【正文】 了MPI網(wǎng)絡(luò)、PROFIBUS—DP網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)以太網(wǎng)三種通訊網(wǎng)絡(luò)的通訊方式，采用PROFIBUS—DP網(wǎng)絡(luò)對S7—300PLC、ET200和變頻器進(jìn)行了通訊配置，對S7—300PLC進(jìn)行了梯形圖程序的編寫。關(guān)鍵詞：鋼管；測長；控制系統(tǒng)；PROFIBUS—DP；PLCThe Design of Control System with the Weighing and Length Measurement——Length Measurement PartAbstractDo the research to the steel tube length measurement equipment of weighing the length measurement and control system mainly. Reported the direction and development trend of domestic and international steel and pared the various schemes , making clear the significance and research method of the issue. According to the design requirements of the system and the technical parameters, identify the principle and the position of the length measurement control system . The electrical control equipment including PLC, frequency converter and various ponents including breaker and AC contactor etc. are for equipment selection. Design the electric control system, including the whole control system framework, the main circuit and control circuit design. Make the munication configuration between the hardware of the system. Introduced the munication among the MPI network, PROFIBUS DP network and industrial Ethernet. Communicate the S7—300PLC、ET200 and the frequency converter with the PROFIBUS DP network. Write the ladderdiagram program into the S7—300PLC.Keywords : Steel pipe Length measurement Control system PROFIBUS—DP PLC 12天津理工大學(xué)2011屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書第一章 緒論 概述長度是鋼管的主要規(guī)格指標(biāo)之一，快速準(zhǔn)確的測長系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品標(biāo)志的重要環(huán)節(jié)。不同類型的鋼管標(biāo)志都有其相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。常見的測長方法有：人工測長、CCD測量、超聲波測量等，這些方法有一定的局限性。利用對射光電管、編碼器PLC、上位機(jī)等組成的光電式測長系統(tǒng)、性能穩(wěn)定，成本低，完全能適應(yīng)鋼管生產(chǎn)自動測長的要求。 國內(nèi)大多數(shù)鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備落后，主要存在以下一些問題：1. 設(shè)備大都只能完成單一的任務(wù)，不能再自動生產(chǎn)線上和其它設(shè)備一起工作，使得生產(chǎn)效率依然低下，不能從根本上解決問題。2. 產(chǎn)品的穩(wěn)定性不夠，由于這些產(chǎn)品的主要控制不見采用了單片機(jī)控制，在鋼 管生產(chǎn)的惡劣環(huán)境中，各種干擾使得系統(tǒng)的故障率極高。