【正文】 機(jī)械式步進(jìn)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。此設(shè)備共有四個(gè)工位：第一工位為測(cè)長(zhǎng)工位，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼管長(zhǎng)度的測(cè)量。4．使學(xué)生掌握無(wú)縫管稱重、測(cè)長(zhǎng)設(shè)備的工作原理。電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè) —畢業(yè)設(shè)計(jì)天津理工大學(xué)教務(wù)處制一、畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求（一）設(shè)計(jì)題目鋼管稱重、測(cè)長(zhǎng)設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)測(cè)長(zhǎng)部分（二）設(shè)計(jì)目的1．通過(guò)該題目的設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識(shí)、基本技能和專業(yè)知識(shí)進(jìn)行分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。5．提高學(xué)生對(duì)工作認(rèn)真負(fù)責(zé)、一絲不茍，對(duì)事物能潛心考察、勇于開(kāi)拓、勇于實(shí)踐的基本素質(zhì)。第二工位為稱重工位，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼管重量的稱量。機(jī)械式步進(jìn)機(jī)構(gòu)采用雙電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，變頻調(diào)速，通過(guò)氣動(dòng)摩擦片制動(dòng)器、減速機(jī)、鏈條帶動(dòng)步進(jìn)梁的移動(dòng)。主要工作過(guò)程如下：1）光電傳感器結(jié)合旋轉(zhuǎn)編碼器的形式，在對(duì)齊輥道上實(shí)現(xiàn)在鋼管運(yùn)動(dòng)中對(duì)其長(zhǎng)度的測(cè)量。天津理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告屆：2011 學(xué)院：自動(dòng)化 專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化 2011年2月20 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目鋼管稱重、測(cè)長(zhǎng)設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)測(cè)長(zhǎng)部分學(xué)生姓名鄧大龍學(xué)號(hào)20071003指導(dǎo)教師吳鳳英職稱高級(jí)工程師（報(bào)告內(nèi)容包括課題的意義、國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r、本課題的研究?jī)?nèi)容、研究方法、研究手段、研究步驟以及參考文獻(xiàn)資料等。利用對(duì)射光電管、編碼器、PLC、上位機(jī)等組成的光電式測(cè)長(zhǎng)系統(tǒng)，性能穩(wěn)定，成本低，完全能適應(yīng)鋼管生產(chǎn)線自動(dòng)測(cè)長(zhǎng)的要求。從定徑或減徑機(jī)扎出的成晶管，送至鏈?zhǔn)嚼浯采侠鋮s，冷卻后鋸成定尺長(zhǎng)度的鋼管（有的需要熱處理）輸送到斜焜式矯直機(jī)上矯直，矯直后依次經(jīng)過(guò)超聲波探傷，水壓機(jī)實(shí)驗(yàn)，隨后進(jìn)行其他各項(xiàng)精整工序。由此可見(jiàn)，MWBPS系統(tǒng)應(yīng)該安排在鋼管生產(chǎn)工藝流程的精整部分。對(duì)測(cè)長(zhǎng)系統(tǒng)的控制系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，主要包括系統(tǒng)電氣組成、PLC硬件設(shè)計(jì)等（3）PLC程序的設(shè)計(jì)及調(diào)試。二、國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r現(xiàn)在國(guó)內(nèi)有近百家鋼管生產(chǎn)廠家，除了幾家最大型的鋼管公司具有雄厚的資金實(shí)力，能從國(guó)外引進(jìn)專業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備，其他企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備都很落后。易擴(kuò)展性已成為現(xiàn)代產(chǎn)品的特征，缺乏擴(kuò)展性的產(chǎn)品將阻礙自動(dòng)化的發(fā)展三、鋼管自動(dòng)測(cè)長(zhǎng)的發(fā)展方向（1）系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)控制和智能的全分散性，各個(gè)設(shè)備是具有自治功能的智能體，相互之間高內(nèi)聚、松耦合。（3）完善的計(jì)算機(jī)監(jiān)控功能。四、本課題的研究?jī)?nèi)容（1）理解該設(shè)備的工作原理，畫(huà)出控制系統(tǒng)的工藝流程圖（2）選擇控制系統(tǒng)中所用的控制元件（3）設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的主控電氣控制原理圖天津理工大學(xué)教務(wù)處制表（4）PLC與變頻器及編程計(jì)算機(jī)的通訊設(shè)置（5）編制PLC程序五、本課題的研究方法（1）到工廠實(shí)地參觀控制系統(tǒng)，了解工作原理（2）到圖書(shū)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(shí)（4）理論結(jié)合實(shí)驗(yàn)進(jìn)行課題研究六、本課題的研究手段利用s7300軟件進(jìn)行程序的設(shè)計(jì)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(dòng)化控制。