還得和其它的硬件及軟件構(gòu)成系統(tǒng)才能很好的使用，它的應(yīng)用系統(tǒng)的使用的方面還是很大很廣的。</p>

26、<p>　　3.其實從工業(yè)方面的使用情況來看，對于比較單一，較少重復(fù)的工業(yè)項目來說，使用PLC更加的快速，也比較方便，PLC的可靠能力方面也是極好的，對干擾的抗性很高，價錢也不是非常的貴。 </p><p>　　4.對于那些數(shù)量多的工業(yè)項目來講，使用單板機來控制系統(tǒng)能做到價錢少，收益多的特點，可是這要具有一定的研究開發(fā)能量和這個行業(yè)的經(jīng)驗才能使系統(tǒng)平衡。</p><p>　　因此

27、，多想想各方各面，我最后還是選擇了第一個方案來用。</p><p>　　2 可編程控制器簡介</p><p>　　可編程序控制器（PLC）是由很多種技術(shù)來支撐起來的，那些技術(shù)包括繼電器-接觸器控制技術(shù)，計算機技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)?？删幊绦蚩刂破鞣浅５南冗M，它內(nèi)部的主要中心是微處理器，用自己編好的程序來完成邏輯控制，計時和算術(shù)方面的計算等，并通過數(shù)字量和模擬量的輸入/輸出（I/O）來控制各種生

28、產(chǎn)過程。</p><p>　　圖2-1 PLC原理圖</p><p>　　圖2-2 PLC硬件的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　3 軋鋼生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計部分</p><p>　　3.1 電動機的選型 </p><p>　　3.1.1 軋鋼機主傳動電機的選擇 </p><p>　　作為

29、軋鋼機主傳動電機,它應(yīng)該滿足以下幾個特點： </p><p>　　1.能往復(fù)啟動、制動,能四象限運行; </p><p>　　2.過載能力好,能經(jīng)受沖擊負荷; </p><p>　　3.調(diào)速性能好而且方便。 </p><p>　　由上面的幾個特點,選擇三相籠型異步電機,電機型號為Y315M3—6,額定功率P=132kW,I=245A,V

30、=980r/min。 </p><p>　　3.1.2 輥道電機的選擇 </p><p>　　輥道電機是傳動部分,選用型號為Y100L—6 ,功率P=1.5kW,額定電流I=4A,V=940r/min。 </p><p>　　3.1.3 壓下電機的選擇 </p><p>　　壓下電機用點動控制,選用型號為Y132M1—6,功率P=4kW,I=

31、9.4A,V=960r/min。 </p><p>　　3.1.4 冷卻泵的選擇 </p><p>　　AYB—100冷卻泵適用于50Hz或60Hz,一個相大的時候電壓為220V到240V或380到420V,任選一個頻率和任選一個電壓?？梢越o機床或其他的工業(yè)設(shè)備提供降溫潤滑的作用。冷卻液能挑下面的這些液體，比如：皂化液、乳化液、輕礦物等其他液體。冷卻泵在額定電壓時直接啟動。本次設(shè)計采用的A

32、YB—100冷卻泵,P=0.37KW,U=380V,最大流量100L/m。</p><p>　　3.2 低壓控制電器的選型 </p><p>　　電器是一種能根據(jù)外面的信號變了，自己也會改變的，它還能自動的把電路弄通或者是斷開，誰都可以控制包括電路或非電對象，不僅能控制它們還能切換或者是保護它們不收損害，平時還可以一直的監(jiān)視觀測著它們。</p><p>　　低

33、壓電器一般就是指那些在一定值額定電壓（交流1200V，直流1500V以下）內(nèi)工作的電器。我們品勢用的見的低壓電器還是有接觸器，繼電器，開關(guān)電器等它們這些。低壓電器種類繁多，可以按照用處和控制設(shè)備來區(qū)分，有配電和控制2種電器。</p><p>　　3.2.1 控制按鈕的選擇 </p><p>　　控制按鈕的機構(gòu)還是很簡單的，大家控制起來也很容易，能用到很多的主令電器里面。在PLC控制系統(tǒng)中，

34、在平時也是把按鈕當PLC的輸入的信號元件來用。</p><p>　　按鈕選擇的基本原則為: </p><p>　　1.不同的地方，不同的使用方法來決定選擇哪種按鈕,如嵌裝在操作面板上的按鈕,可選用開啟式。 </p><p>　　2.不同的工作的情況,選擇按鈕或指示燈顏色。 </p><p>　　3.控制系統(tǒng)要用到多少來決定按鈕的數(shù)量。 &l