、3. 滿足不了企業(yè)日益增長的企業(yè)管理功能。ERP、PDM實(shí)現(xiàn)程度已經(jīng)成為企業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。企業(yè)的質(zhì)量管理已經(jīng)成為現(xiàn)代化制造企業(yè)的管理核心。每根鋼管都有一系列的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)的鋼管的整個生命周期里都很重要。舊的自行開發(fā)的系統(tǒng)只考慮到在生產(chǎn)中的功能，而忽略了在管理中的功能。 研究目的及意義本設(shè)計的測長系統(tǒng)填補(bǔ)了國內(nèi)鋼管生產(chǎn)線的空白，其檢測精度和表示成果達(dá)到了世界同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平，解決了以前依靠國外進(jìn)口的困境，在很大程度上降低了成本。本設(shè)計主要有以下幾項(xiàng)工作：1. 對測長系統(tǒng)進(jìn)行了總體方案設(shè)計，具體包括：各個工位的硬件組成、工作原理和具體設(shè)計方案，確定了控制系統(tǒng)和軟件的功能等。2. 控制系統(tǒng)設(shè)計。對測長系統(tǒng)的控制系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計，主要包括系統(tǒng)電氣組成、PLC硬件設(shè)計等3. PLC程序的設(shè)計及調(diào)試。根據(jù)測長系統(tǒng)的功能要求，針對PLC系統(tǒng)的硬件特點(diǎn)，對PLC程序進(jìn)行了模塊化設(shè)計。根據(jù)各個工位功能的不同和所需的交流信號，對各個工位PLC程序的流程、控制信號和數(shù)據(jù)信號、以及PLC與上位機(jī)通訊時序進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計。完成現(xiàn)場調(diào)試、解決了現(xiàn)場中出現(xiàn)的問題。 本課題的研究方法及手段1. 到工廠實(shí)地參觀控制系統(tǒng)，了解工作原理2. 到圖書館查閱資料和有關(guān)文獻(xiàn)3. 復(fù)習(xí)相關(guān)的理論知識4. 理論結(jié)合實(shí)驗(yàn)進(jìn)行課題研究 本課題的研究手段利用s7300軟件進(jìn)行程序的設(shè)計和硬件的配置及通訊，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行硬件的連線和仿真，實(shí)現(xiàn)工業(yè)PLC自動化控制。 第二章 系統(tǒng)的分析與控制任務(wù) 設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)及要求681. 甲方參數(shù)及工廠情況年平均氣溫 ℃夏季最高平均氣溫 ℃冬季最低平均氣溫 ℃極端最高氣溫 ℃極端最低氣溫 ℃最熱（7月）最高平均氣溫 ℃最冷（1月）最低平均氣溫 ℃年平均降雨量 年最大降雨量 年最小降雨量 一天內(nèi)最大降雨量 一小時內(nèi)最大降雨量 年平均風(fēng)速 夏季/冬季平均風(fēng)速 年主導(dǎo)風(fēng)向 北、北西、南西夏季/冬季主導(dǎo)風(fēng)向 南、東北、北西夏季/冬季大氣壓 地震強(qiáng)烈 7度供電 1 AC 10KV177。10% 2 AC 380V177。10% 3 AC 480V177。10% 水質(zhì) 懸浮物 ≤5mg/L總硬度 ≤10176。壓力 壓縮空氣壓力 含油量 ≤1mg/m^3固體微粒半徑 ≤1um2. 設(shè)備參數(shù)鋼管參數(shù)：鋼管直徑：鋼管壁厚：鋼管單根最重：2000kg鋼管長度范圍 ：總體設(shè)備參數(shù)：電氣容量 90KW設(shè)備本體尺寸 19m壓縮空氣 壓力：用量：1m^3/min接口管徑： 1移鋼機(jī)參數(shù)：移鋼機(jī)電機(jī)功： 37kw減速機(jī)傳動比 63移鋼機(jī)制動形式 電液式 測長參數(shù)：測長 道電機(jī)功率： KW編碼器參數(shù)：1200P側(cè)長范圍：側(cè)長精度： 177。2mm稱重參數(shù)：符合中國國家商業(yè)三級秤標(biāo)準(zhǔn)200KG700KG≤177。 700KG4000KG≤177。3KG 分度值1kg稱重傳感器：METTLER TOLEDO CW3顯示儀表： 8142p天津理工大學(xué)2011屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 系統(tǒng)電氣控制要求電氣控制在硬件上由電氣柜、各種元器件和控制核心PLC組成。