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1、　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　 　 PLC的加熱爐自動(dòng)上料系統(tǒng)設(shè)計(jì) 【摘要】 本次設(shè)計(jì)針對(duì)加熱爐自動(dòng)上料控制系統(tǒng)，考慮到生產(chǎn)實(shí)際工程，以工業(yè)生產(chǎn)中常見(jiàn)的加熱爐為主體，分析并設(shè)計(jì)它的自動(dòng)上料控制系統(tǒng)?？刂七\(yùn)料小車(chē)在生產(chǎn)軌道上的動(dòng)作，生產(chǎn)軌道上設(shè)有行程開(kāi)關(guān)，可以讓小車(chē)自動(dòng)發(fā)出信號(hào)，控制爐門(mén)的開(kāi)閉，同時(shí)小車(chē)前進(jìn)后退與卸料過(guò)程都可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。這次設(shè)計(jì)完成了主電路，輔助電路的設(shè)計(jì)。另外設(shè)計(jì)出了控制系統(tǒng)

2、對(duì)應(yīng)的梯形圖，通過(guò)PLC編程程序，用STEP-7軟件和S7-200聯(lián)機(jī)調(diào)試，成功地仿真了整個(gè)生產(chǎn)工程，運(yùn)行良好，達(dá)到了設(shè)計(jì)的目標(biāo)。通過(guò)組態(tài)王軟件和S7-200聯(lián)機(jī)調(diào)試，模擬加熱爐自動(dòng)上料控制系統(tǒng)的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，也取得了很好的效果。 目錄 引言 1 一、研究加熱爐自動(dòng)上料系統(tǒng)的目的和意義 2 二、總體方案 2 （一）方案論證 2 （二）總體任務(wù) 3 三、上料系統(tǒng)的硬件與軟件設(shè)計(jì) 4 （一）加熱爐自動(dòng)上料系統(tǒng)的硬件接線 4 （二）加熱爐自動(dòng)上料系統(tǒng)的硬件選擇

3、 6 （三）加熱爐自動(dòng)上料系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 7 （四）PLC流程圖 7 四、結(jié)論 11 （一）加熱爐自動(dòng)上料系統(tǒng)的軟件程序設(shè)計(jì) 11 （二）MCGS軟件研究分析及工程畫(huà)面的實(shí)現(xiàn) 11 （三）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù) 14 （四）腳本程序 15 總結(jié) 17 參考文獻(xiàn) 18 謝辭 19 引言 隨著現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備的自動(dòng)化越來(lái)越來(lái)多的工廠設(shè)備采用PLC，變頻器，人機(jī)界面自動(dòng)化器件來(lái)控制，因此自動(dòng)化程度越來(lái)越高。電器控制技術(shù)是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，生產(chǎn)工藝不斷提出新的要求而得到迅速發(fā)展的。 在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中，為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，

4、降低成本，減輕工人的勞動(dòng)負(fù)擔(dān)，要求整個(gè)工藝生產(chǎn)過(guò)程全盤(pán)自動(dòng)化，這就離不開(kāi)控制系統(tǒng)。 控制系統(tǒng)使整個(gè)生產(chǎn)線的靈魂，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)線起著指揮的作用。一旦控制系統(tǒng)輕者影響整個(gè)生產(chǎn)的繼續(xù)運(yùn)行，重者甚至發(fā)生人工安全事故，這樣給企業(yè)造成重大損失。 自動(dòng)化加工工藝基本與特點(diǎn)：（1）自動(dòng)化加工工藝基本內(nèi)容，隨著機(jī)械加工自動(dòng)化程度的發(fā)展，自動(dòng)化加工的工藝范圍也在不斷的擴(kuò)大，自動(dòng)化加工的工藝的基本內(nèi)容已包括大部分切削加工，如鉆孔、擴(kuò)孔、車(chē)削、滾壓等（2）自動(dòng)化加工工藝的特點(diǎn) 1）自動(dòng)化加工中的工件毛坯精度比普通加工要求高，并且在結(jié)構(gòu)工藝上要考慮適應(yīng)自動(dòng)化加工需要。2）自動(dòng)化加工的生產(chǎn)率比采用萬(wàn)能機(jī)床的普通加工一般

