毕业设计论文--基于PLC的矫正剪板机系统毕业设计

1、毕业设计论文-基于PLC的矫正剪板机系统毕业设计 江 西 理 工 大 学 本 科 毕 业 设 计论文 基于PLC的矫正剪板机控制系统设计 学 院电气工程与自动化学院专 业电气工程及其自动化专业班 级电气081班学 号40号学 生蓝文敏 指导教师吴银凤 职称副教授指导教师余家荣 校外 职称电气工程师 时间2021年5月 摘 要 矫正剪板机是目前制造类企业中广泛使用的设备适用于家用电器汽车集装箱造船等金属板料加工行业本生产线选用西门子S7-200系列PLC作为控制器使用MICROMASTER440变频器驱动矫正机来矫正板料使用TD400C文本显示器进行生产过程监控系统设计时从硬件软件上采取各种平安

2、措施充分保证人机平安控制系统自投入使用以来运行平稳实践证明该系统操作简便性能可靠准确性高完全满足生产工艺的要求提高了生产效率和经济效益关键词语PLC变频器剪板机文本显示器液压系统Abstract At presentlongitudinal and lateral shear automatic production line is widely used in manufacturing enterprisesit applies to household appliancesautomobilescontainershipbuilding and other metal processin

3、g industries The production line uses SIEMENSE series PLC as a controlleruses the SIEMENSE inverter MICROMASTER440 drive leveling machine to leveling materials uses text display as the monitor the production process The system security could be guaranteed efficiently by using multi-layered security

4、measure ensure the operators and machines securityEverything has gone well after the production line has put into operationpractice proves that the control system is running stablyfunction is reliableit meets the needs of production processand imroves the production efficiency and the economic effic

5、iencyKeyword PLC inverter shears digital-analog conversion hydraulic system 目 录第一章 绪论111研究的背景和意义112国内外研究现状113本课题研究内容3第二章 矫正剪板机生产线421 总体结构422开卷矫正机构623剪切机构6231行程开关7232直线位移传感器924液压机构9241剪板机液压系统的工作原理9242溢流阀9243三位四通换向阀1125生产操作过程12第三章 控制系统的硬件设计1431控制系统组成1432 逻辑控制框图1433可编程控制器16331可编程控制器根本概念16332可编程控制器选型163

6、33可编程控制器地址分配17334 EM235模块1934主操作台2035矫正机系统控制22351矫正辊压下电机电气控制原理22352矫正机控制变频调速23第四章 系统的软件设计2741STEP7-MicroWIN32编程软件介绍2742 PLC程序设计28421 PLC控制液压泵28422 PLC控制矫正机30423 PLC控制同步限幅31424矫正机速度31425矫正机工作辊位移3243文本显示器参数的设定33第五章 系统调试3551硬件调试3552软件调试3553系统试运行35附 录37参考文献44致 谢45第一章 绪论11研究的背景和意义工业技术的进步使生产制造业的开展呈现出三种明显的

7、趋势首先自动化水平越来越高生产设备从手工到机械直到自动化生产率大大提高生产节奏加快其次柔性化水平也越来越高随着市场竞争的需要多品种小批量产品生产日益增多再次生产规模不断扩大专业分工越来越细生产过程中控制系统的高度自动化要求产品的质量精度要求都越来越高在生产制造业中的金属板材制造业都需要根据尺寸要求对板材进行切断加工所以剪板机就成为各金属板材制造业使用最为广泛的板料剪断设备其主要工作任务是对轧线上运动的轧件进行切头切尾和定尺剪切在相同的硬件配置条件下自动化控制水平越高的剪切电气系统在生产过程中就越能获得更好的效果更合理的利用能源资源其获得的经济效益就越大相反剪切电气系统设计上的失误会给生产带来巨

8、大的损失带来生产本钱的增加因此金属板材制造业对剪板机的各种先进技术便有了以综合应用方式谋求生产过程实现智能化高自动化高效能化的高标准要求这也反映了生产的高科技水平的开展方向本课题的目的在于设计一套专门针对铜料板材剪切的具有自动化水平的矫正剪板生产控制系统使其能够更好的满足板料加工的需求提高生产效率降低生产本钱增强企业的国际竞争力12国内外研究现状矫正剪板自动生产线是对金属卷料进行开卷矫正定尺剪切的组合加工设备自60年代以来剪板机已有较大的开展其每分钟行程次数已从几百次开展到3千次左右其吨位已从十吨开展到上百吨目前剪板机主要用在电子仪器仪表轻工汽车等行业中进行特大批量的冲压生产图2-1 板材矫正