對(duì)電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，包括對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)框架、主電路、控制電路等的設(shè)計(jì)。常見(jiàn)的測(cè)長(zhǎng)方法有：人工測(cè)長(zhǎng)、CCD測(cè)量、超聲波測(cè)量等，這些方法有一定的局限性。、3. 滿足不了企業(yè)日益增長(zhǎng)的企業(yè)管理功能。舊的自行開(kāi)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。對(duì)測(cè)長(zhǎng)系統(tǒng)的控制系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，主要包括系統(tǒng)電氣組成、PLC硬件設(shè)計(jì)等3. PLC程序的設(shè)計(jì)及調(diào)試。 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(shū)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(shí)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(jì)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(dòng)化控制。10% 水質(zhì) 懸浮物 ≤5mg/L總硬度 ≤10176。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(jì)說(shuō)明書(shū) 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。PLC通過(guò)各個(gè)按鈕和合理布置的傳感器采集信號(hào)，判斷系統(tǒng)所處狀態(tài), 作出正確反應(yīng)，使所有動(dòng)作有條不紊的進(jìn)行。系統(tǒng)里有多個(gè)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(guò)PLC對(duì)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(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)化控制。從多方面比較，本套選擇使用曲軸連桿傳動(dòng)形式，其傳動(dòng)結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、動(dòng)力性能優(yōu)良、現(xiàn)場(chǎng)施工維護(hù)方便。在測(cè)長(zhǎng)時(shí)，測(cè)長(zhǎng)油缸推動(dòng)鋼管軸向運(yùn)動(dòng)，編碼器開(kāi)始計(jì)數(shù)。測(cè)長(zhǎng)工位要求上料必須滿足進(jìn)料金屬線177。稱重裝置由稱重傳感器、二次儀表、信號(hào)采集卡等組成。稱重模塊下部與基礎(chǔ)框架板連接，上部與稱重梁連接。 4. 工作原理簡(jiǎn)介：光電傳感器結(jié)合旋轉(zhuǎn)編碼器的形式，在對(duì)齊輥道上實(shí)現(xiàn)在鋼管運(yùn)動(dòng)中對(duì)其長(zhǎng)度的測(cè)量。系統(tǒng)對(duì)輥道電機(jī)采用變頻控制, 將測(cè)長(zhǎng)、定位的準(zhǔn)確性和生產(chǎn)效率很好的結(jié)合起來(lái)。而PLC主要用于工業(yè)控制。而PLC一般控制強(qiáng)電設(shè)備，需要電氣隔離，輸入輸出均采用光電耦合，輸出還采用繼電器、可控硅或大功率晶體管進(jìn)行功率放大。它還配有許多應(yīng)用軟件，以方便用戶。一般PLC借口響應(yīng)速度為2ms，巡回檢測(cè)速度為8ms/K字。從以上幾個(gè)方面的比較可知，PLC是一種用于自動(dòng)化控制的專用微機(jī)控制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)，價(jià)格也比一般的微機(jī)系統(tǒng)低。（2） 單片機(jī)不如PLC使用簡(jiǎn)單 用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，一般要在輸入/輸出接口上做大量的工作。且I/O口均有光電耦合環(huán)節(jié)，抗干擾能力強(qiáng)。當(dāng)今PLC在數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理等方面不如單板機(jī)。 ms/1000 條指令。它與傳統(tǒng)的交流拖動(dòng)系統(tǒng)相比，利用變頻器對(duì)交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制，有許多優(yōu)點(diǎn)，如節(jié)電、容易實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制、可以實(shí)現(xiàn)大范圍內(nèi)的高效連續(xù)調(diào)速控制、實(shí)現(xiàn)速度的精確控制。 變頻器原理Fig 3. 