【正文】 下降限位 接近開關(guān) LS8 43 第 1 對(duì)光電開關(guān)接通 光電開關(guān) HK0 44 第 2 對(duì)光電開關(guān)接通 光電開關(guān) HK1 天津理工大學(xué) 2020屆本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 15 45 第 3 對(duì)光電開關(guān)接通 光電開關(guān) HK2 46 第 4 對(duì)光電開關(guān)接通 光電開關(guān) HK3 47 第 5 對(duì)光電開關(guān)接通 光電開關(guān) HK4 48 第 6 對(duì)光電開關(guān)接通 光電開關(guān) HK5 49 第 7 對(duì)光電開關(guān)接通 光電開關(guān) HK6 50 第 8 對(duì)光電開關(guān)接通 光電開關(guān) HK7 51 第 9 對(duì)光電開關(guān)接通 光電開關(guān) HK8 52 第 10 對(duì)光電開關(guān)接通 光電開關(guān) HK9 53 第 11 對(duì)光電開關(guān)接通 光電開關(guān) HK10 54 第 12 對(duì)光電開關(guān)接通 光電開關(guān) HK11 55 第 13 對(duì)光電開關(guān)接通 光電開關(guān) HK12 56 第 14 對(duì)光電開關(guān)接通 光電開關(guān) HK13 57 第 15 對(duì)光電開關(guān)接通 光電開關(guān) HK14 58 第 16 對(duì)光電開關(guān)接通 光電開關(guān) HK15 59 第 17 對(duì)光電開關(guān)接通 光電開關(guān) HK16 60 第 18 對(duì)光電開關(guān)接通 光電開關(guān) HK17 61 第 19 對(duì)光電開關(guān)接通 光電開關(guān) HK18 62 第 20 對(duì)光電開關(guān)接通 光電開關(guān) HK19 63 第 21 對(duì)光電開關(guān)接通 光電開關(guān) HK20 64 第 22 對(duì)光電開關(guān)接通 光電開關(guān) HK21 65 第 23 對(duì)光電開關(guān)接通 光電開關(guān) HK22 66 第 24 對(duì)光電開關(guān)接通 光電開關(guān) HK23 67 第 25 對(duì)光電開關(guān)接通 光電開關(guān) HK24 68 第 26 對(duì)光電開關(guān)接通 光電開關(guān) HK25 69 第 27 對(duì)光 電開關(guān)接通 光電開關(guān) HK26 70 第 28 對(duì)光電開關(guān)接通 光電開關(guān) HK27 71 第 29 對(duì)光電開關(guān)接通 光電開關(guān) HK28 72 第 30 對(duì)光電開關(guān)接通 光電開關(guān) HK29 73 第 31 對(duì)光電開關(guān)接通 光電開關(guān) HK30 74 第 32 對(duì)光電開關(guān)接通 光電開關(guān) HK31 75 第 33 對(duì)光電開關(guān)接通 光電開關(guān) HK32 76 第 34 對(duì)光電開關(guān)接通 光電開關(guān) HK33 77 第 35 對(duì)光電開關(guān)接通 光電開關(guān) HK34 78 測(cè)長(zhǎng)電機(jī)故障 開關(guān) 79 步進(jìn)梁電機(jī)故障 開關(guān) 天津理工大學(xué) 2020屆本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 16 80 輸出輥道電機(jī)故障 開關(guān) 81 測(cè)長(zhǎng)變頻器故障 開關(guān) BP1 82 步進(jìn)梁變頻器故障 開關(guān) BP2 83 輥道故障 開關(guān) GD1 84 輥道急停 開關(guān) GD2 表 4. 2 輸出端子表 Table Output Terminal 序號(hào) 名稱 元件名稱 代碼 地址 編號(hào) 1 步進(jìn)梁電機(jī)啟停 中間繼電器 CR1 2 測(cè)長(zhǎng)工位輥道電機(jī)加速 中間繼電器 CR2 3 測(cè)長(zhǎng)工位輥道電機(jī)減速 中間繼電器 CR3 4 測(cè)長(zhǎng)工位輥道電機(jī)反轉(zhuǎn) 中間繼電器 CR4 5 打印頭鎖緊 中間繼電器 CR5 6 打印頭松開 中間繼電器 CR6 7 打印頭下降 中間繼電器 CR7 8 打印頭上升 中間繼電器 CR8 9 噴碼頭鎖緊 中間繼電器 CR9 10 噴碼頭松開 中間繼電器 CR10 11 噴碼頭下降 中間繼電器 CR11 12 