【正文】 名稱 型號(hào) 參數(shù) 數(shù)量 1 交流接觸器 CJX19 AC4/380/ 20 2 交流接觸器 CJX132 AC3/380/32 4 天津理工大學(xué) 2020屆本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 13 第四章 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)框架 測(cè)長(zhǎng)部分主要用到的硬件有工控機(jī)、 S7— 300PLC、 ET200 從站以及兩臺(tái)變頻器。 表 器參數(shù) Table breaker parameters 序號(hào) 名稱 型號(hào) 功率 電流 數(shù)量 1 斷路 器 DW— 10 6A 30 只 2 斷路器 DW— 10 15KW 40A 10 只 天津理工大學(xué) 2020屆本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 12 交流接觸器的 選擇 接觸器的選擇： 1. 根據(jù)電路中負(fù)載電流的種類選擇接觸器的使用類別； 2. 接觸器的額定電壓應(yīng)大于或等于負(fù)載回路的額定電壓； 3. 額定電流應(yīng)大于或等于被控主回路的額定電流。 3. 欠壓脫扣器的額定電壓應(yīng)等于線路的額定電壓。 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。這種“自我保護(hù)”的功能，不僅保護(hù)了變頻器，還保護(hù)了電機(jī)不易損壞。容易實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)切換，可以進(jìn)行高額度的起停運(yùn)轉(zhuǎn)，可以進(jìn)行電氣制動(dòng)，可以對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行高速驅(qū)動(dòng)。 同 時(shí) 可 作 為 SIPLUS 模塊 數(shù)字量輸入 6ES7 1314BF000AA0 數(shù)字量輸入模塊 DI 16xDC24V，支持等時(shí)模式 ET200S 中的數(shù)字量輸出 6ES7 1324BF000AA0 數(shù)字量輸出模塊 DO 8xDC24V/，支持等時(shí)模式 變頻器的選擇 變頻器調(diào)速原理 變頻器技術(shù)是一門綜合性的技術(shù)，它建立在控制技術(shù)、電子電力技術(shù)、微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上。MPI + DP 連接 。 表 PLC及其模塊的選擇 Table PLC and module choice 名稱 訂貨號(hào) 參數(shù) 電源 6ES7 3071KA000AA0 負(fù) 載 電 源 120 / 230 VAC:24 VDC / 10 A CPU 6ES7 3152AF000AB0 48 KB 工 作 內(nèi) 存 ?？傊?PLC 用于工業(yè)控制，穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強(qiáng)，使用方便，但單板機(jī)的通用性和適應(yīng)性較強(qiáng)。例如，光電耦合、自診斷、多個(gè) CPU并行運(yùn)行操作、冗余控制技術(shù)等。 （ 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。輸出接口具有一定的驅(qū)動(dòng)能力，例如繼電器輸出，其輸出觸電容量可答 220V、 2A。例如要考慮現(xiàn)場(chǎng)與單片機(jī)的連接、接口的擴(kuò)展、輸入 /輸出信號(hào)的處理、接口工作方式等問題，除了要設(shè)計(jì)控制程序，還要在但片機(jī)的外圍做很多軟件和硬件方面的工作，調(diào)試起來也比較麻煩。對(duì)于使用者來說，不必去關(guān)心微機(jī)的一些技術(shù)問題，而只要用較短的時(shí)間去熟悉 PLC的指令系統(tǒng)及操作方法， 就能應(yīng)用到工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。 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 是專用機(jī)，功能較少，其價(jià)格是微機(jī)的十分之一左右。 PLC的軟件少，所編程序也簡(jiǎn)短，故內(nèi)存容量小。而 PLC 因接口的響應(yīng)速度慢而影響數(shù)據(jù)處理速度。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。 （ 5） 系統(tǒng)功能 微機(jī)系統(tǒng)一般配有較強(qiáng)的系統(tǒng)軟件，例如操作系統(tǒng)，能進(jìn)行設(shè)備管理、文件管理、存儲(chǔ)器管理等。 （ 4） 程序設(shè)計(jì) 微機(jī)具有豐富的程序設(shè)計(jì)語言，如匯編語言、 FORTRAN 語言、 COBOL 語言、PADCAL 語言、 C 語言等，其語句多，語法關(guān)系復(fù)雜，要求使用者必須具有一定水平的計(jì)算機(jī)硬件和軟件知識(shí)。 （ 3） 輸入 /輸出 微機(jī)系統(tǒng)的 I/O 設(shè)備與主機(jī)之間采用微電聯(lián)系，一般不需要電氣隔離。 （ 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。 1. PLC 與微機(jī)的區(qū)別 （ 1） 應(yīng)用范圍 微機(jī)除了用在控制領(lǐng)域外，還大量用于科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、計(jì)算機(jī)通信等方便。上位機(jī)通過 MPI 總線與 PLC 通信 , 對(duì)系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。控制元器件和執(zhí)行器件均采用了國(guó)際知名企業(yè)的產(chǎn)品 , 為系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性提供了保證。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 。稱重工作過程：鋼管到達(dá)稱重工位后，稱重傳感器將電信號(hào)傳送到二次儀表，進(jìn)行信號(hào)放大和信號(hào)處理，然后再傳到計(jì)算機(jī) 232 口，由計(jì)算機(jī)記錄鋼管重量數(shù)據(jù)。