PLC課程設(shè)計(jì)報(bào)告

.可編程技術(shù)課程設(shè)計(jì)（2015—2016學(xué)年第二學(xué)期）軋鋼機(jī)控制系統(tǒng)姓名：劉兆慶學(xué)號(hào)：1316307030專(zhuān)業(yè)：軌道二班指導(dǎo)老師：趙運(yùn)基成績(jī)?cè)u(píng)定：2016年5月18日目錄1緒論 1.1引言 1.2課題研究的目的和意義 1.3課題設(shè)計(jì)的要求 1.4課題的設(shè)計(jì)任務(wù) 2軋鋼機(jī)控制系統(tǒng)PLC硬件設(shè)計(jì) 2.1軋鋼機(jī)的控制要求 2.2選擇機(jī)型 2.3PLC輸入輸出及IO地址分配 2.4電氣連接圖 2.5軋鋼機(jī)控制系統(tǒng)的保護(hù)系統(tǒng) 3軋鋼機(jī)控制系統(tǒng)PLC軟件設(shè)計(jì) 3.1梯形圖設(shè)計(jì) 3.2基本PLC語(yǔ)句對(duì)應(yīng)指令 3.3系統(tǒng)調(diào)試 4課程設(shè)計(jì)總結(jié) TOC\o"1-3"\h\u致謝參考文獻(xiàn) 附錄 附錄1：實(shí)物拍攝圖 附錄2：PLC串口通訊程序 附錄3：組態(tài)王組態(tài)畫(huà)面 摘要隨著科技的發(fā)展，無(wú)論在日常生活中，還是在工農(nóng)業(yè)發(fā)展中，PLC具有廣泛的應(yīng)用。PLC的一般特點(diǎn)：抗干擾能力強(qiáng)，可靠性極高、編程簡(jiǎn)單方便、使用方便、維護(hù)方便、設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試周期短、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。PLC總的發(fā)展趨勢(shì)是：高功能、高速度、高集成度、大容量、小體積、低成本、通信組網(wǎng)能力強(qiáng)。本水塔水位控制系統(tǒng)采用PLC為控制核心，具備開(kāi)啟和全部停止功能，這是一種PLC控制的自動(dòng)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)。應(yīng)用此控制系統(tǒng)能顯著提高勞動(dòng)效率，減少勞動(dòng)強(qiáng)度。文闡述了可編程控制器PLC在自控軋鋼機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用，介紹了軋鋼機(jī)的PLC控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案及設(shè)計(jì)過(guò)程，列出了具體的主要硬件電路，電梯的控制梯形圖，在分析處理隨機(jī)信號(hào)邏輯關(guān)系的基礎(chǔ)上，指出了PLC的編程方法。本次所做的設(shè)計(jì)課題是基于PLC的自控軋鋼機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，它在鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中十分重要，主要采用S7-200系列機(jī)型進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，利用組態(tài)王軟件對(duì)自動(dòng)軋鋼機(jī)進(jìn)行畫(huà)面組態(tài)，基于PLC自控軋鋼機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)這個(gè)課題對(duì)現(xiàn)在的工業(yè)發(fā)展必不可少，不僅提高效率，而且能加快現(xiàn)在工業(yè)的快速發(fā)展。介紹可編程序控制器PLC在自動(dòng)軋鋼機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，軋鋼機(jī)的PLC控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案及設(shè)計(jì)過(guò)程，列出了具體的主要電路，I/O分配表以及程序梯形圖。關(guān)鍵詞：PLC、軋鋼機(jī)、分配表、梯形一緒論1.1引言軋鋼機(jī)的正常運(yùn)行是安全生產(chǎn)追求的重要目標(biāo)，所以監(jiān)控設(shè)備的設(shè)計(jì)調(diào)試技術(shù)的高低是保證軋鋼系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的主要因素。因此，保證監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備設(shè)計(jì)調(diào)試質(zhì)量對(duì)軋鋼系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)正常減少故障的發(fā)生率具有非常重要的意義根據(jù)我國(guó)現(xiàn)階段的實(shí)際情況對(duì)軋鋼系統(tǒng)的運(yùn)行安全又提出了更高的要求。另外，面對(duì)信息技術(shù)特別是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)張，我國(guó)監(jiān)控系統(tǒng)正在由站控向線控和面控式的調(diào)度集中控制方式轉(zhuǎn)型。