噴碼頭上升 中間繼電器 CR12 13 上料翻料臂允許翻料 中間繼電器 CR13 14 噴印輸出輥道加速 中間繼電器 CR14 15 噴印輸出輥道反轉(zhuǎn) 中間繼電器 CR15 16 噴印輸出輥道正轉(zhuǎn) 中間繼電器 CR16 17 工作狀態(tài)（自動(dòng)啟停） 中間繼電器 CR17 18 步進(jìn)梁氣動(dòng)剎車 中間繼電器 CR18 19 打印開始 中間繼電器 CR19 20 噴印開始 中間繼電器 CR20 21 噴碼機(jī)同步機(jī)上升 中間繼電器 CR21 22 噴碼機(jī)同步機(jī)下降 中間繼電器 CR22 23 測(cè)長(zhǎng)變頻器故障 指示燈 HL12 24 步進(jìn)梁變頻器故障 指示燈 HL13 25 測(cè)長(zhǎng)輥道變頻器故障 指示燈 HL14 26 步進(jìn)梁電機(jī)故障 指示燈 HL15 天津理工大學(xué) 2020屆本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 17 27 氣動(dòng)打印故障 指示燈 HL16 28 噴碼故障 指示燈 HL17 從 — 為 PLC 的擴(kuò)展模塊上的數(shù)字量輸入模塊。 S7— 300PLC 與 ET200 以及兩臺(tái)變頻器之間的通訊通過 DP口完成，通過 PROFIBUS— DP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換。 低壓斷路器的選擇： 1. 低壓斷路器的額定電壓和額定電流應(yīng)等于或大于線路或設(shè)備的正常工作電壓和工作電流。MPI + DP 連接 。 （ 3） 單片機(jī)不如 PLC 可靠 用單板機(jī)做工業(yè)控制，突出問題就是抗干擾能力差。 2. PLC 與單片機(jī)的區(qū)別 天津理工大學(xué) 2020屆本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 8 （ 1） 單片機(jī)不如 PLC 容易掌握 單片機(jī)一般要用機(jī)器指令或其助記符編程，這就要求設(shè)計(jì)人員具有一定的計(jì)算機(jī)硬件和軟件知識(shí)，對(duì)于只熟悉機(jī)電控制的技術(shù)人員來說，需要一段時(shí)間的學(xué)習(xí)才能掌握。而 PLC 一般只有簡(jiǎn)單的監(jiān)控程序，能完成故障檢查、用戶程序的輸入和修改、用戶程 序的執(zhí)行與監(jiān)視等。 （ 2） 使用環(huán)境 微機(jī)對(duì)環(huán)境要求較高，一般要在干擾小，具有一定的溫度和濕度要求的機(jī)房?jī)?nèi)使用。當(dāng)向右移動(dòng)的鋼管頭部遮斷 處的光電傳感器時(shí)， PLC 機(jī)開始對(duì)旋轉(zhuǎn)編碼器計(jì)數(shù)；與此同時(shí)，其它 33 對(duì)光電傳感器進(jìn)入中斷程序，當(dāng)向右 (東側(cè) )移動(dòng)的鋼管尾部脫開任一個(gè)光電傳感器，都產(chǎn)生一個(gè)中斷信號(hào)，則 PLC 機(jī)停止對(duì)旋轉(zhuǎn)編碼器計(jì)數(shù)； PLC 機(jī)將中斷點(diǎn)光電傳感器的位置信號(hào)和 PLC 計(jì)數(shù)信息送給工控機(jī)，工控機(jī)計(jì)算出鋼管的長(zhǎng)度 。 稱重系統(tǒng)由稱重箱型梁、稱重模塊及上支板構(gòu)成。結(jié)合測(cè)長(zhǎng)光電傳感器計(jì)算鋼管長(zhǎng)度，從而對(duì)鋼管長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量。 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(cè)長(zhǎng)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(dòng)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(cè)長(zhǎng)、稱重、噴標(biāo)、保護(hù)漆，最后到出料工位。配電柜、主控柜、噴標(biāo)掛箱是各種元器件的載體。 10% 頻率 2 AC 380V177。本設(shè)計(jì)主要有以下幾項(xiàng)工作： 1. 對(duì)測(cè)長(zhǎng)系統(tǒng)進(jìn)行了總體方案設(shè)計(jì)，具體包括：各個(gè)工位的硬件組成、工作原理和具體設(shè)計(jì)方案，確定了控制系統(tǒng)和軟件的功能等。 國(guó)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(dòng)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。