5、要高幾倍到幾十倍。3）自動(dòng)化加工中的工件加工精度穩(wěn)定，受人為因素影響小。4）自動(dòng)化加工中切削用量的選擇，以及刀具尺寸控制系統(tǒng)的應(yīng)用，是以保證加工進(jìn)度，滿足一定的刀具耐用度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率為目的的。5）在多種小批量的自動(dòng)化加工中，在工藝方案上考慮以成組技術(shù)為基礎(chǔ)，充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床等技工設(shè)備在適應(yīng)加工品種改變方面的優(yōu)勢(shì)。 加熱爐自動(dòng)上料系統(tǒng)是基于PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，控制系統(tǒng)的每一部動(dòng)作都直接作用直接自動(dòng)上料系統(tǒng)的運(yùn)行，因此自動(dòng)上料系統(tǒng)的小車(chē)性能的好壞與控制系統(tǒng)性能的好壞有著直接的關(guān)系。小車(chē)能否正常運(yùn)行、工作效率的高低都與控制系統(tǒng)密不可分。

6、 一、研究加熱爐自動(dòng)上料系統(tǒng)的目的和意義 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，能源短缺已成為制約我國(guó)工業(yè)發(fā)展的重要阻礙，社會(huì)各界都對(duì)此積極關(guān)注。推鋼式加熱爐是冶金工業(yè)的主要耗能設(shè)備。如何保證被加熱后的金屬能夠在有效軋制前提下，降低加熱爐的能耗，一直是冶金工業(yè)控制技術(shù)研究的主要方向。近年來(lái)由于各企業(yè)重視節(jié)源效益，對(duì)加熱爐生產(chǎn)工藝的不斷完善和優(yōu)化，加熱爐生產(chǎn)自動(dòng)化控制水平也相應(yīng)提高和不斷深入。目前面向節(jié)能降耗、提高軋制產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量設(shè)計(jì)的加熱爐工程控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)已廣泛的應(yīng)用于現(xiàn)代冶金企業(yè)的加熱爐生產(chǎn)控制中。設(shè)計(jì)一套完善可行的加熱爐爐溫控制系統(tǒng)有其巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值、環(huán)保意義。 加熱

7、爐生產(chǎn)過(guò)程主要是個(gè)燃燒與熱交換的物理化學(xué)過(guò)程，燃燒方面有一個(gè)如何使其在各種工況下特別是在熱負(fù)荷變化的動(dòng)態(tài)過(guò)程中保持最佳節(jié)能燃燒的問(wèn)題。另外從整個(gè)軋制生產(chǎn)線來(lái)看，加熱爐是局部環(huán)節(jié)，其主要任務(wù)是加熱鋼坯，使鋼坯在出爐時(shí)達(dá)到軋制所要求的溫度分布。評(píng)價(jià)加熱爐性能優(yōu)劣的主要指標(biāo)是加熱爐的單位燃燒消耗、產(chǎn)量、鋼坯的加熱質(zhì)量、鋼坯的氧化燒損等。影響這些指標(biāo)的因素較多，在眾多因素中加熱爐溫度制度起著決定性的作用。 我國(guó)的加熱爐大部分是六、七十年代的產(chǎn)品，其控制系統(tǒng)非常落后。相當(dāng)一部分還處于基地式儀表控制，表盤(pán)顯示的水平，軟件操作不易為普通工人所掌握。為改變這種落后狀況，有效途徑之一就是進(jìn)行加熱爐監(jiān)測(cè)和控制

8、系統(tǒng)的技術(shù)改造。加熱爐的工作目標(biāo)是在最短的時(shí)間內(nèi)采取最經(jīng)濟(jì)的方式把爐內(nèi)的鋼坯加熱到所要求的狀態(tài)。特別是一些目前小的鋼鐵企業(yè)，對(duì)這種投資少、見(jiàn)效快的技術(shù)改造更感興趣。 二、總體方案 （一）方案論證 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)有多種分類方法，根據(jù)設(shè)計(jì)方法的不同，以繼電器為核心的控制系統(tǒng)、有以單片機(jī)為核心的控制系統(tǒng)、以IPC(工業(yè)PC機(jī)或稱工業(yè)控制計(jì)算機(jī))為核心的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和以PLC (可編程控制器)為核心的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。 方案1：繼電器-接觸器控制：早期電氣控制系統(tǒng)多為繼電器-接觸器組成的復(fù)雜系統(tǒng)，接觸器控制系統(tǒng)是由輸入設(shè)備，控制線器，輸出設(shè)備三部分組成，它是由物理器件串聯(lián)

