plc课程设计

课程名称：电气控制及PLC课程设计院部名称：机电工程

专业：电气工程及其自动化

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学生姓名：

学号：

课程设计地点：

课程设计学时：

指导教师：

金陵科技学院教务处制

摘要

一绪论

1.1相关背景知识

二轧钢机控制系统PLC硬件设计2.1 轧钢机的控制要求

2.2 选择机型

2.3 PLC输入输出及IO地址分配2.4 电气连接图

2.5 轧钢机控制系统的保护系统三轧钢机控制系统PLC软件设计

3.1 梯形图设计

3.2 基本PLC语句对应指令

3.3 系统调试

四课程设计总结

五参考文献

论文阐述了可编程控制器PLC在自控轧钢机监控系统中的应用，介绍了轧钢机的PLC控制系统的总体设计方案及设计过程，列出了具体的主要硬件电路，电梯的控制梯形图，在分析处理随机信号逻辑关系的基础上，指出了PLC的编程方法。本次所做的设计课题是基于PLC的自控轧钢机监控系统，它在钢铁生产过程中十分重要，主要采用S7-200系列机型进行程序设计，利用组态王软件对自动轧钢机进行画面组态，基于PLC自控轧钢机监控系统这个课题对现在的工业发展必不可少，不仅提高效率，而且能加快现在工业的快速发展。

关键词：轧钢机，PLC，组态

一绪论

1.1相关背景资料

轧钢机的正常运行是安全生产追求的重要目标，所以监控设备的设计调试技术的高低是保证轧钢系统正常运转的主要因素。因此，保证监控系统设备设计调试质量对轧钢系统运转正常减少故障的发生率具有非常重要的意义根据我国现阶段的实际情况对轧钢系统的运行安全又提出了更高的要求。另外，面对信息技术特别是计算机网络技术的飞速发张，我国监控系统正在由站控向线控和面控式的调度集中控制方式转型。因此，如何适应新发展的新形势，利用现代新技术，建立以预防为主的保障轧钢系统设备安全的计算机辅助设计调试及故障诊断系统是研究解决的重大课题。为了保持轧钢系统处于良好的工作状态，我国及外国许多的企事业实施了多种维护制度。主要包括年修、大修、厂修、假修等定期维修，以及不定期维修和日常维修等。这些制度的严格执行，为轧钢系统的安全奠定了基础。但是，总体而言，这些维修制度均具有超前或事后维修的特点，缺乏基于设备状态维修的预测性和设备维修的经济性。因此，面对液压设备对安全要求越来越高的形势，由超前或事后维修向基于状态维修，已经成为维修制度改革的方向。状态修的重要手段是采用先进的设计调试及检测诊断设备和方法，建立安装调试及故障检测计算机支持系统。

目前，我国基于PLC轧钢机监控系统已经不同程度得到了推广应用，设计调试及故障诊断计算机支持系统还处于研究开发阶段。由于轧钢系统本身结构的复杂性，尤其是控制系统的复杂性，以及受设备使用和环境等因素的影响，实际造成设计调试的出现故障的原因是很复杂的，具有明显的随机性、不确定性、和模糊性。现场分析、判断和现场处理故障，往往需要依赖维修人员对设备安装调试及故障的机理的把握程度和经验。这就难免由于经验不足而导致失误，造成设备调试过程中经常出现各种问题。延误安装调试和维修时间。因此，研究安装调试及故障诊断专家系统具有实际意义的。

1.2 课程设计的目的

（1）了解常用电气控制装置的设计方法、步骤和设计原则。

（2）学以致用，巩固书本知识。通过训练，使学生初步设计具有电气控制装置的能力，从而培养学生独立工作和创造的能力。

（3）进行一次工程技术的基本训练。培养学生查阅书籍、参考资料、产品手册、工具书的能力，上网查询信息的能力，运用计算机进行工程绘图的能力，编制技术文件的能力等，从而提高学生解决实际工程技术问题的能力。

1.3课程设计的要求

（1）阅读参考资料及有关图样，了解一般电气控制装置的设计原则、方法和步骤。

（2）上网调研当今电气控制领域的新技术、新产品、新动向，用于指导设计过程，使设计成果具有先进性和创造性。

（3）认真阅读本课程设计任务书，分析所选课题的控制要求，并进行工艺流程分析，画出工艺流程图。

（4）确定控制方案，设计电气控制装置的主电路。

（5）应用PLC设计电气控制装置的控制程序。可分为5个步骤：

①选择PLC及I/O模块的型号，进行系统配置并校验主机的电源负载能力；

②根据工艺流程图绘制顺序功能图；

③列出PLC的I/O分配表，画出PLC的I/O接线图；

④设计梯形图并进行必要的注释；

⑤输入程序并进行室内调试及模拟运行。

（6）设计电气控制装置的照明、指示及报警等辅助电路。系统应具有必要的安全保护措施，例如，短路保护、过载保护、失电压保护、超程保护等。

（7）选择电气元件的型号和规格，列出电气元件明细表。选择电气元件时，应优先选用优质新产品。

（8）绘制正式图样，要求用计算机绘图软件绘制电气控制电路图，用STEP 7-Micro/Win32编程软件编写梯形图。要求图幅选择合理，图、字体排列整齐，图样应按电气控制图国家标准有关规定绘制。