根據(jù) 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 和技術(shù)參數(shù)要求，確定了 測(cè)長(zhǎng)系統(tǒng)的工作原理和系統(tǒng)的組成 ，繪制出了系統(tǒng)的工藝流程圖。 （ 2） 系統(tǒng)應(yīng)該具有高穩(wěn)定性、高可靠性。根據(jù)各個(gè)工位功能的不同和所需的交流信號(hào)，對(duì)各個(gè)工位 PLC 程序的流程、控制信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)、以及 PLC 與上位機(jī)通訊時(shí)序進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)。 鋼管 MWBPS 系統(tǒng)（ MEASURE、 WEIGHT、 BAND、 PINSTAMP、 STENCIL）包括鋼管承重、測(cè)長(zhǎng)、涂色、打標(biāo)、噴標(biāo)，是對(duì)成品鋼管進(jìn)行長(zhǎng)度、重量的檢測(cè)、 打標(biāo)、涂色，根據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)把鋼管定義為好管或壞管。不同類型的鋼管標(biāo)志都有其相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。該控制模式是將工控機(jī)、可編程控制器和管理融合在一個(gè)系統(tǒng)中，沒有操作站和控制站的明顯區(qū)別。它可對(duì)無縫鋼管自動(dòng)進(jìn)行測(cè)長(zhǎng)、稱重，打印、噴標(biāo)等工序。 2．培養(yǎng)學(xué)生查閱技術(shù)資料的能力，培養(yǎng)實(shí)際獨(dú)立完成課題的工作能力。 第三工位為打印工位，在鋼管一端的外表面通過氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)打印出鋼管的各種信息，如重量、長(zhǎng)度、批次、符合 API 標(biāo)準(zhǔn)及國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的和客戶指定的數(shù)字、字符和圖形；氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)也可移動(dòng)到第五工位（噴印工位）用于實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼管兩端的打印。 2）當(dāng)向右移動(dòng)的鋼管頭部遮斷 處的光電傳感器時(shí)， PLC 機(jī)開始對(duì)旋轉(zhuǎn)編碼器計(jì)數(shù)； 3）與此同時(shí)，其它 33 對(duì)光電傳感器進(jìn)入中斷程序，當(dāng)向右 (東側(cè) )移動(dòng)的鋼管尾部脫開任一個(gè)光電傳感器，都產(chǎn)生一個(gè)中斷信號(hào)，則 PLC 機(jī)停止對(duì)旋轉(zhuǎn)編碼器計(jì)數(shù)； 4） PLC 機(jī)將中斷點(diǎn)光電傳感器的位置信號(hào)和 PLC 計(jì)數(shù)信息送給工控機(jī)，工控機(jī)計(jì)算出鋼管的長(zhǎng)度； 5）計(jì)算公式： L（鋼管長(zhǎng)度） = L2（產(chǎn)生 最后一個(gè) 中斷信號(hào) 的 光電傳感器至第一對(duì)光 電傳感器的距離） L1（旋轉(zhuǎn)編碼器的計(jì)數(shù)長(zhǎng)度） （四）設(shè)計(jì)要求 1．控制要求 （ 1）控制系統(tǒng)應(yīng)滿足設(shè)備的工藝要求，測(cè)量的距離精度應(yīng)滿足要求 （ 2） 打印位置準(zhǔn)確 、字符高度、深度應(yīng)滿足要求 （ 3）輥道除自動(dòng)加工外，應(yīng)有手動(dòng)控制 （ 4）系統(tǒng)具有程序預(yù)選功能。 鋼管的生產(chǎn)工藝種類繁多，生產(chǎn)過程非常復(fù)雜，生產(chǎn)設(shè)備也很龐大。 本設(shè)計(jì)的測(cè)長(zhǎng)系統(tǒng)填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)鋼管生產(chǎn)線的空白，其檢測(cè)精度和表示果達(dá)到了世界同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平，解決了以前依靠國(guó)外進(jìn)口的困境，在很大程度上降低了成本。