35、t;/p><p>　　由上面的幾點，選用按鈕型號為LA25，U=~500V，-400V,I=5A。</p><p>　　3.2.2 刀開關(guān)的選擇 </p><p>　　刀開關(guān)又稱閘刀開關(guān)或隔離開關(guān)，在生活中用的也很多，構(gòu)造也是極簡單的一種電器。選擇刀開關(guān)時要看秦楚電源是哪種類型的，電壓又是什么級別的，通斷能力的要求有些什么等。</p><p>　

36、　刀開關(guān)的額定電壓，額定電流應(yīng)該>=電路的實際工作電壓和最大工作電流。不同的電機也要謹慎小心的選好不一樣的刀開關(guān)，那樣會更加的安全的。 </p><p>　　所以本設(shè)計中,由上面的幾點，軋機主電機上的刀開關(guān)選用HS17-400/311,額定U=380V,約定發(fā)熱I=400A,輥道電機上的刀開關(guān)選用額定電流為I=15A,額定電壓U=380V,可控制電機最大容量2.2kW的HK1系列膠開關(guān);壓下電機選用額定I=

37、30A,額定U=380V,可控制電機最大容量4kW的HK1系列膠開關(guān)。 </p><p>　　3.2.3 接觸器的選擇 </p><p>　　接觸器有很多種，因為驅(qū)動方式的不同，有一些接觸器是電磁式的，有一些永磁式的，還有一些氣動式和液壓式的，在現(xiàn)在來看還是電磁式的用的人多點。 </p><p>　　1.選擇接觸器的類型 </p><p>　

38、　流過主觸點的不同的電流決定了選擇的接觸器的類別,就是挑一挑直流的或是交流的。 </p><p>　　2.選擇主觸點的額定電壓 </p><p>　　電磁線圈的額定U那是要跟它連接的控制電路的U一樣的。 </p><p>　　3.選擇主觸點的額定電流 </p><p>　　接觸器的額定電流應(yīng)該>=被控電路的額定電流,對于電動機可按公式:

39、 </p><p>　　IC = P N/KU N  （3-1）</p><p>　　式中:IC是指接觸器的主觸頭電流（A）； </p><p>　　K在上面的式子里是經(jīng)驗系數(shù),取1~1.4；</p><p>　　P N 是指電機的額定功率（kW）；</p>

40、<p>　　U N 是指電機的額定電壓（V）。</p><p>　　4.選擇接觸器吸引線圈的電壓 </p><p>　　交流的額定U=380/U=220V,直流接觸器線圈的額定U和直流控制回路的電壓是一樣的。 </p><p><b>　　根據(jù)以上要求 </b></p><p>　　左右輥道電機選擇的接觸器:經(jīng)

41、驗系數(shù)取1 </p><p>　　IC = P N/KU N = 1.5kW/380V = 3.95A （3-2）</p><p>　　能挑 CJ20—10 主觸頭I=10A，輔助觸頭I=5.2A。 </p><p>　　壓下電機選用的接觸器: 經(jīng)驗系數(shù)取1 </p><p>　　IC = P N/KU N =

42、4 kW/380V = 10.53A （3-3）</p><p>　　能挑 CJ20—16 主觸頭16A，輔助觸頭13A。</p><p>　　3.2.4 熔斷器的選擇 </p><p>　　熔斷器在生活中的使用也很方便，構(gòu)造不復(fù)雜，價格也挺便宜的，專門用來保護其它的電器。它也能在出現(xiàn)嚴重的過載現(xiàn)象或這是短路現(xiàn)象時，保護那些個電路和用電

43、設(shè)備，它突出的還是作短路方面的保護的。 </p><p>　　1.熔斷器類型選擇 </p><p>　　熔斷器要挑的時候呢，就得看看是什么類型，額定電壓是多少，額定電流是多少，還有熔體額定電流的挑選等內(nèi)容。</p><p>　　熔斷器的額定U應(yīng)該>=電路的工作U。</p><p>　　熔斷器的額定I必須>=所裝熔體的額定I。<

44、;/p><p>　　熔斷器的額定分斷能力必須>電路中出現(xiàn)的最大短路I。 </p><p>　　2.熔體額定電流的確定 </p><p>　　熔斷器是用來防止電路或用電設(shè)備出現(xiàn)過載現(xiàn)象和短路情況的，它的熔體的選擇是根據(jù)保護的對象來確定的。 </p><p>　　對電動機一般按下式計算: </p><p>　　對于單臺