9、而成的控制系統(tǒng)。但繼電器-接觸器有著十分明顯的缺點(diǎn)：體積大耗電多，可靠性差，壽命短，運(yùn)行速度慢，適應(yīng)性差，尤其當(dāng)生產(chǎn)工藝變化時(shí)要重新設(shè)計(jì)重新安裝，造成時(shí)間和資金的嚴(yán)重浪費(fèi)。 方案2：?jiǎn)纹瑱C(jī)：?jiǎn)纹瑱C(jī)微型計(jì)算機(jī)就是一塊半導(dǎo)體芯片上集成了一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)主要功能部件—微處理器（CPU），內(nèi)存器（RAM）和ROM，EPROM，EEPROM，I/O口，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，中斷器等。單片機(jī)可視為一個(gè)不帶外部設(shè)備的計(jì)算機(jī)。用單片機(jī)組成計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：1片內(nèi)存存儲(chǔ)器容量小，2可靠性高，3易擴(kuò)展，控制功能強(qiáng)。但是其軟件開(kāi)發(fā)工作量大。單片機(jī)是繼電器-接觸器之后用于控制系統(tǒng)中的相比較繼電器-接觸器來(lái)說(shuō)性能比較

10、高，體積小，有很高的可靠性，控制功能強(qiáng)，低能耗、低電壓、便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品，外部總線增加了IC及SPI，單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展和系統(tǒng)配置比較典型、規(guī)范、容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)，但是單片機(jī)編程方法復(fù)雜，不易上手適用于簡(jiǎn)單運(yùn)用。 方案3：可編程控制器（PLC）：它是將繼電器邏輯控制技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合而發(fā)展起來(lái)的一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以順序控制為主能完成各種邏輯運(yùn)算、定時(shí)、記數(shù)、記憶和算術(shù)運(yùn)算等功能。既能控制開(kāi)關(guān)量，又能控制模擬量。PLC最大特點(diǎn)是采用存儲(chǔ)器技術(shù)，將控制過(guò)程簡(jiǎn)單的用戶編程語(yǔ)言編程程序，并存入存儲(chǔ)器中，運(yùn)行時(shí)，PLC從存儲(chǔ)器中一條一條的取出程序指令，依次控制I/O點(diǎn)，PLC把計(jì)算機(jī)

11、的功能完善，通用靈活和智能等特點(diǎn)與繼電器控制簡(jiǎn)單，直觀和價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，可以取代傳統(tǒng)的繼電器—接觸器順序控制，而且具備繼電器控制所不具備的優(yōu)點(diǎn)，其主要特點(diǎn)有：A、控制程序可變，具有很好的柔性。B、可靠性強(qiáng)，適用于工業(yè)環(huán)境。C、編程簡(jiǎn)單，使用方便。D功能完善。E、體積小、重量輕、易裝入機(jī)器內(nèi)部。 綜上所述：本次設(shè)計(jì)的加熱爐自動(dòng)上料系統(tǒng)采用方案三理由是：價(jià)格便宜，簡(jiǎn)單易懂。圖2-1為方案三的的方案圖。 2-1 方案三的方案圖 （二）總體任務(wù) 首先，將整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程先大致勾勒出來(lái)，加熱爐自動(dòng)上料控制系統(tǒng)生產(chǎn)線示意圖如圖2-2所示。 2-2 加熱爐

12、自動(dòng)上料控制系統(tǒng)生產(chǎn)線示意圖 在這個(gè)示意圖中小車(chē)上帶有裝料閥和開(kāi)閘閥，當(dāng)裝料閥門(mén)合開(kāi)閘閥打開(kāi)時(shí)都會(huì)有相應(yīng)的指示燈亮。小車(chē)上帶有傳感，當(dāng)料滿或者無(wú)料時(shí)傳感器都會(huì)發(fā)揮相應(yīng)作用。爐門(mén)的左右紅綠燈用作開(kāi)關(guān)爐門(mén)的指示，而SQ3和SQ4則用來(lái)負(fù)責(zé)爐門(mén)的開(kāi)關(guān)到位。 其次，明確設(shè)計(jì)任務(wù)如下： 1.設(shè)計(jì)一個(gè)加熱爐自動(dòng)上料控制系統(tǒng)。 2.編寫(xiě)自動(dòng)上料控制系統(tǒng)的PLC控制程序，并調(diào)試驗(yàn)證工作過(guò)程。 3.熟練應(yīng)用PLC在自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。 三、上料系統(tǒng)的硬件與軟件設(shè)計(jì) （一）加熱爐自動(dòng)上料系統(tǒng)的硬件接線 本次設(shè)計(jì)的加熱爐自動(dòng)上料控制系統(tǒng)主電路圖如圖3-1所示。 3-1 加熱爐自動(dòng)

