【正文】 ..........................................................1 課題主要研究的內(nèi)容 ..................................................................2第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) ...............................................................3 系統(tǒng)控制要求 ...............................................................................3 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)圖 ...................................................................4 控制系統(tǒng) I/O 地址分配 ...............................................................4 電氣控制系統(tǒng)原理圖 ...................................................................6 硬件組態(tài)與參數(shù)設(shè)置 ...................................................................7第三章 變頻器參數(shù)設(shè)置 .................................................................10第四章 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) ......................................................................18 主程序設(shè)計(jì) .................................................................................19 軋機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)監(jiān)控和成品統(tǒng)計(jì) .........................................24第五章 軟件調(diào)試 ..............................................................................32第六章 ProfibusDP 通信 ..............................................................36 基于 ProfibusDP 的變頻器的通訊 .........................................36 PLC 與觸摸屏的通信 .................................................................37附錄一 源程序 ...................................................................................39附錄二 ProfibusDP 通訊程序 ......................................................43參考文獻(xiàn) ...............................................................................................47外文資料 ...............................................................................................48中文翻譯 ...............................................................................................53致 謝 ....................................................................................................57 第一章 緒 論 課題研究的背景及意義 工業(yè)自動化是國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，用于實(shí)現(xiàn)自動化控制的設(shè)備主要集中為單片機(jī)和 PLC。單片機(jī)由于控制能力有限、編程復(fù)雜等缺點(diǎn)，現(xiàn)在正逐步退出控制舞臺。PLC 則因?yàn)槠涔δ軓?qiáng)大、編程簡單等優(yōu)點(diǎn)，得到迅速發(fā)展及運(yùn)用。PLC 的功能強(qiáng)大，可以進(jìn)行邏輯控制、運(yùn)動控制、通信等操作；并具有穩(wěn)定性高、可移植性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因此受到廣大電氣工程控制技術(shù)人員的青睞。PLC 是工業(yè)控制領(lǐng)域中不可或缺的一部分。近年來 PLC 發(fā)展很快，新產(chǎn)品、新技術(shù)不讀涌現(xiàn)，特別是西門子公司推出了 S7300 系列 PLC，由于功能強(qiáng)、性價(jià)比高，而深受國內(nèi)用戶的歡迎。