因此，如何適應(yīng)新發(fā)展的新形勢(shì)，利用現(xiàn)代新技術(shù)，建立以預(yù)防為主的保障軋鋼系統(tǒng)設(shè)備安全的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)調(diào)試及故障診斷系統(tǒng)是研究解決的重大課題。為了保持軋鋼系統(tǒng)處于良好的工作狀態(tài)，我國(guó)及外國(guó)許多的企事業(yè)實(shí)施了多種維護(hù)制度。主要包括年修、大修、廠修、假修等定期維修，以及不定期維修和日常維修等。這些制度的嚴(yán)格執(zhí)行，為軋鋼系統(tǒng)的安全奠定了基礎(chǔ)。但是，總體而言，這些維修制度均具有超前或事后維修的特點(diǎn)，缺乏基于設(shè)備狀態(tài)維修的預(yù)測(cè)性和設(shè)備維修的經(jīng)濟(jì)性。因此，面對(duì)液壓設(shè)備對(duì)安全要求越來(lái)越高的形勢(shì)，由超前或事后維修向基于狀態(tài)維修，已經(jīng)成為維修制度改革的方向。狀態(tài)修的重要手段是采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)調(diào)試及檢測(cè)診斷設(shè)備和方法，建立安裝調(diào)試及故障檢測(cè)計(jì)算機(jī)支持系統(tǒng)。目前，我國(guó)基于PLC軋鋼機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)不同程度得到了推廣應(yīng)用，設(shè)計(jì)調(diào)試及故障診斷計(jì)算機(jī)支持系統(tǒng)還處于研究開(kāi)發(fā)階段。由于軋鋼系統(tǒng)本身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，尤其是控制系統(tǒng)的復(fù)雜性，以及受設(shè)備使用和環(huán)境等因素的影響，實(shí)際造成設(shè)計(jì)調(diào)試的出現(xiàn)故障的原因是很復(fù)雜的，具有明顯的隨機(jī)性、不確定性、和模糊性?，F(xiàn)場(chǎng)分析、判斷和現(xiàn)場(chǎng)處理故障，往往需要依賴維修人員對(duì)設(shè)備安裝調(diào)試及故障的機(jī)理的把握程度和經(jīng)驗(yàn)。這就難免由于經(jīng)驗(yàn)不足而導(dǎo)致失誤，造成設(shè)備調(diào)試過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)各種問(wèn)題。延誤安裝調(diào)試和維修時(shí)間。因此，研究安裝調(diào)試及故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)具有實(shí)際意義的。1.2課程設(shè)計(jì)的目的（1）了解常用電氣控制裝置的設(shè)計(jì)方法、步驟和設(shè)計(jì)原則。（2）學(xué)以致用，鞏固書(shū)本知識(shí)。通過(guò)訓(xùn)練，使學(xué)生初步設(shè)計(jì)具有電氣控制裝置的能力，從而培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作和創(chuàng)造的能力。（3）進(jìn)行一次工程技術(shù)的基本訓(xùn)練。培養(yǎng)學(xué)生查閱書(shū)籍、參考資料、產(chǎn)品手冊(cè)、工具書(shū)的能力，上網(wǎng)查詢信息的能力，運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行工程繪圖的能力，編制技術(shù)文件的能力等，從而提高學(xué)生解決實(shí)際工程技術(shù)問(wèn)題的能力。1.3課程設(shè)計(jì)的要求（1）閱讀參考資料及有關(guān)圖樣，了解一般電氣控制裝置的設(shè)計(jì)原則、方法和步驟。（2）上網(wǎng)調(diào)研當(dāng)今電氣控制領(lǐng)域的新技術(shù)、新產(chǎn)品、新動(dòng)向，用于指導(dǎo)設(shè)計(jì)過(guò)程，使設(shè)計(jì)成果具有先進(jìn)性和創(chuàng)造性。（3）認(rèn)真閱讀本課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，分析所選課題的控制要求，并進(jìn)行工藝流程分析，畫(huà)出工藝流程圖。（4）確定控制方案，設(shè)計(jì)電氣控制裝置的主電路。（5）應(yīng)用PLC設(shè)計(jì)電氣控制裝置的控制程序?？煞譃?個(gè)步驟：①選擇PLC及I/O模塊的型號(hào)，進(jìn)行系統(tǒng)配置并校驗(yàn)主機(jī)的電源負(fù)載能力；②根據(jù)工藝流程圖繪制順序功能圖；③列出PLC的I/O分配表，畫(huà)出PLC的I/O接線圖；④設(shè)計(jì)梯形圖并進(jìn)行必要的注釋?zhuān)虎葺斎氤绦虿⑦M(jìn)行室內(nèi)調(diào)試及模擬運(yùn)行。（6）設(shè)計(jì)電氣控制裝置的照明、指示及報(bào)警等輔助電路。系統(tǒng)應(yīng)具有必要的安全保護(hù)措施，例如，短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、失電壓保護(hù)、超程保護(hù)等。（7）選擇電氣元件的型號(hào)和規(guī)格，列出電氣元件明細(xì)表。選擇電氣元件時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用優(yōu)質(zhì)新產(chǎn)品。