（9）编写设计说明书及使用说明书。内容包括阐明设计任务及设计过程，附上设计过程中有关计算及说明，说明操作过程、使用方法及注意事项，附上所有的图表、所用参考资料的出处及对自己设计成果的评价或改进意见等。要求文字通顺、简练，字迹端正、整洁。

1.4 课程设计的任务

1.4.1控制要求

当启动按钮SD接通，电机M1、M2运行，传送钢板，检测传送带上有无钢板的传感器S1的信号（即开关为ON），表示有钢板，电机M3正转（MZ灯亮）；S1的信号消失（为OFF），检测传送带上钢板到位后的传感器S2有信号（为ON），表示钢板到位，电磁阀动作（YU1灯亮），电机M3反转（MF灯亮）。Y1给一向下压下量，S2信号消失，S1有信号，电机M3正转……重复上述过程。

Q0.1第一次接通，发光管A亮，表示有一向下压下量，第二次接通时，A、B亮，表示有两个向下压下量，第三次接通时，A、B、C亮，表示有三个向下压下量；在Q0.1第三次接通断开时，电磁阀YU1灯灭，“A、B、C”全灭，“M2”灯亮送走钢板，按下启动开关系统停止工作。

轧钢机控制的实验面板图

1.4.2系统分析

1.4.2系统分析

为了实现上述要求，首先列出PLC的I/O分配表，并画出PLC的I/O接线图，然后选择PLC的机型及I/O模块的型号，进行系统配置并校验主机的电源负载能力。

根据控制要求，编写梯形图及语句表，调试程序直到准确无误。

1.4.3硬件设计

（1）列出PLC的I/O分配表，并画出PLC的I/O接线图；

（2）选择PLC的机型及I/O模块的型号，进行系统配置并校验主机的电源负载能力；

（3）设计必要的安全保护措施，例如，短路保护、过载保护、失电压保护、超程保护等。

1.4.4软件设计

（1）采用模块化程序结构设计软件，首先将整个软件分成若干功能模块；

（2）编写控制系统的逻辑关系图；

（3）绘制各种电路图；

（4）编制PLC程序并进行模拟调试；

（5）现场调试；

（6）编写技术文件并现场试运行。

二轧钢机控制系统PLC硬件设计

2.1 轧钢机的控制要求

按下启动按钮SD，M1 M2运行，灯亮。按下s1，mz正转，压力灯A亮，按下s2，mf反转，压力灯B亮，再按下s1，mz正转，压力灯C亮，再按下s2，YU1亮，延迟2s后，M1 M2亮，继续之前的顺序运行

2.2 选择机型

根据控制系统的设计要求，考虑到扩展和功能，选用一台晶体管输出结构的CPU224小型PLC作为控制中心，CPU224的I /O点数为24点（14入10出）。

2.3 PLC输入输出及IO地址分配

2.4 电气连接图

2.5 轧钢机控制系统的保护系统

轧钢机控制系统的安全保护主要包括四个方面：短路保护、过载保护、失电压保护和超程保护等。具体体现在如下主电路图中。

2.5.1短路保护

短路时熔断器FU的熔体熔断而切断电路起保护作用。

2.5.2过载保护

采用热继电器FR。由于热继电器的热惯性较大，即使发热元件流过几倍于额定值得电流，热继电器也不会立即动作。因此在电动机启动时间不太长的情况下，热继电器不会动作，只有在电动机长期过载时，热继电器才会动作，用它的

常闭触头使控制电路断电。

2.5.3失电压保护

通过接触器KM的自锁环节来实现。当电源电压由于某种原因而严重欠电压或失电压（如停电）时，接触器KM断电释放，电动机停止转动。当电源电压恢复正常时，接触器线圈不会自行通电，电动机也不会自行启动，只有在操作人员重新按下启动按钮后，电动机才能启动。

三轧钢机控制系统PLC软件设计

3.1 梯形图设计

3.2 基本plc语句对应指令

3.3 系统调试

以下为调试结果图

四课程设计总结

课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次课程设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。通过这次课程设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。两周的课程设计结束了，我们对PLC有了更深入的了解。课本上的理论知识在实践中得到了更深刻的体会。我了解了以前不熟悉的知识，对PLC有了更深刻的认识，复习了这学期所学的PLC内容，弄明白了很多知识。由于我们进行调试的次数少，所以许多理论上成功的，实现出来的结果却不令人满意。有时我们意见不统一，但还是尝试之后才得到解决。

通过看书学习，写出了相应的程序，达到功能要求的目的。不管怎样，在这次课程设计过程中，我们在理论的基础上进行了实践，是一次很好的机会，提高了我们的创造力和动手能力。当我们一点一点完成的时候，心中就不免兴奋，不免激动。成功与失败其实没有界限，失败是成功的基石，在做此设计时，我深深体会到做事与成长是一回事，没有付出努力，那就好比一张空纸，经不起风波的，可是，我们要是有一定的过程，一定的付出，那滋味就蕴含在其中。

在此要感谢我们的指导老师们对我们悉心的指导，感谢老师们给我们的帮助。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，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽

然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富，使我终身受益。

五参考文献

1、陈建明.电气控制与PLC应用.北京：电工工业出版社，2010年11月

2、孙平.可编程控制器原理及应用（第2版）.北京：高等教育出版社，2008年4月版

3、林小峰.可编程控制器原理及应用. 北京：高等教育出版社，1994

4、于庆广.可编程控制器原理及系统设计..北京：清华大学出版社，2004