13、上料控制系統(tǒng)主電路電氣接線圖 設(shè)計(jì)出對(duì)應(yīng)的控制線路圖如圖3-2所示。 3-2 加熱爐自動(dòng)上料控制系統(tǒng)的輔助電路接線圖 本次設(shè)計(jì)的PLC硬件基本線路連接圖如圖3-3所示。 3-3 硬件基本線路連接圖 （二）加熱爐自動(dòng)上料系統(tǒng)的硬件選擇 PLC的選型: 西門(mén)子公司的SIMATIC S7-200系列屬于小型PLC，即可用于代替繼電器的簡(jiǎn)單控制場(chǎng)合，也可用于復(fù)雜的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。 PLC的控制主機(jī)，使用西門(mén)子S7―200系列作為整個(gè)系統(tǒng)的主控制機(jī)。我們使用的是18輸入/8輸出共26個(gè)數(shù)字量的I/O點(diǎn)的CPU CPU 226 本機(jī)集成24輸入/16輸出共

14、40個(gè)數(shù)字量I/O 點(diǎn)?？蛇B接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至248路數(shù)字量I/O 點(diǎn)或35路模擬量I/O 點(diǎn)。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。6個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。2個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。I/O端子排可很容易地整體拆卸。用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入/輸出點(diǎn)，更強(qiáng)的模塊擴(kuò)展能力，更快的運(yùn)行速度和功能更強(qiáng)的內(nèi)部集成特殊功能?？赏耆m應(yīng)于一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。 三相交流異步電機(jī)，常見(jiàn)的加熱爐的運(yùn)載量是2T～5T，所以電機(jī)選型也要與之對(duì)應(yīng)，驅(qū)動(dòng)運(yùn)料小車(chē)的電機(jī)常采用三相異步交流

15、電機(jī)，銘牌如下：功率3.5KW，額定電壓220V， 額定電流105A，額定轉(zhuǎn)速960r／min，最大電流210A ，最高轉(zhuǎn)速2400r／min。對(duì)于卸料電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，可以通過(guò)機(jī)械部分設(shè)計(jì)，讓電機(jī)去驅(qū)動(dòng)即可，選用電機(jī)時(shí)功率要適當(dāng)大一些，有一定的余量，保證一定的過(guò)載倍數(shù)，對(duì)于生產(chǎn)實(shí)際十分重要。因此可選擇這樣銘牌的電機(jī)：額定功率6.5KW，額定電壓250V，額定電流31.5A，額定轉(zhuǎn)速1190r／min，最大電流63A，最高轉(zhuǎn)速2500r／min。 行程開(kāi)關(guān)如圖3-4，位置開(kāi)關(guān)（又稱限位開(kāi)關(guān)）的一種,通過(guò)合理的設(shè)計(jì)去控制運(yùn)料小車(chē)在生產(chǎn)軌道上的動(dòng)作，生產(chǎn)軌道上設(shè)有行程開(kāi)關(guān)，可以讓小車(chē)自動(dòng)發(fā)出信號(hào)，控制

16、爐門(mén)的開(kāi)閉，同時(shí)小車(chē)前進(jìn)后退與卸料過(guò)程都可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。在控制電路中行程開(kāi)關(guān)的作用是當(dāng)小車(chē)到達(dá)哪個(gè)點(diǎn)，那個(gè)行程開(kāi)關(guān)就會(huì)閉合，就會(huì)給PLC一個(gè)信號(hào)，SQ1控制的是加料，SQ2控制的是門(mén)禁的開(kāi)關(guān)，SQ3控制的是卸料。 3-4 行程開(kāi)關(guān)控制小車(chē)示圖 （三）加熱爐自動(dòng)上料系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) I/O的分配 確定輸入點(diǎn)數(shù)為12個(gè)，輸出點(diǎn)數(shù)為7個(gè)。I/O點(diǎn)數(shù)的和為17。輸入輸出設(shè)備與PLC輸入輸出端子分配如表3-1所示。 3-1 總設(shè)計(jì)的I/O分配 輸入端 輸出端 輸入設(shè)備 輸入端子 輸出設(shè)備 輸出端子 M1前進(jìn)按鈕SB1（總開(kāi)關(guān)）

17、I0.0 M1正轉(zhuǎn)接觸器KM0 Q0.0 M1急停按鈕SB3 I0.7 M2正轉(zhuǎn)接觸器KM1 Q0.1 行程開(kāi)關(guān)SQ1 I0.1 M3（卸料）接觸器KM2 Q0.2 小車(chē)到位開(kāi)關(guān)SQ2 I0.2 M1反轉(zhuǎn)接觸器KM3 Q0.3 爐門(mén)全開(kāi)時(shí)限位開(kāi)關(guān)SQ3 I0.3 M2反轉(zhuǎn)接觸器KM4 Q0.4 爐門(mén)全閉時(shí)限位開(kāi)關(guān)SQ4 I0.4 進(jìn)料指示燈（綠燈）HL1 Q0.5 小車(chē)回到原點(diǎn)限位開(kāi)關(guān)SQ5 I0.5 加熱指示燈（紅燈）HL2 Q0.6 加熱完后停止供熱按鈕SB2 I0.6 M1熱繼電器FR1觸點(diǎn) I1.0 M2熱