45、電動機: </p><p>　　INF≥(1.5~2.5)INM  （3-4）</p><p>　　式中：INF在上面的式子是說熔體的額定I(A)； </p><p>　　INM在上面的式子是說電動機的額定I(A)；</p><p>　　對于較少次數(shù)啟動的電機,系數(shù)選擇1.5,還有

46、那些常常的啟動的電機,因為啟動時間比較費時,系數(shù)選擇2.5。 </p><p><b>　　對于多臺電動機： </b></p><p>　　INF≥(1.5~2.5)INMmax+∑I M （3-5）</p><p>　　式中：INMmax是指最大的電動機的額定電流(A)； <

47、;/p><p>　　∑I M是指其它的電動機額定電流的和,如果有照明系統(tǒng)，要一起算上，單位為(A)。 </p><p>　　3.熔管額定電流的確定 </p><p>　　熔體的額定電流確定后,就可以確定熔管額定電流,應(yīng)該讓熔管額定電流>=熔體額定電流。 </p><p><b>　　本設(shè)計總?cè)蹟嗥?lt;/b></p&

48、gt;<p>　　INF≥(1.5~2.5)INMmax+∑I M =2.5×204A + 472.4A=982.4A （3-6）</p><p>　　所以選用RT17(NT4)/1000A/380V </p><p>　　軋輥主電機回路上的熔斷器</p><p>　　INF≥(1.5~2.5)INM = 2.5×245A=612.

49、5A （3-7）</p><p>　　所以選用RT16(NT3)/I=680A/U=500V 。</p><p>　　輥道電機回路上的熔斷器</p><p>　　INF≥(1.5~2.5)INM = 2.5×4A=10A （3-8）</p><p>　　所以選用

50、RT0-50A/15A,其中熔斷體額定I=50A,熔體額定I=5A。 </p><p>　　壓下電機回路上的熔斷器</p><p>　　INF≥(1.5~2.5）INM = 2.5×9.4A=23.5A （3-9）</p><p>　　所以選用RT0-50A/30A, 其中熔斷體額定I=50A，熔體額定I=5A。 </p

51、><p>　　3.2.5 熱繼電器的選擇 </p><p>　　熱繼電器有好多種作用，可以對電機進行過載保護，斷相及電流不平衡運行，選擇哪種熱繼電器時還要充分思考電動機工作的地點，起動的情況，負載是哪種性質(zhì)，是否允許過載及過載的能力等因素。 </p><p>　　1.熱繼電器結(jié)構(gòu)形式的選擇 </p><p>　　電動機在選擇不一樣的時候，熱繼電器

52、也得歡不一樣的，星形的電動機就得挑2相或3相的，三角形的電動機就得挑帶斷相保護的3相的繼電器。 </p><p>　　2.熱繼電器在返回時有個時間，那個時間的6倍，就是它用來保護的電動機在真是的開啟的時間。平常的時候熱繼電器的那個返回的時間是額定電流的時候的運行的時間的6倍的一半到十分之七。 </p><p>　　3.選擇熱繼電器額定I使用下面的式子的: </p><p

53、>　　IN =（0.95~1.05）INM  （3-10）</p><p>　　式中： IN 是指熱元件的額定I(A)； </p><p>　　INM是指電動機的額定I(A)。 </p><p>　　對工作環(huán)境惡劣，起動頻繁的電動機，則按下式選取 </p><p>　　IN =（

54、1.15~1.5)INM （3-11）</p><p>　　對于軋輥主電機的熱繼電器來說</p><p>　　IN =(0.95~1.05)INM = 1×245A=245A （3-12）</p><p>　　所以選擇額定U=660V,額定I=250A的T型熱繼電

55、器。 </p><p>　　對于輥道電機的熱繼電器來說</p><p>　　IN =(0.95~1.05)INM = 1.05×4A=4.2A （3-13）</p><p>　　所以擇額定U=380V,額定I=25A的JR20型熱繼電器。 </p><p><b>　　對于壓下電機來說<

56、;/b></p><p>　　IN =(0.95~1.05)INM = 1.05×9.4A=9.87A （3-14）</p><p>　　所以也可以選擇額定U=380V，額定I=25A的JR20型熱繼電器。 </p><p>　　3.3 變頻器選型 </p><p>　　為了使傳動系統(tǒng)能在平時