配電柜、主控柜、噴標(biāo)掛箱是各種元器件的載體。配電柜給系統(tǒng)各個部分供電，顯示各種電源參數(shù)，操作臺和噴標(biāo)掛箱通過面板上的按鈕對所涉及區(qū)域進(jìn)行控制，并通過面板上的指示燈反應(yīng)系統(tǒng)狀態(tài)。系統(tǒng)的協(xié)調(diào)工作是由PLC通過裝載其中的程序來實(shí)現(xiàn)的，系統(tǒng)包括設(shè)備總體控制和測長、稱重、色環(huán)、打標(biāo)、噴標(biāo)、步進(jìn)等各個局部控制。PLC通過各個按鈕和合理布置的傳感器采集信號，判斷系統(tǒng)所處狀態(tài), 作出正確反應(yīng)，使所有動作有條不紊的進(jìn)行。各個工位都是一個局部小系統(tǒng)，PLC可以很好的實(shí)現(xiàn)這些工位的配合工作與集成。同時PLC通過功能模塊實(shí)現(xiàn)高速計數(shù)和位置控制功能。此外，PLC還留有PROFIBUS接口，以備生產(chǎn)車間的聯(lián)網(wǎng)與功能擴(kuò)展，留有二級網(wǎng)絡(luò)接口，且接口軟件開放。系統(tǒng)里有多個控制器，如噴標(biāo)控制器和稱重儀表，這些控制器和儀表都有外部接口可以通過PLC對其進(jìn)行控制，也可用RS232或RS485實(shí)現(xiàn)控制器與PC之間的通訊，實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)的自動化控制。 系統(tǒng)組成及主要部分的工作原理主要包括： 步進(jìn)裝置、 測長裝置、 稱重裝置1. 移鋼機(jī)：采用曲柄連桿機(jī)構(gòu)，步進(jìn)裝置帶動托料機(jī)構(gòu)，完成鋼管的橫向移位， 每轉(zhuǎn)一周完成鋼管的一次移位， 周而復(fù)始實(shí)現(xiàn)鋼管從上料工位依次經(jīng)過測長、稱重、噴標(biāo)、保護(hù)漆，最后到出料工位。 移鋼機(jī)的作用是把鋼管從一個工位搬到下一個工位，周而復(fù)始?，F(xiàn)在常用移鋼機(jī)根據(jù)傳動方式有多種方式，常用的有鏈?zhǔn)絺鲃?、齒輪傳動、曲軸連桿傳動和液壓傳動。從多方面比較，本套選擇使用曲軸連桿傳動形式，其傳動結(jié)構(gòu)較簡單、動力性能優(yōu)良、現(xiàn)場施工維護(hù)方便。移鋼機(jī)由交流異步電動機(jī)驅(qū)動，實(shí)現(xiàn)鋼管的上料、移位和出料。電動機(jī)是由變頻器進(jìn)行控制的，可以根據(jù)現(xiàn)場條件和生產(chǎn)節(jié)奏的要求， 控制步進(jìn)機(jī)構(gòu)的加減速曲線和速度的調(diào)節(jié)。 2. 測長：測長裝置由測長油缸、測長輥道、光電傳感器組、測長輪、測長編碼器、 測長擋板裝置等部分組成。在測長時，測長油缸推動鋼管軸向運(yùn)動，編碼器開始計數(shù)。結(jié)合測長光電傳感器計算鋼管長度，從而對鋼管長度進(jìn)行測量。 測長裝置主要由測長油缸、測長輥道、測長光電管組成。測長工作過程為：鋼管到達(dá)測長工位后，測長油缸推動鋼管沿軸向運(yùn)動，鋼管每經(jīng)過一對光電管，便清除編碼器的當(dāng)前計數(shù)值，當(dāng)測長油缸到達(dá)前位時，系統(tǒng)記錄下光電傳感器的狀態(tài)及編碼器的計算值，從而計算出鋼管的長度。測長工位要求上料必須滿足進(jìn)料金屬線177。 100mm 的要求。 3. 稱重：稱重裝置由支撐架、箱型梁、稱重傳感器及顯示儀表等組成。稱重信號可以經(jīng)過采集、 轉(zhuǎn)換、 放大傳遞至計算機(jī)進(jìn)行存儲顯示。稱重裝置由稱重傳感器、二次儀表、信號采集卡等組成。稱重系統(tǒng)由稱重箱型梁、稱重模塊及上支板構(gòu)成。稱重梁下設(shè)置4 個稱重模塊，組成支點(diǎn)，其中 1 塊為固定式，1 塊半浮動式，另外2 塊為浮動式。稱重模塊型號為 CW3T。稱重模塊下部與基礎(chǔ)框架板連接，上部與稱重梁連接。稱重梁上部有 6 個 V 型支架，V 型面上固定有尼龍板，減少沖擊，也可防止劃傷鋼管外壁。稱重模塊選擇梅特勒托利多公司的 CW 動載稱重模塊，該類型模塊采用自穩(wěn)定承壓頭設(shè)計，并且配備了可調(diào)式水平限位螺栓，可以始終保持正確的加載位置，稱量重復(fù)性能好，適用于過程稱重控制。稱重工作過程：鋼管到達(dá)稱重工位后，稱重傳感器將電信號傳送到二次儀表，進(jìn)行信號放大和信號處理，然后再傳到計算機(jī) 232 口，由計算機(jī)記錄鋼管重量數(shù)據(jù)。 4. 工作原理簡介：光電傳感器結(jié)合旋轉(zhuǎn)編碼器的