18、繼電器FR2觸點(diǎn) I1.1 M3熱繼電器FR3觸點(diǎn) I1.2 （四）PLC流程圖 此次設(shè)計(jì)的流程圖如下圖3-5所示。 圖3-5總流程圖 任務(wù)過(guò)程： 1.回原位：每次斷電再次上電時(shí)，若小車(chē)中物料滿，則送至加熱爐（應(yīng)在爐門(mén)打開(kāi)情況下，否則報(bào)警）；若無(wú)物料，則回到裝料點(diǎn)。若有料但不滿，也會(huì)裝料點(diǎn)。 2.自動(dòng)/手動(dòng)模式切換。手動(dòng)模式下，可調(diào)整各個(gè)部件。 3.自動(dòng)運(yùn)行過(guò)程：裝料閥打開(kāi)往小車(chē)中裝料（開(kāi)閘閥應(yīng)關(guān)閉）----料滿裝料閥關(guān)閉----小車(chē)向右運(yùn)行→爐門(mén)前行程開(kāi)關(guān)SQ1被壓（定時(shí)nS還未撞擊則報(bào)警）→爐門(mén)打開(kāi)→打開(kāi)到位→小車(chē)到達(dá)卸料點(diǎn)→打開(kāi)開(kāi)閘閥進(jìn)

19、行卸料→傾卸完畢（物料傳感）→開(kāi)閘閥關(guān)閉→小車(chē)返回→撞擊SQ2（nS后還未撞擊則報(bào)警）→回到原點(diǎn)。 應(yīng)有的保護(hù)： 1.行程開(kāi)關(guān)失效（即位置保護(hù)）：SQ1 裝料點(diǎn) SQ2爐門(mén) SQ3卸料點(diǎn)。 2.過(guò)載保護(hù)（小車(chē)電機(jī)因過(guò)載而發(fā)熱）。 小車(chē)裝料部分流程圖如下圖3-6所示。 圖3-6小車(chē)裝料流程圖 小車(chē)卸料部分流程圖如下圖3-7所示。 3-7 小車(chē)卸料部分流程圖 四、結(jié)論 （一）加熱爐自動(dòng)上料系統(tǒng)的軟件程序設(shè)計(jì) 本次S7-200PLC程序采用的是STEP7-Micro/WIN32編程軟件進(jìn)行編程，此程序功能強(qiáng)大可完成主程序

20、、子程序、中斷程序的編制與修改等功能。在完成程序編制后單擊保存，再單擊下載，程序即可供PLC使用。如圖4-1為STEP7編程軟件圖標(biāo)圖4-2為其登陸界面。 4-1 STEP7編程軟件圖標(biāo) 圖4-2STEP7-Micro/WIN32編程軟件登陸界面 其梯行圖以及所編程序見(jiàn)附錄。 （二）MCGS軟件研究分析及工程畫(huà)面的實(shí)現(xiàn) 本次程序的仿真采用組態(tài)仿真，這里所使用的是MCGS6.8版本，組態(tài)的仿真有兩種方法一種是組態(tài)程序與外部PLC相連接，另一種則是人工編寫(xiě)腳本程序模擬仿真，由于第一種方法較繁瑣故采用第二種方法。下圖4-3是MCGS的界面4-4是所編程序在MCGS6.8

21、中的下載畫(huà)面。 圖4-3MCGS組態(tài)界面 圖4-4仿真的下載畫(huà)面 接著只要點(diǎn)擊啟動(dòng)運(yùn)行就可以仿真，本次仿真大體分為四個(gè)階段。 第一階段裝料:裝料時(shí)小車(chē)到位裝料開(kāi)關(guān)打開(kāi)如圖4-5此時(shí)裝料原點(diǎn)燈亮，屏幕上顯示工作狀態(tài)。 圖4-5裝料階段 第二階為運(yùn)料:段卸料門(mén)禁自動(dòng)打開(kāi)門(mén)禁顯示燈亮，加熱爐自動(dòng)開(kāi)火如圖4-6。 圖4-6運(yùn)料階段 第三階段卸料:小車(chē)自動(dòng)卸料，門(mén)禁持續(xù)打開(kāi)不關(guān)閉如圖4-7此時(shí)門(mén)禁顯示燈，卸料顯示燈以及點(diǎn)火燈全為點(diǎn)亮狀態(tài)。 圖4-7卸料階段 第四階段運(yùn)料卸料完畢:此時(shí)門(mén)禁自動(dòng)關(guān)閉，加熱爐自動(dòng)熄火如下圖4-8所示此時(shí)卸料燈與點(diǎn)火燈均已經(jīng)熄滅，