57、的正常運行中不出問題，選好變頻器的型號是非常非常的重要的，選擇以前，先看看為什么而選，生產(chǎn)機械是什么類型的，調(diào)速范圍是多少，明確好控制精度和起動轉(zhuǎn)矩等要求，在真正的確定了變頻器要用于什么特性的設(shè)備或負載后，什么類型的也得挑一挑，再決定控制方式。</p><p>　　變頻器在調(diào)速系統(tǒng)中的優(yōu)點： </p><p>　　1.降低電力線路的電壓波動 </p><p>　　

58、2.控制電機的啟動電流 </p><p>　　3.啟動時需要的功率降低 </p><p>　　4.具有可控的加速功能 </p><p>　　5.具有可調(diào)的轉(zhuǎn)矩極限 </p><p>　　6.具有可調(diào)的運行速度 </p><p>　　7.具有受控的停止方式 </p><p>　　8.可

59、逆運行控制 </p><p>　　9.減少了機械傳動部件 </p><p><b>　　10.節(jié)能 </b></p><p>　　3.3.1 MM440變頻器 </p><p>　　為什么要選擇MM440變頻器是因為它是利用了高級的矢量控制技術(shù)，內(nèi)部有微處理器控制。這都使他運行起來非常的可靠，功能也很多，它的開關(guān)頻率

60、并不是固定的，可以多樣化的來選擇，這樣能很好的降低電動機在聲音方面造成的噪聲。</p><p>　　MM440變頻器全面而完善的保護功能為其它電器和電動機提供了良好的保護。MM440變頻器這個系列是可以很方便的控制電動機的速度和轉(zhuǎn)矩的，它的功率也有好幾種，包括120W~200kW（恒轉(zhuǎn)矩方式）或250kW（變轉(zhuǎn)矩方式），型號也不少，讓大家來選。 </p><p>　　該變頻器雖然是使用默認

61、的工廠參數(shù)，但他能很快捷方便的控制傳動系統(tǒng)。就是因為他這個包含很多方面的，完善的控制傳動系統(tǒng)的功能，所以呢，在設(shè)置好它的一些本身內(nèi)部的參數(shù)以后，MM440變頻器也能適用在很多種的電動機的控制系統(tǒng)中間。它既能用于單機驅(qū)動系統(tǒng)，也能控制自動化系統(tǒng)。 </p><p>　　3.3.2 MM440變頻器的特點 </p><p><b>　　1.主要特性 </b></p&

62、gt;<p>　?。?）易于安裝、設(shè)置參數(shù)和調(diào)試 </p><p>　?。?） 牢固的EMC，電磁兼容性，設(shè)計 </p><p>　　（3）可由IT(中性點不接地)電源供電 </p><p>　?。?）對控制信號的響應(yīng)式快速和重復(fù)的 </p><p>　?。?）參數(shù)設(shè)置范圍廣，確保它對廣泛的應(yīng)用對象進行配置 </

63、p><p>　　（6）具有多個繼電器輸出 </p><p>　?。?）具有多個模擬量輸出0~20mA </p><p>　?。?）6個帶隔離的數(shù)字輸入并可切換為NPN/PNP接線 </p><p>　　（9）2個模擬輸入 </p><p>　　1） IN1:0~10V,0~20mA和-10~+10V <

64、;/p><p>　　2） IN2: 0~10V, 0~20mA </p><p>　　（10）兩個模擬輸入可以作為第7和第8個數(shù)字輸入 </p><p>　?。?1）脈寬調(diào)制的頻率高因為電動機運行的噪聲低 </p><p>　?。?2）內(nèi)置的RS485串行通信接口 </p><p><b>　　2.性

65、能特征 </b></p><p><b>　?。?）矢量控制 </b></p><p>　　1） 無傳感器矢量控制SLVC </p><p>　　2） 帶編碼器的矢量控制VC </p><p>　?。?） V/f控制 </p><p>　　1） 磁通電流控制（

66、FCC），改善了動態(tài)響應(yīng)和電動機的控制特性 </p><p>　　2） 多點V/f控制 </p><p>　?。?）快速電流限制（FCL）功能，避免運行中不應(yīng)有的跳閘 </p><p>　?。?）內(nèi)置的直流輸入制動 </p><p>　　（5）符合制動功能改善了制動特性 </p><p>　?。?）加速/減