9、剪切机组工艺简图 主要技术参数及技术要求1来料种类黄铜软态半硬态硬态2材料屈服极限600Mpa3材料抗拉极限700Mpa4来料尺寸规格最小厚度05 mm 最大厚度25mm 其中正常矫正厚度0815mm占80大于15mm的采用降速矫正措施最小宽度80mm 最宽度307mm5来料料卷尺寸内径250300mm最小外径450mm最大外径700mm6拉料料卷重量最小卷重150Kg最大卷重500Kg7剪切成品长度最小长度500mm最大长度2000mm8机组最大速度13mmin9矫正速度范围013mmin10剪切频次范围25mm以下20 次min25mm以上10次min11成品剪切毛刺硬料5 软料1012矫

10、正效果材料屈服极限600MPa时25原板不平度材料屈服极限200MPa时17原板不平度13开卷机主动开卷卷筒液压涨缩压辊液压升降外表包覆高分子材料聚氨酯上料小车为地下式液压驱动和垂直升降储料台为固定式14矫正机入口被动夹紧辊手动抬升直径100×400mm外表包覆高分子材料聚氨酯弹簧压紧15矫正机参数辊数17根四重辊布置辊径50mm材质12CrMnV辊身长度400mm工作辊圆柱度±001mm辊缝调整方式为整体摆动式辊系压下精度005mm辊系水平度002mmm辊子平行度001mmm辊子清洁采用人工清洁出口处安装出口被动夹紧辊手动抬升直径100×400mm外表包覆高分子

11、材料聚氨酯弹簧压紧16液压剪入口夹送辊液压升降液压马达驱动直径100×400mm外表包覆高分子材料聚氨酯弹簧压紧剪切时夹送辊停转剪刃升起后夹送辊以快于矫正速度将带坯送入剪切机此速度由操作者手动调整以消除活套内储料为准17液压剪切机剪切厚度056mm剪刃宽度675mm板材剪切宽度80360mm剪切长度2000mm由主体焊接机构剪切机构液压系统液压站电控控制系统及人工定尺等局部组成主体框架采用钢结构焊接确保整体刚度剪切机构下刀片为固定式采用多个螺栓固定于主体框架上确保牢固剪切时不能移动上刀片为活动式由液压杆推动或拉动上下运动实现往复剪切上下刀片侧间隙可调上刀片活动导轨为滑块式内侧衬有铜滑

12、块间隙采用单个螺栓分别调整刀片进料口处安装弹簧压料装置压料装置材料为钢材与铜带接触部位衬软质材料以防划伤带材外表保证上下刀片剪切前压住坯料剪切回程时及时返回液压油缸易于拆卸维修完成上下往复运动机台上安装控制按钮配备脚踏控制开关采用人工控制18收料平台人工定尺安装于剪板机出口收料平台上所有与铜材接触部位均有防划伤措施22开卷矫正机构在生产线中开卷矫正机构用来对金属板料进行开卷和矫正通过变频器对矫正机进行变频调速来矫正板料从而保证所剪切的板料的平整性开卷机是金属板材矫正的专用设备由液压缸进行驱动可实现中心位置控制用于矫正线钢板不平整板可根据相关配置组成开卷矫正剪切生产线和其它板材制品生产线适用于机

13、械车辆金属制品家用电器钢构装饰等行业纤维 较短的局部按比例伸长以获得一致的纤维长度它的实现是使材料在通过矫正机床时以较小的曲率半径作循环往复的上下弯曲使较短的材料纤维拉长当板料朝矫正机床出口方向运动时上下弯曲的幅度逐渐减小以消除在机床矫正入口处因剧烈的弯曲所引起的材料变形因本生产线剪切的板料偏厚且对各种板材厚度要求不一故该生产线采用相对简单且经济实用的辊轮可调整的平行式矫正机选用17辊的矫正机辊轮为上8下9布置辊轮可调整平行式矫正机的上下两排是互相平行的两列工作辊上排工作辊可以上下移动此种矫正机主要用于中厚型板料的矫正开卷矫正机构的总体结构如图2-2所示全线自动运行时开卷机是一个被动机构靠矫正

