【正文】 I 基于 PLC 的 自控軋鋼機監(jiān)控系統(tǒng) 設(shè)計 摘 要 文章闡述了可編程控制器 PLC 在 自控軋鋼機監(jiān)控 系統(tǒng)中的應(yīng)用，介紹了軋鋼機 的 PLC 控制系統(tǒng)的總體設(shè)計方案及設(shè)計過程，列出了具體的主要硬件電路，電梯的控制梯形圖，在分析處理隨機信號邏輯關(guān)系的基礎(chǔ)上，指出了PLC 的編程方法 。 本次所做的設(shè)計課題是基于 PLC 的自控軋鋼機監(jiān)控系統(tǒng)，它在鋼鐵生產(chǎn)過程中十分重要，主要采用 S7200 系列機型進行程序設(shè)計，利用組態(tài)王軟件對自動軋鋼機 進行畫面組態(tài)，基于 PLC 自控軋鋼機監(jiān)控系統(tǒng)這個課題對現(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。 關(guān)鍵詞 ：軋鋼機， PLC，組態(tài) II DESIGN OF CONTROLLED ROLLING MILL CONTROL SYSTEM BASED ON PLC ABSTRACT Recognized as the world39。s first PLC is the United States in 1969 Digital Equipment Corporation (DEC) developed. At present, PLC has been widely used in various industries at home and abroad, with the rapid development of modern industry, PLC in the factory has been very important, not only to improve efficiency and reduce unnecessary investment. The subject is made to the design of the controlled rolling mill based on PLC control system, it is very important in the steel production process, mainly S7200 series models for program design, the software automatically with Configuration screen rolling machine group state, based on PLC controlled rolling mill control system the subject of the present industrial development is essential, not only efficiency but also can speed up the current rapid development of industry. Keywords: Rolling mill， PLC， Configuration III 目 錄 前 言 ................................................... 1 第 1 章 緒論 ............................................. 2 課題研究的背景及意義 ............................. 2 課題研究的背景 ............................. 2 課題研究來源 ............................... 3 課題研究的意義 ............................. 3 課題主要研究的內(nèi)容 .............................. 3 第 2 章 PLC 的基本結(jié)構(gòu)及原理 ............................ 4 PLC 的基本結(jié)構(gòu) .................................. 4 PLC 的硬件結(jié)構(gòu) ............................ 4 PLC 的軟件結(jié)構(gòu) ............................ 7 工作原理 ......................................... 7 西門子 S7200 系列 PLC ........................... 9 S7200 PLC 特性 ............................ 9 S7200 主要功能模塊介紹 ................... 10 S7200PLC 工作原理 ........................ 10 第 3 章 系統(tǒng)設(shè)計 ........................................ 11 硬件設(shè)計 ...................................... 12 控制系統(tǒng) I/O 地址分配 ..................... 12 電氣控制系統(tǒng)原理圖 ....................... 12 軟件設(shè)計 ....................................... 