（8）繪制正式圖樣，要求用計(jì)算機(jī)繪圖軟件繪制電氣控制電路圖，用STEP7-Micro/Win32編程軟件編寫(xiě)梯形圖。要求圖幅選擇合理，圖、字體排列整齊，圖樣應(yīng)按電氣控制圖國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)規(guī)定繪制。（9）編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)及使用說(shuō)明書(shū)。內(nèi)容包括闡明設(shè)計(jì)任務(wù)及設(shè)計(jì)過(guò)程，附上設(shè)計(jì)過(guò)程中有關(guān)計(jì)算及說(shuō)明，說(shuō)明操作過(guò)程、使用方法及注意事項(xiàng)，附上所有的圖表、所用參考資料的出處及對(duì)自己設(shè)計(jì)成果的評(píng)價(jià)或改進(jìn)意見(jiàn)等。要求文字通順、簡(jiǎn)練，字跡端正、整潔。1.4課程設(shè)計(jì)的任務(wù)1.4.1控制要求軋鋼機(jī)控制的實(shí)驗(yàn)面板圖1.4.2系統(tǒng)分析1.4.2系統(tǒng)分析為了實(shí)現(xiàn)上述要求，首先列出PLC的I/O分配表，并畫(huà)出PLC的I/O接線圖，然后選擇PLC的機(jī)型及I/O模塊的型號(hào)，進(jìn)行系統(tǒng)配置并校驗(yàn)主機(jī)的電源負(fù)載能力。根據(jù)控制要求，編寫(xiě)梯形圖及語(yǔ)句表，調(diào)試程序直到準(zhǔn)確無(wú)誤。1.4.3硬件設(shè)計(jì)（1）列出PLC的I/O分配表，并畫(huà)出PLC的I/O接線圖；（2）選擇PLC的機(jī)型及I/O模塊的型號(hào)，進(jìn)行系統(tǒng)配置并校驗(yàn)主機(jī)的電源負(fù)載能力；（3）設(shè)計(jì)必要的安全保護(hù)措施，例如，短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、失電壓保護(hù)、超程保護(hù)等。1.4.4軟件設(shè)計(jì)（1）采用模塊化程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件，首先將整個(gè)軟件分成若干功能模塊；（2）編寫(xiě)控制系統(tǒng)的邏輯關(guān)系圖；（3）繪制各種電路圖；（4）編制PLC程序并進(jìn)行模擬調(diào)試；（5）現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試；（6）編寫(xiě)技術(shù)文件并現(xiàn)場(chǎng)試運(yùn)行。二軋鋼機(jī)控制系統(tǒng)PLC硬件設(shè)計(jì)2.1軋鋼機(jī)的控制要求按下啟動(dòng)按鈕SD，M1M2運(yùn)行，燈亮。按下s1，mz正轉(zhuǎn)，壓力燈A亮，按下s2，mf反轉(zhuǎn)，壓力燈B亮，再按下s1，mz正轉(zhuǎn)，壓力燈C亮，再按下s2，YU1亮，延遲2s后，M1M2亮，繼續(xù)之前的順序運(yùn)行2.2選擇機(jī)型 根據(jù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，考慮到擴(kuò)展和功能，選用一臺(tái)晶體管輸出結(jié)構(gòu)的CPU224小型PLC作為控制中心，CPU224的I/O點(diǎn)數(shù)為24點(diǎn)（14入10出）。2.3PLC輸入輸出及IO地址分配輸入信號(hào)輸出信號(hào)啟動(dòng)按鈕SDI0.0M1Q0.0檢測(cè)有無(wú)鋼板S1I0.1M2Q0.1檢測(cè)鋼板是否到位S2I0.2正轉(zhuǎn)MZQ0.2反轉(zhuǎn)MFQ0.3燈AQ0.4燈BQ0.5燈CQ0.6YU1Q0.72.4電氣連接圖2.5軋鋼機(jī)控制系統(tǒng)的保護(hù)系統(tǒng)軋鋼機(jī)控制系統(tǒng)的安全保護(hù)主要包括四個(gè)方面：短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、失電壓保護(hù)和超程保護(hù)等。具體體現(xiàn)在如下主電路圖中。2.5.1短路保護(hù)短路時(shí)熔斷器FU的熔體熔斷而切斷電路起保護(hù)作用。2.5.2過(guò)載保護(hù)采用熱繼電器FR。由于熱繼電器的熱慣性較大，即使發(fā)熱元件流過(guò)幾倍于額定值得電流，熱繼電器也不會(huì)立即動(dòng)作。因此在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間不太長(zhǎng)的情況下，熱繼電器不會(huì)動(dòng)作，只有在電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過(guò)載時(shí)，熱繼電器才會(huì)動(dòng)作，用它的常閉觸頭使控制電路斷電。2.5.3失電壓保護(hù)通過(guò)接觸器KM的自鎖環(huán)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)電源電壓由于某種原因而嚴(yán)重欠電壓或失電壓（如停電）時(shí)，接觸器KM斷電釋放，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)電源電壓恢復(fù)正常時(shí)，接觸器線圈不會(huì)自行通電，電動(dòng)機(jī)也不會(huì)自行啟動(dòng)，只有在操作人員重新按下啟動(dòng)按鈕后，電動(dòng)機(jī)才能啟動(dòng)。