稱重梁上部有 6 個(gè) V 型支架， V 型面上固定有尼龍板，減少?zèng)_擊，也可防止劃傷鋼管外壁。稱 重模塊型號(hào)為 CW3T。 稱重系統(tǒng)由稱重箱型梁、稱重模塊及上支板構(gòu)成。稱重信號(hào)可以經(jīng)過采集、 轉(zhuǎn)換、 放大傳遞至計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)顯示。 100mm 的要求。測(cè)長(zhǎng)工作過程為：鋼管到達(dá)測(cè)長(zhǎng)工位后，測(cè)長(zhǎng)油缸推動(dòng)鋼管沿軸向運(yùn)動(dòng)，鋼管每經(jīng) 過一對(duì)光電管 ， 便清除編碼器的當(dāng)前計(jì)數(shù)值，當(dāng)測(cè)長(zhǎng)油缸到達(dá)前位時(shí)，系統(tǒng)記錄下光電傳感器的狀態(tài)及編碼器的計(jì)算值，從而計(jì)算出鋼管的長(zhǎng)度。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。 2. 測(cè)長(zhǎng) ：測(cè)長(zhǎng)裝置由測(cè)長(zhǎng)油缸、測(cè)長(zhǎng)輥道、光電傳感器組、測(cè)長(zhǎng)輪、測(cè)長(zhǎng)編碼器、 測(cè)長(zhǎng)擋板裝置等部分組成。移鋼機(jī)由交流異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)鋼管的上料、移位和出料。現(xiàn)在常用移鋼機(jī)根據(jù)傳動(dòng)方式有多種方式，常用的有鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)、齒輪傳動(dòng)、曲軸連桿傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)。 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。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(jí)網(wǎng)絡(luò)接口，且接口軟件開放。各個(gè)工位都是一個(gè)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。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(cè)長(zhǎng)、稱重、色環(huán)、打標(biāo)、噴標(biāo)、步進(jìn)等各個(gè)局部控制。配電柜、主控柜、噴標(biāo)掛箱是各種元器件的載體。 分度值 700KG4000KG≤177。 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(dòng)比 63 移鋼機(jī)制動(dòng)形式 電液式 測(cè) 長(zhǎng)參數(shù)： 測(cè) 長(zhǎng) 道電機(jī)功率： KW 編碼器參數(shù)： 1200P 側(cè)長(zhǎng)范圍： 側(cè)長(zhǎng)精度： 177。 10% 頻率 水質(zhì) 懸浮物 ≤ 5mg/L 總硬度 ≤ 10176。 10% 頻率 2 AC 380V177。 本課題的研究方法及手段 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 天津理工大學(xué) 2020屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2 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。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)。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。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。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。、 3. 滿足不了企業(yè)日益增長(zhǎng)的企業(yè)管理功能。 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。常見的測(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。 關(guān)鍵詞 ： 鋼管；測(cè)長(zhǎng)； 控制系統(tǒng)； PROFIBUS— DP； PLC The Design of Control System with the Weighing and Length Measurement —— Length Measurement Part Abstract Do 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 work, PROFIBUS DP work and industrial Ether. Communicate the S7—300PLC、 ET200 and the frequency converter with the PROFIBUS DP work. Write the ladderdiagram program into the S7— 300PLC. Keywords : Steel pipe Length measurement Control system PROFIBUS— DP PLC 目 錄 第一章 緒論 .......................................................1 概述 ...................................................................... 1 研究目的及意義 ............................................................. 1 本課題的研究方法及手段 ..................................................... 1 本課題的研究方法 ................................................. 1 本課題的研究手段 ................................................ 2 第二章 系統(tǒng)的