14 第 4 章 軋鋼機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 .............................. 17 畫面的開發(fā)方法 .................................. 17 監(jiān)控畫面的開發(fā)方法 ........................ 17 組態(tài)軟件 .................................. 17 監(jiān)控畫面的設(shè)計 .................................. 18 組態(tài)工程的建立 ............................ 18 創(chuàng)建組態(tài)畫面 .............................. 21 IV 定義 IO 設(shè)備 ................................ 23 構(gòu)建數(shù)據(jù)庫 ................................. 27 建立動畫連接 ............................. 29 運行調(diào)試 ................................. 32 第 5 章 軟硬件調(diào)試 ...................................... 33 謝 辭 ................................................... 36 參考文獻 ................................................ 37 外文資料翻譯 ........................................... 38 1 前 言 監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用比較廣泛，它可以是煤礦為防止瓦斯爆炸而建立的瓦斯報警監(jiān)控系統(tǒng)；也可以是庫房、重要建筑物為防止火災(zāi)而建立的火災(zāi)報警監(jiān)控系統(tǒng)；也可以是工廠生產(chǎn)過程中的監(jiān)控系統(tǒng)等等。各種監(jiān)控系統(tǒng)所用的傳感器、傳輸方式或許不同，但它們的工作原理是相似的：一般都是信息采集，信息傳輸，信息處理，信息反饋等幾大功能。 在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域中 PLC 得到廣泛應(yīng)用，本次所做的設(shè)計課題是基于 PLC的自控軋鋼機監(jiān)控系統(tǒng)，它在鋼鐵生產(chǎn) 過程中十分重要，主要采用 S7200系列機型進行程序設(shè)計，利用組態(tài)王軟件對自動軋鋼機 進行畫面組態(tài)，課題設(shè)計控制要求（按啟動開關(guān)，電機 運行， Y1 給出向下的軋壓量。當(dāng)傳送帶上面有鋼板時， S1 傳感器為 ON。則電機 M3 正轉(zhuǎn)，鋼板軋過后， S1 信號消失為 OFF，檢測傳送帶上面鋼板到位的傳感器 S2 有信號為 ON,表示鋼板到位，電磁閥 2 動作，電機 M3 反轉(zhuǎn)，將鋼板推回， Y1 第二次給出比 Y1 第一次給出更大的軋壓量， S2 信號消失， S1 有信號電機 M3 正轉(zhuǎn)。當(dāng) S1 的信號消失，仍重復(fù)上述動作，完成二次軋壓。當(dāng)?shù)谌诬垑和瓿珊螅?S2 有信號，則停機。可以重新啟動）。 組態(tài)王開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件是新型的工業(yè)自動控制系統(tǒng)正以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)計算機軟、硬件平臺構(gòu)成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)，它具有適應(yīng)性強、開放性好、易于擴展、經(jīng)濟、開發(fā)周期短等優(yōu)點。通?？梢园堰@樣的系統(tǒng)劃分為控制層、監(jiān)控層、管理層三個層次結(jié)構(gòu)。其中監(jiān)控層對下連接控制層，對上連接管理層，它不但實現(xiàn)對現(xiàn)場的實時監(jiān)測與控制，且在自動控制系統(tǒng)中完成上傳下達、組態(tài)開發(fā)的重要作用。尤其考慮三方面問題：畫面、數(shù)據(jù)、動畫。通過對監(jiān)控系統(tǒng)要求及實現(xiàn)功能的分析，采用組態(tài)王對監(jiān)控系統(tǒng)進行設(shè)計。組態(tài)軟件 也為試驗者提供了可視化監(jiān)控畫面，有利于試驗者實時現(xiàn)場監(jiān)控。而且，它能充分利用 Windows 的圖形編輯功能，方便地構(gòu)成監(jiān)控畫面，并以動畫方式顯示控制設(shè)備的狀態(tài)，具有報警窗口、實時趨勢曲線等，可便利的生成各種報表。它還具有豐富的設(shè)備驅(qū)動程序和靈活的組態(tài)方式、數(shù)據(jù)鏈接功能。 2 第 1 章 緒 論 課題研究的背景及意義 課題研究的背景 軋鋼機的正常運行是安全生產(chǎn)追求的重要目標(biāo)，所以監(jiān)控設(shè)備的設(shè)計調(diào)試技術(shù)的高低是保證軋鋼系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)的主要因素。