22、門(mén)禁燈為點(diǎn)亮狀態(tài)。 圖4-8小車(chē)卸料完畢階段 （三）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù) 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)如下如4-9,4-10所示數(shù)據(jù)庫(kù)是“組態(tài)6.8”軟件的核心部分，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)狀況要以動(dòng)畫(huà)的形式反映在屏幕上，操作者在計(jì)算機(jī)前發(fā)布的指令也要迅速送達(dá)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，所有這一切都是以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)為中介環(huán)節(jié)，所以說(shuō)數(shù)據(jù)庫(kù)是聯(lián)系上位機(jī)和下位機(jī)的橋梁。在“Touch View”運(yùn)行時(shí)，它含有全部數(shù)據(jù)變量的當(dāng)前值。變量在畫(huà)面制作系統(tǒng)組態(tài)王畫(huà)面開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中定義，定義時(shí)要指定變量名和變量類型，某些類型的變量還需要一些附加信息。數(shù)據(jù)庫(kù)中變量的集合形象地稱為“數(shù)據(jù)詞典”，數(shù)據(jù)詞典記錄了所有用戶可使用的數(shù)據(jù)變量的詳細(xì)信息。

23、 圖4-9實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù) 圖4-10實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù) （四）腳本程序 由于條件有限本次仿真所使用的是定義動(dòng)畫(huà)，定義動(dòng)畫(huà)連接是指在畫(huà)面的圖形對(duì)象與數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)變量之間建立一種關(guān)系，當(dāng)變量的值改變時(shí)，在畫(huà)面上以圖形對(duì)象的動(dòng)畫(huà)效果表示出來(lái)；或者由軟件使用者通過(guò)圖形對(duì)象改變數(shù)據(jù)變量的值。其腳本如下所示。 IF 總變量<2 THEN Data1=0 End if If Data1=0 THEN If 總變量 >100 then 小車(chē)移動(dòng)量=總變量-100 Else 小車(chē)移動(dòng)量=0 End IF End IF If 小車(chē)移動(dòng)量>60 and

24、 小車(chē)移動(dòng)量<=100 THEN 開(kāi)門(mén)時(shí)間=小車(chē)移動(dòng)量-60 開(kāi)門(mén)點(diǎn)=1 Else 開(kāi)門(mén)時(shí)間=0 開(kāi)門(mén)點(diǎn)=0 End if If 小車(chē)移動(dòng)量>98 then 卸料=1 Else 卸料=0 End if If 小車(chē)移動(dòng)量>75 then 點(diǎn)火=1 Else 點(diǎn)火=0 End if 這段語(yǔ)言的意思是說(shuō)，如果進(jìn)料閥門(mén)打開(kāi)，圖中的小車(chē)模塊就開(kāi)始向左移動(dòng)，當(dāng)小車(chē)模塊移動(dòng)小于40個(gè)單位，對(duì)應(yīng)語(yǔ)言小于10，小車(chē)模塊一直向左移動(dòng)；當(dāng)小車(chē)模塊移動(dòng)大于等于40個(gè)單位時(shí)，小車(chē)模塊就回零。如果進(jìn)料閥門(mén)關(guān)閉，圖中的小車(chē)模塊回零，并且停止不動(dòng)。我們?cè)谶\(yùn)行的過(guò)程中可能會(huì)看到小車(chē)的移動(dòng)

25、很慢，且沒(méi)有連貫性，這里我們要把畫(huà)面命令語(yǔ)言的運(yùn)行時(shí)間由1000改為550毫秒，如果由于機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)速度很慢我們也可以改為500毫秒即可。需要注意的是我們?cè)诰庉嫷倪^(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)符號(hào)錯(cuò)誤，我們應(yīng)該仔細(xì)查找，在編輯完成后，點(diǎn)擊“確定”進(jìn)入調(diào)試畫(huà)面，如何才能判斷我們的語(yǔ)言是不是達(dá)到應(yīng)有的要求，我們需要對(duì)軟件進(jìn)行調(diào)試，這樣才能保證系統(tǒng)按要求運(yùn)行。 總結(jié) 本次設(shè)計(jì)是關(guān)于PLC方面的工業(yè)應(yīng)用，針對(duì)加熱爐自動(dòng)上料控制系統(tǒng)，考慮到生產(chǎn)實(shí)際的過(guò)程，以工業(yè)生產(chǎn)中常見(jiàn)的加熱爐為主體，分析并設(shè)計(jì)它的自動(dòng)上料控制系統(tǒng)。設(shè)計(jì)前查閱了相關(guān)的資料，常見(jiàn)的加熱爐的運(yùn)載量是2T～5T，所以電機(jī)選型也要與之