67、速斜坡特性具有可編程的平滑功能 </p><p>　?。?）具有比例、積分和微分(PID)控制功能的閉環(huán)控制 </p><p>　?。?）各組參數(shù)的設(shè)定值可以相互切換 </p><p>　　1） 電動機驅(qū)動數(shù)據(jù)組(DDS) </p><p>　　2） 命令數(shù)據(jù)組和設(shè)定值信號源(CDS) </p><p>

68、　　(9）動力制動的緩沖功能 </p><p>　　(10)定位控制的斜坡下降曲線 </p><p>　　3.4 PLC的選擇（西門子PLC）</p><p>　　1.S7-200是一種很小的PLC，它應(yīng)用在了現(xiàn)在的各種行業(yè)中，不僅能自動檢測，還可以實現(xiàn)自動控制的功能等；S7-300是應(yīng)用于小型的模塊化的PLC系統(tǒng)，可以應(yīng)用于中等方面的設(shè)備的需要；S7-400

69、就是應(yīng)用于中、高檔的設(shè)備的可編程控制器。</p><p>　　2.西門子PLC S7-200： </p><p>　　S7-200 是一種很小的PLC，S7-200系列具有很好很強大的控制功能，使它不論在獨立自主方面，還是在網(wǎng)絡(luò)連接而成的系統(tǒng)方面都能很好的發(fā)揮其功能及效果，因此S7-200可編程控制器具有很高的性價比。 </p><p>　　S7-200這種的PL

70、C的功能很好的，在好多種自動化的系統(tǒng)中能好好發(fā)揮它的效果。它使用的范圍也非常的廣，也包含許多簡單的繼電器的控制，很難的自動化控制也行。應(yīng)用的領(lǐng)域也是很全面的，包括了與自動檢測，自動化控制有關(guān)聯(lián)的各種領(lǐng)域，比如：注塑機，機床，磨床，印刷機，包裝生產(chǎn)等場合。 </p><p>　　3. S7-200系列主要有下面的幾個很優(yōu)秀的特點： </p><p><b>　　◆ 極高的可靠性 &

71、lt;/b></p><p>　　◆ 極豐富的指令集 </p><p><b>　　◆ 易于掌握</b></p><p><b>　　◆ 便捷的操作 </b></p><p>　　◆ 豐富的內(nèi)置集成功能 </p><p><b>　　◆ 實時特性 </b

72、></p><p><b>　　◆ 強勁的通訊能力</b></p><p>　　◆ 豐富的擴展模塊 </p><p>　　4.S7-200系列PLC常用的4種CPU模塊： </p><p>　　★ CPU221：本機數(shù)字量有6個輸入，4個輸出，擴展模塊數(shù)量為0，程序內(nèi)部和數(shù)據(jù)方面的容量比較小，計數(shù)的功能并不是很

73、強，僅僅適合較少的點數(shù)或是特別的控制系統(tǒng)來使用。 </p><p>　　★ CPU222：本機數(shù)字量有8個輸入，6個輸出，擴展模塊數(shù)量為2，所以他的應(yīng)用到的地方就更多了。 </p><p>　　★ CPU224/CPU224XP：本機數(shù)字量有14個輸入，10個輸出，擴展的模塊有7個，程序內(nèi)部的容量是CPU224的2倍，數(shù)據(jù)方面的容量是CPU224的四倍，內(nèi)部還有小型時鐘，模擬量和計數(shù)能力

74、變得更強了，是現(xiàn)代社會使用最多的S7-200系列產(chǎn)品。CPU224XP自己內(nèi)部帶有兩個模擬輸入模塊，一個模擬輸出模塊。</p><p>　　★ CPU226：本機數(shù)字量有24個輸入，16個輸出，程序內(nèi)部的容量是CPU224的2倍，數(shù)據(jù)方面的容量提高到了到10KB，它還有2個RS-485又來接通信息的接口，通信能力也是很強的，所以就在平時用在了那些多的點數(shù)，高的要求的小型化的或是中型化的用來控制的系統(tǒng)。</p

75、><p>　　5.PLC的最終選型</p><p>　　綜上考慮我最后選擇西門子S7-200 CPU224XP,該型號的PLC數(shù)字量I/O 14入/10出，再根據(jù)控制點的個數(shù)決定還需要多少輔助模塊。</p><p>　　3.5 PLC的I/O分配表及其接線圖</p><p>　　本系統(tǒng)的輸入信號有9個。輸入信號如表所示：</p>