三軋鋼機(jī)控制系統(tǒng)PLC軟件設(shè)計(jì)3.1梯形圖設(shè)計(jì)3.2基本plc語(yǔ)句對(duì)應(yīng)指令3.3系統(tǒng)調(diào)試以下為調(diào)試結(jié)果圖四課程設(shè)計(jì)總結(jié)課程設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我明白了自己原來(lái)知識(shí)還比較欠缺。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過(guò)程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。兩周的課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，我們對(duì)PLC有了更深入的了解。課本上的理論知識(shí)在實(shí)踐中得到了更深刻的體會(huì)。我了解了以前不熟悉的知識(shí)，對(duì)PLC有了更深刻的認(rèn)識(shí)，復(fù)習(xí)了這學(xué)期所學(xué)的PLC內(nèi)容，弄明白了很多知識(shí)。由于我們進(jìn)行調(diào)試的次數(shù)少，所以許多理論上成功的，實(shí)現(xiàn)出來(lái)的結(jié)果卻不令人滿意。有時(shí)我們意見(jiàn)不統(tǒng)一，但還是嘗試之后才得到解決。通過(guò)看書(shū)學(xué)習(xí)，寫(xiě)出了相應(yīng)的程序，達(dá)到功能要求的目的。不管怎樣，在這次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們?cè)诶碚摰幕A(chǔ)上進(jìn)行了實(shí)踐，是一次很好的機(jī)會(huì)，提高了我們的創(chuàng)造力和動(dòng)手能力。當(dāng)我們一點(diǎn)一點(diǎn)完成的時(shí)候，心中就不免興奮，不免激動(dòng)。成功與失敗其實(shí)沒(méi)有界限，失敗是成功的基石，在做此設(shè)計(jì)時(shí)，我深深體會(huì)到做事與成長(zhǎng)是一回事，沒(méi)有付出努力，那就好比一張空紙，經(jīng)不起風(fēng)波的，可是，我們要是有一定的過(guò)程，一定的付出，那滋味就蘊(yùn)含在其中。在此要感謝我們的指導(dǎo)老師們對(duì)我們悉心的指導(dǎo)，感謝老師們給我們的幫助。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我通過(guò)查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請(qǐng)教等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹(shù)立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過(guò)程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的也不太好，但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中所學(xué)到的東西是這次課程設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。致謝本設(shè)計(jì)在趙運(yùn)基老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下完成，在完成課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，趙老師不辭辛勞地為我指導(dǎo)迷津，幫助我開(kāi)拓思路，精心點(diǎn)撥。整個(gè)過(guò)程中，每遇到難題，都能得到趙老師的幫助尤其是在系統(tǒng)具體的設(shè)計(jì)和調(diào)試過(guò)程環(huán)節(jié)。趙老師的待人平和、工作認(rèn)真，治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，大家有目共睹，他不僅在課程設(shè)計(jì)階段提供了幫助，更為我大四學(xué)年的學(xué)習(xí)提出了諸多寶貴意見(jiàn)。這一切都將潛移默化地影響著我，為以后進(jìn)入工作崗位樹(shù)立了良好榜樣，給我以終生受益無(wú)窮之道，在這里衷心的感謝趙老師。本課程設(shè)計(jì)能夠順利的完成，也歸功于各位任課老師，他們的悉心教育和指導(dǎo)使我能夠很好的掌握和運(yùn)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)，并在設(shè)計(jì)中得以體現(xiàn)，正是有了他們的熱心幫助和支持，才使我的課程設(shè)計(jì)順利完成。大三學(xué)年年伴隨著這次課程設(shè)計(jì)的完成也即將結(jié)束，再次感謝趙老師及曾經(jīng)給予我?guī)椭母魑焕蠋?。參考文獻(xiàn)1、陳建明.電氣控制與PLC應(yīng)用.北京：電工工業(yè)出版社，2010年11月2、孫平.可編程控制器原理及應(yīng)用（第2版）.北京：高等教育出版社，2008年4月版3、林小峰.可編程控制器原理及應(yīng)用.北京：高等教