PLC 控制系統(tǒng)是依托于 PLC 來實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制的要求?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。它具有豐富的輸入/輸出接口，并且具有較強(qiáng)的驅(qū)動能力。但可編程控制器并不針對某一具體工業(yè)應(yīng)用。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，其硬件應(yīng)根據(jù)具體需要進(jìn)行選配，軟件則根據(jù)實(shí)際的控制要求或生產(chǎn)工藝流程進(jìn)行設(shè)計(jì)。目前 PLC 已從小規(guī)模的單機(jī)順序控制發(fā)展到過程控制、運(yùn)動控制等諸多領(lǐng)域。而且它可靠性高，能夠適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場的惡劣環(huán)境。具有進(jìn)行各種算術(shù)運(yùn)算、PID 調(diào)節(jié)、過程監(jiān)視、網(wǎng)絡(luò)通信、遠(yuǎn)程 I/O 和高速數(shù)據(jù)處理能力，PLC 除了具有CPU 和存儲器以外，還有豐富的 I/O 接口模塊。對于工業(yè)現(xiàn)場的不同信號，PLC都有相應(yīng)的 I/O 模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備直接連接。PLC 系統(tǒng)與其他系統(tǒng)相比無論從軟件方面還是從實(shí)際投入的硬件設(shè)備講，投入都較少，質(zhì)優(yōu)價(jià)廉，性價(jià)比高。因此，無論是老設(shè)備的技術(shù)改造還是新系統(tǒng)的開發(fā)，大多數(shù)設(shè)計(jì)人員都傾向于采用它來進(jìn)行設(shè)計(jì)。 課題研究來源本課題來自于江西理工學(xué)院電氣工程與自動化 07 級畢業(yè)設(shè)計(jì)，通過設(shè)計(jì)使我們大學(xué)時(shí)期所學(xué)專業(yè)課程得到充分融合，以使我們用所學(xué)知識應(yīng)用到實(shí)際工作中去，為步入社會做好最后的準(zhǔn)備。 課題研究的意義軋鋼機(jī)如控制和使用得當(dāng)，不僅能提高效率，節(jié)約成本，還可大大延長使用壽命。對軋鋼機(jī)控制系統(tǒng)的性能和要求進(jìn)行分析研究設(shè)計(jì)了一套低成本高性能的控制方案，可最大限度發(fā)揮軋鋼機(jī)加工潛力，提高可靠性，降低運(yùn)行成本，對提高機(jī)械設(shè)備的自動化程度，縮短與國際同類產(chǎn)品的差距，都有著重要的意義。 課題主要研究的內(nèi)容1. 普通軋鋼機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理2．各路檢測信號到 PLC 的輸入，包括傳感器的的原理，信號的種類，引入到 PLC 中的編址3. 軋鋼機(jī)的種類和工作原理圖，I/O 分配4. 以可編程控制器為基礎(chǔ)，利用 S7PLCSIM 軟件對其所應(yīng)用的程序進(jìn)行模擬仿真5. 軟件實(shí)現(xiàn)方法的研究。用 PLC 程序開發(fā)實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)、調(diào)試、等功能6. CPU 和變頻器參數(shù)的設(shè)置第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)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(jì)人員最強(qiáng)烈的希望，但是，要達(dá)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(jì)工作會帶來很多方便。在本部分內(nèi)容中主要介紹了系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)中的過程。首先我對系統(tǒng)控制要求和工藝流程進(jìn)行了分析和研究，設(shè)計(jì)好系統(tǒng)總體方案，然后針對分析和研究的結(jié)果對系統(tǒng)的 I/O 點(diǎn)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，最后對 PLC 的 CPU 的型號、PLC 的擴(kuò)展模塊的型號以及壓力溫度等傳感器型號進(jìn)行了選擇。對于其他諸如電源、導(dǎo)線、繼電器、電動機(jī)機(jī)等設(shè)備由于文章篇幅所致，沒有一一進(jìn)行說明。以下給出系統(tǒng)控制要求和軋鋼機(jī)系統(tǒng)模擬圖如圖 21 所示1) 當(dāng)整個機(jī)器系統(tǒng)的電源打開時(shí)，電機(jī) M1 和 M2 旋轉(zhuǎn)，以待傳送工件。2) 工件通過軌道從右邊輸送進(jìn)入軋制系統(tǒng)。3) 感應(yīng)器 S1 感應(yīng)到有工件輸送來時(shí)，輸出高電位，驅(qū)動上軋輥按預(yù)定下壓一定的距離，實(shí)現(xiàn)軋制厚度的調(diào)節(jié)，同時(shí)電機(jī) M3 開始逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，并帶動復(fù)位擋板也逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，感應(yīng)器 S1 復(fù)位。4) 隨著軋制的進(jìn)行，工件不斷地向左移動。當(dāng)感應(yīng)器 S2 感應(yīng)到有工件移動過來時(shí)，說明工件的要求軋制長度已經(jīng)完成，此時(shí)感應(yīng)器 S2 輸出高電位，驅(qū)動控制電機(jī) M3 的電磁閥作用，使電機(jī) M3 順時(shí)針轉(zhuǎn)動。