76、<p><b>　　表3-1</b></p><p>　　輸出信號有6個，PLC輸出信號表如表所示：</p><p><b>　　表3-2</b></p><p>　　S7-200CPU224XP</p><p>　　啟動按鈕

77、 電機M1 M2</p><p>　　停止按鈕 電機M3 M4 </p><p>　　鋼板檢測傳感器A 電機M5</p><

78、;p>　　鋼板檢測傳感器B 接觸器 </p><p>　　鋼板檢測傳感器C 電磁閥YV1</p><p>　　位置傳感器1

79、 電磁閥YV2</p><p><b>　　位置傳感器2 </b></p><p><b>　　計數(shù)手動清零 </b></p><p><b>　　系統(tǒng)復(fù)位 </b></p><p>　　圖3-1 PLC的硬件接線圖</p><p>

80、　　表3-3 元件清單列表</p><p>　　圖3-2 PLC控制系統(tǒng)示意圖</p><p>　　4 軋鋼生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計部分 </p><p>　　4.1 STEP基本介紹 </p><p>　　S7—200可編程序控制器使用STEP—Micro/WIN32編程軟件進行編程。STEP—Micro/WIN32是在W

81、indows的基礎(chǔ)上做的，它的功能強大,主要為用戶開發(fā)控制程序使用,同時也可實時監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。它是西門子S7—200用戶肯定要用到的工具。</p><p>　　4.2 STEP7基本功能及組成 </p><p>　　4.2.1 基本功能 </p><p>　　STEP—Micro/WIN32是西門子公司為了S7-200PLC軟件專門設(shè)計開發(fā)的編程軟件。這

82、個軟件的功能很好很強大，界面友好，并且有非常方便的聯(lián)機幫助功能。我們可以用這個軟件來開發(fā)PLC應(yīng)用程序，它還能實現(xiàn)對用戶在執(zhí)行狀態(tài)中的實時監(jiān)控。另外,它還可以直接用來設(shè)計PLC的工作的方法、運行的參數(shù)和監(jiān)控等。 </p><p>　　4.2.2 界面組成 </p><p>　　主界面一般可分為下面的幾個區(qū)： </p><p><b>　　1.菜單條：<

83、;/b></p><p>　　菜單條就是使用鼠標來單擊操作或者是用其他的熱鍵來操作，來打開各項菜單。 </p><p><b>　　2.工具條：</b></p><p>　　它可以提供很簡單的用鼠標來操作的方式，將我們經(jīng)常用到的STEP—Micro/WIN32操作用按鈕的方式來用到工具條上。 </p><p>&l

84、t;b>　　3.引導條：</b></p><p>　　引導條是可以進行窗口的快速切換，它是用按鈕來控制這一個功能的。 </p><p><b>　　4.指令樹：</b></p><p>　　它可以提供所有的快捷操作命令，還有編程所要用到的PLC指令，能提供那些所有的編輯指令的樹形狀的視圖。 </p><

85、p><b>　　5.輸出窗口：</b></p><p>　　輸出窗口是可以顯示PLC程序最后編譯的結(jié)果的內(nèi)容的，還能用來檢測結(jié)果有沒有錯誤及錯誤編碼和位置等。 </p><p><b>　　6.狀態(tài)條：</b></p><p>　　它可以顯示軟件在執(zhí)行過程中所處于什么樣的狀態(tài)下的信息。其主要提供操作方面的詳細說明和運

86、行過程中進展的指示。</p><p><b>　　程序編輯器：</b></p><p>　　程序編輯器可以用梯形圖，語句表或功能圖表編輯器等來撰寫要用到的程序。</p><p><b>　　局部變量表：</b></p><p>　　它的內(nèi)部包含我們關(guān)于局部的變量所進行的賦值。</p>

87、<p>　　4.2.3 程序編輯器的選擇 </p><p>　　在程序編輯器，包含了3種方式來進行程序的編制，分別使用梯形圖來編制，用語句表來編制，用功能圖表來編制，因為梯形圖更能讓人一目了然的看到整個程序的編制，所以我在此次設(shè)計中使用梯形圖來進行程序的編輯。 </p><p>　　4.3 PLC程序梯形圖</p><p>　　程序段1： <