因此，保證監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備設(shè) 計調(diào)試質(zhì)量對軋鋼系統(tǒng)運轉(zhuǎn)正 常減少故障的發(fā)生率具有非常重要的意義根據(jù)我國現(xiàn)階段的實際情況對軋鋼系統(tǒng)的運行安全又提出了更高的要求。另外，面對信息技術(shù)特別是計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)張，我國監(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，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)備安全的計算機輔助設(shè)計調(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)，我國及外國許多的企事業(yè)實施了多種維護制度。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，缺乏基于設(shè)備狀態(tài)維修的預(yù)測性和設(shè)備維修的經(jīng)濟性。因此，面對液壓設(shè)備對安全要求越來越高的形勢，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的設(shè)計調(diào)試及檢測診斷設(shè)備和方法，建立安裝調(diào)試及故障檢測計算機支持系統(tǒng)。 目前，我國基于 PLC 軋鋼機監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)不同程度得到了推廣應(yīng)用，設(shè)計調(diào)試及故障診斷計算機支持系統(tǒng)還處于研究開發(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，實際造成設(shè)計調(diào)試的出現(xiàn)故障的原因是很復(fù)雜的，具有明顯的隨機性、不確定性、和模糊性?，F(xiàn)場分析、判斷和現(xiàn)場處理故障，往往需要依賴維修人員對設(shè)備安裝調(diào)試及故障的機理的把握程度和經(jīng)驗。這就難免由于經(jīng)驗不足而導(dǎo)致失誤，造成設(shè)備調(diào)試過程中經(jīng)常出現(xiàn)各種問題。延誤安裝調(diào)試和維 3 修時間。因此，研究安裝調(diào)試及故障診斷專家系統(tǒng)具有實際意義的。 課題研究來源 本課題來自于洛陽理工學(xué)院電氣工程與自動化 07 級畢業(yè)設(shè)計，通過設(shè)計使我們大學(xué)時期所學(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 監(jiān)控系統(tǒng)是整個軋鋼設(shè)備的動力源，監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計調(diào)試的優(yōu)劣直接導(dǎo)致系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，嚴(yán)重的會造成重大事故；為了降低事故率保證生產(chǎn)安全，研究 科學(xué)的設(shè)計調(diào)試及故障診斷技術(shù)是符合實際生產(chǎn)需要的。對于監(jiān)控系統(tǒng) 由于其自身的復(fù)雜程度，需要技術(shù)人員不但有良好的關(guān)于 PLC 及組態(tài)王方面的深厚學(xué)習(xí)而且要求具有豐富的經(jīng)驗，這樣才有解決好故障的條件，然而實際情況并非如此。因此安裝調(diào)試及故障診斷專家系統(tǒng)從技術(shù)角度和經(jīng)濟角度講具有一定創(chuàng)新性和經(jīng)濟效益。 課題 主要研究的內(nèi)容 1． 以可編程控制器為基礎(chǔ)，利用組態(tài)王軟件對其所應(yīng)用的程序進行模擬畫面顯示。 2． 軟件實現(xiàn)方法的研究。用 PLC 程序開發(fā)實現(xiàn)了設(shè)計、調(diào)試、 等功能。 4 第 2 章 PLC 的基本結(jié)構(gòu)及原理 可編程控制器的結(jié)構(gòu)多種多樣，但其組成的一般原理基本相同，都是以微處理器為核心的結(jié)構(gòu)，其功能的實現(xiàn)不僅基于硬件的作用，更要靠軟件的支持，實際上可編程控制器就是一種新型的工業(yè)控制計算機。 PLC 的基本結(jié)構(gòu) PLC 的硬件結(jié)構(gòu) 微處理器（ CPU） —— 控制器的核心 存儲器 (RAM、 ROM） 輸入、輸出部件 （ I/O 部件） —— 連接現(xiàn)場設(shè)備與 CPU 之間的接口電路 電源部件 —— 為 PLC 內(nèi)部電路提供能源 整體結(jié)構(gòu)的 PLC—— 四部分裝在同一機殼內(nèi) 模塊式結(jié)構(gòu)的 PLC—— 各部件獨立封裝，稱為模塊，通過機架和總線連接而成 I/O 的能力可按用戶的需要進行擴展和組合（擴展機） 另外，還必須有編程器 —— 將用戶程序?qū)戇M規(guī)定的存儲器內(nèi)