14、机的动力来带动开卷机的卷动将卷料翻开23剪切机构目前剪切系统中的剪切主要分为纵向剪切和横向剪切两种类型纵向剪切是从纵向对板料进行剪切即将板料分条横向剪切是从横向对板料进行剪切将板料剪成一定的长度根据刀片形状的不同剪切机可分为平行式剪切机圆盘式剪切机和飞剪机等几种类型平行式剪切机主要用于对板料进行横向剪切圆盘式剪切机的刀片被加工成圆盘状用于纵向剪切运动着的板料将板料纵向分条本设计系统采用连续送料往复式同步动态剪切方式往复式送料方式的刀具做直线往复运动采用连续送料剪切方式为同步动态剪切旋转式送料方式的刀具做圆周式旋转采用连续送料剪切方式为同步动态剪切往复式和旋转式都是连续送料类型在剪切板料时的瞬间

15、刀具与材料是同步运行的因此是动态剪切也称飞剪机 图2-2 开卷矫正机构的总体结构 飞剪机用于横向剪切运动着的板料在剪切过程中刀具随着板料的运动同时将板料定长剪断一般用来将板料剪切成一定的长度231行程开关行程开关位置开关又称限位开关的一种是一种常用的小电流主令电器利用生产机械运动部件的碰撞使其触头动作来实现接通或分断控制电路到达一定的控制目的通常这类开关被用来限制机械运动的位置或行程使运动机械按一定位置或行程自动停止反向运动变速运动或自动往返运动等在实际生产中将行程开关安装在预先安排的位置当装于生产机械运动部件上的模块撞击行程开关时行程开关的触点动作实现电路的切换因此行程开关是一种根据运动部件

16、的行程位置而切换电路的电器它的作用原理与按钮类似行程开关广泛用于各类机床和起重机械用以控制其行程进行终端限位保护行程开关按其结构可分为直动式单轮旋转式和双轮式等旋转式行程开关结构见当运动机械的挡铁撞到行程开关的滚轮1时行程开关的杠杆2连同转轴3凸轮4一起转动凸轮将撞块5压下当撞块被压至一定位置时便推动微动开关7动作使常闭触头断开常开触头闭合当滚轮上的挡铁移走后复位弹簧8就使行程开关各部件恢复到原始位置1-滚轮2-杠杆3-转轴4-凸轮5-撞块6-调节螺钉7-微动开关8-复位弹簧旋转式行程开关结构图直线位移传感器的功能在于把直线机械位移量转换成电信号为了到达这一效果通常将可变电阻滑轨定置在传感器的

17、固定部位通过滑片在滑轨上的位移来测量不同的阻值传感器滑轨连接稳态直流电压允许流过微安培的小电流滑片和始端之间的电压与滑片移动的长度成正比将传感器用作分压器可最大限度降低对滑轨总阻值精确性的要求因为由温度变化引起的阻值变化不会影响到测量结果4-20mA的LWF拉杆式位移传感器剪板机按传动方式不同分为机械传动式和液压传动式剪板机液压传动系统原理图如图2-所示其原理换向阀6推向左位即左位接入系统此时活塞在压力油的作用下向下运动对板料进行剪切加工当加工完成后将阀6手柄推向右位即右位接入系统活塞向上运动即刀片上抬到了一定位置将阀6手柄推入中位这样活塞就停留在此位置不动然后剪切第二次时重复上述操作一种液压

18、压力控制阀在液压设备中主要起定压溢流作用稳压系统卸荷和平安保护作用定压溢流作用在定量泵节流调节系统中定量泵提供的是恒定流量当系统压力增大时会使流量需求减小此时溢流阀开启使多余流量溢回油箱保证溢流阀进口压力即泵出口压力恒定阀口常随压力波动开启油箱 粗过滤器 液压泵 4溢流阀5-调速阀 6三位四通换向阀 7液压缸 82-5 剪板机液压传动系统原理图稳压作用溢流阀串联在回油路上溢流阀产生背压运动部件平稳性增加系统卸荷作用在溢流阀的遥控口串接溢小流量的电磁阀当电磁铁通电时溢流阀的遥控口通油箱此时液压泵卸荷平安保护作用系统正常工作时阀门关闭只有负载超过规定的极限系统压力超过调定压力时开启溢流进行过载保护