88、/p><p>　　I0.1 I0.0 Q0.1 Q0.0</p><p>　　Q0.3 </p><p><b>　　程序段2：</b></p><p>　　Q0.0 I0.2 Q0.2 Q0.1 </p><p>

89、;<b>　　程序段3：</b></p><p>　　I0.5 Q0.4</p><p><b>　　程序段4：</b></p><p>　　I0.3 Q0.1</p><p><b>　　程序段5：</b></p><p

90、>　　I0.6 Q0.5 </p><p>　　I0.4 Q0.2 </p><p><b>　　程序段6：</b></p><p>　　Q0.2 C20</p><p><b>　　I0.7</b></p>

91、<p><b>　　1</b></p><p>　　C20 Q0.3 </p><p><b>　　4.4 語句表</b></p><p>　　1 LDN I 0.1 停止按鈕 <

92、/p><p>　　2 LPS 邏輯入棧，分支電路的開始</p><p>　　3 LD I 0.0 啟動按鈕</p><p>　　4 O Q 0.3 電機M5遠距離控制</p><p>　　5 AN

93、 Q 0.1 電機M3,M4遠距離控制 </p><p>　　6 = Q 0.0 電機M1，M2運轉(zhuǎn)</p><p>　　7 LD Q 0.0 電機M1，M2遠距離控制 </p><p>　　8 A I 0.2 鋼板檢測傳

94、感器A運作</p><p>　　9 AN Q 0.2 電機M5遠距離控制</p><p>　　10 = Q 0.1 電機M3，M4運轉(zhuǎn) </p><p>　　11 LD I 0.5 位置傳感器1運作 </p><p>

95、　　12 = Q 0.4 初軋</p><p>　　13 LD I 0.3 鋼板檢測傳感器B運作</p><p>　　14 = Q 0.1 電機M1，M2停止運轉(zhuǎn)</p><p>　　15 LD I 0.6 位置

96、傳感器2運作 </p><p>　　16 = Q 0.5 精軋 </p><p>　　17 LD I 0.4 鋼板檢測傳感器C運作</p><p>　　18 = Q 0.2 電機M5運轉(zhuǎn)，M3，M4停止運轉(zhuǎn) </p><p&g

97、t;　　19 LD Q 0.2 計數(shù)脈沖信號輸入</p><p>　　20 LD I 0.7 復(fù)位脈沖信號輸入</p><p>　　21 CTU C20，1 增計數(shù)，設(shè)置計數(shù)值 </p><p>　　22 LD C20

98、 計數(shù)值為1時接通Q0.3</p><p>　　23 = Q0.3 循環(huán)軋制過程</p><p><b>　　總結(jié)與致謝</b></p><p>　　本文是在翟曉華老師的悉心指導下完成的，翟老師為論文的撰寫提出了許多指導性的意見,為論文的撰寫、修改提供了許多具體的指導和幫助。還有機械學院的全體老師們，

99、正是在你們所教授的專業(yè)知識基礎(chǔ)上，我才能更好的完成本次畢業(yè)設(shè)計。在本文結(jié)束之際，特別向我敬愛的導師致以崇高的敬意和深深的感謝！</p><p>　　經(jīng)過近一段時間的努力，終于使我順利的完成了畢業(yè)設(shè)計。結(jié)合這四年所學到的專業(yè)理論知識，使我無論是從PLC總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計,還是在PLC在軋鋼機控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，都學到了很多有用的知識，為今后走上工作崗位打下了良好的基礎(chǔ)，是我人生經(jīng)歷中的一項寶貴的經(jīng)驗。</p>

100、<p>　　實踐是最好的老師。我于本次畢業(yè)設(shè)計中不僅發(fā)現(xiàn)了自己的許多不足之處，并將之糾正，還積累了豐富的知識，增強了對復(fù)雜問題的解決能力。在畢業(yè)設(shè)計不僅要動腦，也要動手，是一個理論聯(lián)系實際的過程。這就需要我們仔細，周密的考慮問題，不能馬虎大意，要綜合多方面的因素考慮。</p><p>　　最后，我還想向所有曾經(jīng)指導過我的老師，一直支持著我的家人，幫助過我的同學表示深深的謝意。在此文中，如有什么不當之

101、處，請各位老師和同學指正。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 廖常初.S7-200 PLC編程及應(yīng)用[M].北京：機械工業(yè)出版社.2007</p><p>　　[2] 陳章平.PLC控制系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用[M].北京：清華大學出版社.2009</p><p>　　[3] 廖常初.S7-

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