有一些供公司自己組織技術(shù)力量進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)也研制出了一些產(chǎn)品，能在一定程度上解決問題，但產(chǎn)品大體上存在以下一些問題： （ 1） 設(shè)備大部分只能完成單一的任務(wù)，不能再自動(dòng)生產(chǎn)線上和其他設(shè)備一起工作，使得生產(chǎn)效率低下，不能從根本上解決問題。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的惡劣環(huán)境，不適宜工人在現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)時(shí)間的操作，因此要求在上位計(jì)算機(jī)上能夠監(jiān)控所有現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行情況通過時(shí)具有故障報(bào)警和自診斷功能，這樣只要在控制室里就能“看到”現(xiàn)場(chǎng)的一切動(dòng)作。對(duì) 系統(tǒng)的 各硬件之間進(jìn)行了通訊配置 ,簡(jiǎn)單介紹了 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(duì) S7— 300PLC、 ET200 和變頻器進(jìn)行了通訊配置，對(duì) S7— 300PLC 進(jìn)行了梯形圖程序的編寫。 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。根據(jù)測(cè)長(zhǎng)系統(tǒng)的功能要求，針對(duì) PLC 系統(tǒng)的硬件特點(diǎn)，對(duì) PLC 程序進(jìn)行了模塊化設(shè)計(jì)。 壓力 壓縮空氣 壓力 含油量 ≤ 1mg/m^3 固體微粒半徑 ≤ 1um 2. 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： 2020kg 鋼管長(zhǎng)度范圍 ： 總體設(shè)備參數(shù)： 電氣容量 90KW 設(shè) 備本體尺寸 19m179。 PLC 通過各個(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。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。測(cè)長(zhǎng)工位要求上料必須滿足進(jìn)料金屬線 177。稱天津理工大學(xué) 2020屆本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 5 重模塊下部與基礎(chǔ)框架板連接，上部與稱重梁連接。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。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。一般 PLC 借口響應(yīng)速度為 2ms，巡回檢測(cè)速度為 8ms/K 字。 （ 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。 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)。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。 4. 過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。 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，其中測(cè)長(zhǎng)輥道電機(jī)功率為 ，測(cè)長(zhǎng)輥道變頻器為 11KW。輸入端子接線圖見附錄圖 — 圖 .連接到 ET— 200 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。 S7300 PLC 具有多種不同的通信接口，并通過多種通信處理器來連接 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)。 PG接口是 SIEMENS 一種專用的 編程器 接口 。 STEP 7 用戶界面提供了 PLC 硬件組態(tài)功能，使得 PLC 硬件組態(tài)很簡(jiǎn)單。用于對(duì)時(shí)間要求不太嚴(yán)格，需要傳送 量數(shù)據(jù)的場(chǎng)合。主站周期地讀取從站地輸入信息并周期地向從站發(fā)送輸出信息。支持單主或多主系統(tǒng)。 同步：控制指令允許輸入和輸出同步。 DP主站上帶可變定時(shí)器的用戶數(shù)據(jù)傳送監(jiān)視。 178。 PLC 與變頻器的通信設(shè)置 圖 天津理工大學(xué) 2020屆本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 24 圖