5) 在電機(jī) M3 順時(shí)針轉(zhuǎn)動下，擋板順時(shí)針轉(zhuǎn)動，推動工進(jìn)向右移動。當(dāng)工件移動到感應(yīng)器 S1 感應(yīng)到時(shí)，S1 有輸出高電位，使電機(jī) M3 逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，同時(shí)驅(qū)動上軋輥調(diào)節(jié)好第二個下壓量，進(jìn)入第二次壓制的過程。6) 再次重復(fù)上述的工作，直到上軋輥完成 3 次下壓量的作用，工件才加工完畢。7) 系統(tǒng) 延時(shí)等待加工完 畢的工件退出軌 道，此時(shí)即可進(jìn) 入下一個工件的 加工過程。 圖 21 模擬圖 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)圖根據(jù)以上控制系統(tǒng)和生產(chǎn)工藝要求，系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)圖如圖 22 所示泄油、調(diào)零等操作開關(guān)軋輥指令信號SIMATICPANELTOUCH 軋機(jī)狀態(tài)報(bào)警信號PC 適配器編程器壓力、張力、溫度傳感器及厚度測厚儀信號溫度、壓力狀態(tài)信號西門子S7300伺服閥調(diào)節(jié)模擬量信號圖 22 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)圖 控制系統(tǒng) I/O 地址分配在本課題硬件設(shè)計(jì)中我們首先要解決的問題就是，計(jì)算好整個系統(tǒng)中對各類 I/O 點(diǎn)的需求（地址標(biāo)識符 I 表示輸入，O 表示輸出） 。因?yàn)?I/O 在 PLC 接線端子上的地址分配是進(jìn)行 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。對軟件設(shè)計(jì)來說，I/O 地址分配以后才可以進(jìn)行編程；對控制柜及 PLC 外圍接線來說，只有 I/O 地址確定以后，才可以繪制電氣接線圖、裝配圖，才可以根據(jù)線路圖和安裝圖安裝控制柜。再者只有明確了 I/O 分配，才能把系統(tǒng)設(shè)計(jì)的高效，合理，性價(jià)比較高。因此根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，這里共有 6 個輸入，8 個輸出?？刂葡到y(tǒng)應(yīng)具備的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)、名稱、代碼及地址編號如表 1 所示。從表格我們可以看出每一個開關(guān)要一個數(shù)字量輸入，電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、報(bào)警燈七個數(shù)字量輸出，每個傳感器有一個模擬量輸入這樣計(jì)算下來系統(tǒng)需要數(shù)字量輸入 4 點(diǎn)，數(shù)字量輸出 7 點(diǎn)，模擬量輸入 2 點(diǎn)因此我們需要選擇合適的模塊來包容這些輸入/輸出點(diǎn)。I/O 地址分配表如表 1 所示表 1 I/O 地址分配表序號 輸入點(diǎn) 輸入地址 序號 輸出點(diǎn) 輸出地址1 啟動開關(guān) SB1 1 電機(jī) M1 運(yùn)轉(zhuǎn)(KM1)2 右限位開關(guān) S1 2 電機(jī) M2 運(yùn)轉(zhuǎn)(KM2)3 左限位開關(guān) S2 3 電機(jī) M3 正轉(zhuǎn)(KM3)4 停止開關(guān) SB2 4 電機(jī) M3 反轉(zhuǎn)(KM4)5 模擬通道 1 溫度傳感器 5 壓力給定6 模擬通道 2 壓力傳感器 6 溫度報(bào)警燈7 7 壓力報(bào)警燈8 8 鋼板壓制完成指示燈根據(jù)以上分析和 I/O 地址分配表，我選用的是西門子的 PLC 系統(tǒng)，為了能達(dá)到在可靠夠用的前提下盡量實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高效，我選用了 SM323 模塊（16DI/16DO）SM334 模塊（4AI/2AO） ，CPU 選用 3152DP。S7300 模塊圖如圖23 所示圖 23 S7300 PLCPLC 外圍硬件接線圖，如圖 24 所示圖 24 PLC 的外部接線圖 根據(jù)以上總體設(shè)計(jì)方案圖 PLC 的外部接線圖畫出系統(tǒng)電氣控制電路圖如圖25 所示,共有三臺電機(jī),其中主軋電動機(jī)兩臺,傳送電動機(jī)一臺。圖 25 電氣控制電路圖1)生成站，如圖 26，雙擊“硬件”圖標(biāo) ，進(jìn)入硬件組態(tài)窗口；圖 26 硬件組態(tài)窗口2)生成機(jī)架，從硬件目錄窗口中選擇一個機(jī)架，S7300 應(yīng)選擇硬件目錄窗口文件夾\SIMATIC300\RACK300 中的導(dǎo)軌（Rail） 。如圖 27 所示 圖 27 S7300 的硬件組態(tài)窗口3）在硬件目錄中選擇需要的模塊，將它們安排在機(jī)架中指定的槽位上。中央機(jī)架的電源模塊占用 1 號槽，CPU 模塊占用 2 號槽，3 號槽用于接口模塊（或不用） ，4~11 號槽用于其他模塊。首先選中 1 號槽，然后在硬件目錄窗口中選擇文件夾\SIMATIC300\PS300,目錄窗口下面會出現(xiàn)選中的電源模塊的訂貨號和詳細(xì)的信息。用鼠標(biāo)雙擊目錄窗口中的“PS 307 5A” ，該電源窗口中指定的行，然后放開鼠標(biāo)左鍵，該模塊就被配置到指定的槽了。同樣的方法，在文件夾SIMATIC3