1 Inverter principle 變頻器選擇由于本設(shè)計(jì)中變頻器帶電機(jī)且對(duì)其進(jìn)行調(diào)速，通訊時(shí)采用PROFIBUS—DP通訊，所用PLC為SIEMENS S7—300,所以采用西門子變頻器：MicroMaster420 步進(jìn)梁變頻器參數(shù)的設(shè)定 步進(jìn)梁變頻器參數(shù)表Table Parameters of walking beam frequency converter P00003=2 訪問(wèn)擴(kuò)展級(jí) P00004=0 可直接訪問(wèn)參數(shù) P00300=1 選擇電動(dòng)機(jī)類型為1 P00304=380 電動(dòng)機(jī)的額定電壓為380 P00305= P00307=30 電動(dòng)機(jī)的額定功率為30 P00308= P00311=1470 電動(dòng)機(jī)的額定速度為1470 P00335=0 電動(dòng)機(jī)的冷卻方式不運(yùn)行 P00640=180 電動(dòng)機(jī)的過(guò)載因子為180 P00700=6變頻器的通訊設(shè)置參數(shù) P01000=6 變頻器的通訊設(shè)置參數(shù) P01120= P01121= P01135=3 OFF3斜坡下降時(shí)間為3 P01300=0 線性V/f控制 P01500=0 選擇轉(zhuǎn)矩設(shè)定值為0 測(cè)長(zhǎng)輥道變頻器參數(shù)的設(shè)定 測(cè)長(zhǎng)輥道變頻器的參數(shù)設(shè)定表Table Length measurement parameter setting of the frequency converter roller P00300=1 選擇電動(dòng)機(jī)類型為1 P00304=380 電動(dòng)機(jī)的額定電壓為380 P00305= P00307= P00308= P00311=1415 電動(dòng)機(jī)的額定速度為1415 P00335=0 電動(dòng)機(jī)的冷卻方式不運(yùn)行 P00640=150 電動(dòng)機(jī)的過(guò)載因子為150 P00700=6變頻器的通訊設(shè)置參數(shù) P01000=6 變頻器的通訊設(shè)置參數(shù) P01120=2 斜坡上升時(shí)間為2 P01121=3 斜坡下降時(shí)間為3 P01135=5 OFF3斜坡下降時(shí)間為5 P01300=0 線性V/f控制 P01500=0 選擇轉(zhuǎn)矩設(shè)定值為0 斷路器的選擇斷路器是一種很基本的低壓電器，斷路器具有過(guò)載、短路和欠電壓保護(hù)功能，能保護(hù)線路和電源的能力。 4. 過(guò)電流脫扣器的額定電流應(yīng)大于或等于線路中的最大負(fù)載 電流。工控機(jī)主要用來(lái)對(duì)S7—300PLC進(jìn)行程序的編寫，通過(guò)MPI口連接，通過(guò)MPI網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)信息。第一部分主電路由一臺(tái)測(cè)長(zhǎng)輥道變頻器帶8臺(tái)測(cè)長(zhǎng)輥道電機(jī)組成，測(cè)長(zhǎng)輥道變頻器為11KW。 控制電路接線圖控制電路主要用來(lái)控制步進(jìn)梁電機(jī)的停止、測(cè)長(zhǎng)輥道電機(jī)的啟停、氣動(dòng)打印機(jī)和噴碼機(jī)的啟動(dòng)等?！?00從站上的數(shù)字量輸出模塊為8位的繼電器輸出類型，由DC24V供電。SIMATIC S7300 PLC S7300是模塊化小型PLC系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應(yīng)用。S7300 PLC具有多種不同的通信接口，并通過(guò)多種通信處理器來(lái)連接ASI總線接口和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)；串行通信處理器用來(lái)連接點(diǎn)到點(diǎn)的通信系統(tǒng)；多點(diǎn)接口（MPI）集成在CPU中，用于同時(shí)連接編程器、PC機(jī)、人機(jī)界面系統(tǒng)及其他SIMATIC S7/M7/C7等自動(dòng)化控制系統(tǒng)。它意味著您能將工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的 PLC、主機(jī)、工作站和個(gè)人電腦聯(lián)網(wǎng)通訊，為了適應(yīng)自動(dòng)化工程中的種類多樣性，SIMATIC NET 推出了多種不同的通訊網(wǎng)絡(luò)。PG接口是SIEMENS MPI是多點(diǎn)接口的簡(jiǎn)稱。 PLC通過(guò)MPI能同時(shí)連接運(yùn)行STEP7 的編程器、計(jì)算機(jī)、人機(jī)界面（HMI)及其它SIMATICSM7和C7。 聯(lián)網(wǎng)的CPU可以通過(guò)MPI接口實(shí)現(xiàn)全局?jǐn)?shù)據(jù)(GD)服務(wù)，周期性地相互進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。工業(yè)以太網(wǎng)用于工廠管理層和單元層的通信系統(tǒng)。ProfibusDP使用物理層，數(shù)據(jù)鏈接層和用戶接口，用于現(xiàn)場(chǎng)層的高速數(shù)據(jù)傳送。 1 特征 總線存取:各主站間令牌傳遞，主站與從站間為主—從傳送。通信:點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（用戶數(shù)據(jù)傳送）或廣播（控制指令）。 診斷功能： 經(jīng)過(guò)擴(kuò)展的PROFIBUSDP診斷能能對(duì)故障進(jìn)行快速定位。對(duì)DP從站的輸入/輸出進(jìn)行存取保護(hù)。CP3435。終端電阻的使用：在總線段的開(kāi)始和結(jié)束處，必須打開(kāi)終端電阻，以保證各主站和從站之間能夠正常通訊，如想要終止通訊，則在某個(gè)從站出將終端電阻打開(kāi)即可。波特率的選則網(wǎng)段長(zhǎng)度 波特率 Baud rate 波特率的選擇Table The choice of baud rate波特率網(wǎng)段長(zhǎng)度KBaud1000米500KBaud400米