26、對(duì)應(yīng)，驅(qū)動(dòng)運(yùn)料小車(chē)的電機(jī)常采用三相異步交流電機(jī)，銘牌如下：功率3.5KW，額定電壓220V， 額定電流105A，額定轉(zhuǎn)速960r／min，最大電流210A ，最高轉(zhuǎn)速2400r／min。對(duì)于卸料電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，可以通過(guò)機(jī)械部分設(shè)計(jì)，讓電機(jī)去驅(qū)動(dòng)即可，選用電機(jī)時(shí)功率要適當(dāng)大一些，有一定的余量，保證一定的過(guò)載倍數(shù)，對(duì)于生產(chǎn)實(shí)際十分重要。因此可選擇這樣銘牌的電機(jī)：額定功率6.5KW，額定電壓250V，額定電流31.5A，額定轉(zhuǎn)速1190r／min，最大電流63A，最高轉(zhuǎn)速2500r／min。通過(guò)合理的設(shè)計(jì)去控制運(yùn)料小車(chē)在生產(chǎn)軌道上的動(dòng)作，生產(chǎn)軌道上設(shè)有行程開(kāi)關(guān)，可以讓小車(chē)自動(dòng)發(fā)出信號(hào)，控制爐門(mén)的開(kāi)閉，同

27、時(shí)小車(chē)前進(jìn)后退與卸料過(guò)程都可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。 這次設(shè)計(jì)完成了主電路，輔助電路的設(shè)計(jì)。另外設(shè)計(jì)出了控制系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的梯形圖，通過(guò)PLC編程程序，用STEP-7軟件和S7-200聯(lián)機(jī)調(diào)試，用手動(dòng)開(kāi)關(guān)去模擬生產(chǎn)過(guò)程中運(yùn)料小車(chē)碰到行程開(kāi)關(guān)發(fā)出的信號(hào)，對(duì)輸出線圈的控制十分準(zhǔn)確，成功地仿真了整個(gè)生產(chǎn)工程，運(yùn)行良好，達(dá)到了設(shè)計(jì)的目標(biāo)。通過(guò)組態(tài)王軟件和S7-200聯(lián)機(jī)調(diào)試，用手動(dòng)開(kāi)關(guān)的形式去模擬現(xiàn)場(chǎng)中加熱爐加熱到位時(shí)發(fā)出的信號(hào)，提高了該系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，能夠簡(jiǎn)易地模擬加熱爐自動(dòng)上料控制系統(tǒng)的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，也取得了很好的效果。 該系統(tǒng)可以針對(duì)生產(chǎn)實(shí)際設(shè)計(jì)出典型的模塊，在工業(yè)應(yīng)用中直接調(diào)用，用傳感器檢測(cè)爐溫，加熱完畢

28、后及時(shí)發(fā)出信號(hào)，讓紅燈點(diǎn)亮，對(duì)爐溫的控制可以加入PID模塊，提高控制精度，通過(guò)檢測(cè)與自動(dòng)化裝置使系統(tǒng)朝著智能化方向發(fā)展。 參考文獻(xiàn) [1] 郝維來(lái) 《可編程控制器原理與應(yīng)用》 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 Page1-117 [2] 孫振強(qiáng) 王暉 《可編程控制器原理與應(yīng)用教程》 清華大學(xué)出版社 Page55-65 [3] 王整風(fēng) 謝敏 《可編程控制器原理與實(shí)踐教程》 上海交通大學(xué)出版社 Page103-143 [4] 范次猛 《可編程控制器原理與應(yīng)用》 北京理工大學(xué)出版社 Page25-41 [5] 張風(fēng)池 曹榮敏 《現(xiàn)代工廠電氣控制》 北京機(jī)械

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30、中國(guó)電力出版社 Page3-61 [13] 何友化 《可編程控制器及常用控制電器》 北京冶金工業(yè)出版社 Page20-55 [14] 張燕賓 《組態(tài)與組態(tài)技術(shù)》 北京機(jī)械工業(yè)出版社 Page128-138 [15] 李良仁 《組態(tài)的入門(mén)與應(yīng)用》 北京電子工業(yè)出版社 Page85-92 謝 辭 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)三年來(lái)比較系統(tǒng)和全面的設(shè)計(jì)，是對(duì)我們大學(xué)三年學(xué)習(xí)的總結(jié)和整體考察，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我從中學(xué)到了很多東西。在老師的指導(dǎo)下，經(jīng)過(guò)查閱相關(guān)資料和兩個(gè)多月的不懈的努力，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已基本完成。 本次設(shè)計(jì)的課題是基于PLC的自由通

31、信口控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)起來(lái)切近工業(yè)應(yīng)用，通過(guò)所學(xué)的知識(shí)，容易實(shí)現(xiàn)此次設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)中主要包括自由端口通信的梯形圖設(shè)計(jì)和相關(guān)運(yùn)行程序設(shè)計(jì)。感謝老師在設(shè)計(jì)過(guò)程中給予我細(xì)心認(rèn)真的輔導(dǎo)，才使得在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的很多問(wèn)題都得到了順利的解決。在設(shè)計(jì)的初期老師給予我細(xì)心的分析和指導(dǎo)，并通過(guò)查閱了大量的PLC通信方面的資料，對(duì)通信簡(jiǎn)單的了解。同時(shí)還要感謝老師給我提供的PLC試驗(yàn)環(huán)境，這為本人在PLC梯形圖程序的設(shè)計(jì)和調(diào)試，提供了很大的幫助。在PLC梯形圖調(diào)試過(guò)程中，老師給了的很多的指導(dǎo)和幫助，并提出了很多寶貴的意見(jiàn)，在此向致以深深的謝意。在三年的大學(xué)生涯里，還得到眾多老師的關(guān)心支持和幫助，在此，謹(jǐn)向老師們致以衷心

32、的感謝和崇高的敬意!同時(shí)還要感謝同學(xué)的幫助，他們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程中也給我提出了很多寶貴的意見(jiàn)，謝謝你們。 通過(guò)本此設(shè)計(jì)，使我對(duì)大學(xué)三年的知識(shí)有了更加深入的學(xué)習(xí)和認(rèn)識(shí)，同時(shí)利用豐富的圖書(shū)資源并從龐大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中尋找所需信息為我所用，并且讓我學(xué)會(huì)了各學(xué)科之間的融會(huì)貫通。 三年的大學(xué)生活，我學(xué)到了很多專業(yè)知識(shí)，綜合能力也有了一定的提高，這為本次設(shè)計(jì)的順利完成打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)， 三年的積累，使我更加充實(shí)，這為將來(lái)深造打下了良好的基礎(chǔ)。 最后,再次向幫助過(guò)我的老師和同學(xué)們表示我衷心的感謝!謝謝你們! 附錄 本次設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)，其對(duì)應(yīng)的功能塊圖F

33、BD如下圖圖A所示。圖B為梯形圖 圖A加熱爐自動(dòng)上料控制系統(tǒng)的FBD圖 然后將對(duì)應(yīng)的加熱爐自動(dòng)上料控制系統(tǒng)PLC程序編制如下： 程序語(yǔ)句 注釋 LD I0.0 O Q0.0 AN I0.2 AN I0.7 = Q0.0 電機(jī)M1正向啟動(dòng)，運(yùn)料小車(chē)前進(jìn) LD I0.1 O Q0.1 AN I0.3 AN C20 = Q0.1 碰到SQ1，爐口打開(kāi) LD I0.3 O Q0.5 AN

34、 I0.4 AN C20 = Q0.5 碰到SQ3后，爐口全開(kāi)，指示燈為綠燈，表示進(jìn)料 LD I0.2 O Q0.2 AN T38 = Q0.2 運(yùn)料小車(chē)碰到SQ2后，停下并開(kāi)始卸料 LD I0.2 TON T38, 200 延時(shí)20秒，卸料完畢 LD T38 O Q0.3 AN I0.5 AN I0.7 = Q0.3 小車(chē)退回，到原點(diǎn)SQ5后停止 LD I0.1 LD I0.4 CTU C20, 2 小車(chē)返回第二次碰到SQ1，加計(jì)數(shù)器設(shè)值為2，I0.4為復(fù)位端 LD C20 O Q0.4 AN I0.4 = Q0.4 爐口關(guān)閉，綠燈熄滅，紅燈亮，表示加熱狀態(tài) LD I0.4 O Q0.6 AN I0.6 = Q0.6 加熱完后，手動(dòng)熄滅紅燈