19、使系统压力不再增加通常使溢流阀的调定压力比系统最高工作压力高1020溢流阀一般有两种结构1直动型溢流阀2先导型溢流阀先导型溢流阀为先导型溢流阀压力油自阀体4中部的进油口P进入并通过主阀芯6上的阻尼孔5进入主阀芯上腔在油阀盖3上的通道a和锥阀座2上的小孔作用与锥阀1上当进油口的压力p1小于先导阀调压弹簧9的调定值时先导阀关闭而且由于主阀芯上下两侧有效面积比AA2为1010上侧稍大作用与主阀芯上的压力差和主阀弹簧力均使主阀口闭紧不溢流当进油压力超过先导阀的调定压力时先导阀被翻开造成油口P井主阀芯阻尼孔5先导阀口主阀芯中心孔至阀体4下部出油口溢流口的流动阻尼孔处的流动损失使主阀芯上下腔中的油液产生一

20、个随先导阀流量增加而增加的压力差当它在主阀芯上下作用面上产生的总压力差足以克服主阀弹簧力主阀自重G和摩擦力Ff时主阀芯开启此时进油口P与出油口溢流口直接相通造成溢流以保持系统压力1-锥阀先导阀2-锥阀座 3-阀盖 4-阀体 5-阻尼孔 6-主阀芯7-主阀座 8-主阀弹簧 9-调压弹簧 10-调节螺钉 11-调节手轮图2-6 先导型溢流阀主阀芯三个位置分别是正向反向和中位不同的系统对中位有不同的要求阀芯靠弹簧回位在阀体的两端分别有两个先导控制接口可以实现对主阀的远程控制中位时PTAB互不想通如图2-7所示 图2-7 三位四通换向阀中位结构图 当K2给出先导压力信号时主阀芯向左运动P和B接通同时A

21、和T接通回油如图2-8所示 图2-8 K2给出先导压力的阀内流通图 当K1给出先导压力信号时主阀芯向右运动P和A接通同时B和T接通回油如图2-9所示 图2-9 K1给出先导压力的阀内流通图25生产操作过程矫正剪板机设备布局如图2-10所示1翻开电控柜上的电源总开关接通主操作台上的电源开关启动液压系统的油泵此时主操作台上的工作状态为非联开工作方式2抬起开卷机的液压压辊3使用上料小车把板料装载进卷筒上4涨紧开卷机卷筒以至板料固定在卷筒上为止5图3-1 控制系统结构图32 逻辑控制框图逻辑控制框图主要是设备初始上电后设备的运行情况判断当设备处于故障报警状态时需要人工检查设备或者设备没有具备自动运行的

22、命令人工进行干预的条件 图3-2为逻辑控制框图当系统处于报警或者为准备好时系统给出报警信息如果系统处于准备好状态操作人员可对设备进行相应的工艺流程的操作图3-2 逻辑控制框图33可编程控制器331可编程控制器根本概念 可编程逻辑控制器Programmable Logic Controller它采用一类可编程的存储器用于其内部存储程序执行逻辑运算顺序控制定时计数与算术操作等面向用户的指令并通过数字或模拟式输入输出控制各种类型的机械或生产过程可编程逻辑控制器实质是一种专用于工业控制的计算机其硬件结构根本上与微型计算机相同根本构成为电源中央处理单元 CPU 存储器输入输出接口电路功能模块通信模块可编

23、程逻辑控制器具有以下鲜明的特点系统构成灵活扩展容易以开关量控制为其特长也能进行连续过程的PID回路控制并能与上位机构成复杂的控制系统如DDC和DCS等实现生产过程的综合自动化使用方便编程简单采用简明的梯形图逻辑图或语句表等编程语言而无需计算机知识因此系统开发周期短现场调试容易另外可在线修改程序改变控制方案而不拆动硬件能适应各种恶劣的运行环境抗干扰能力强可靠性强远高于其他各种机型可编程逻辑控制器按结构分为整体型和模块型两类按应用环境分为现场安装和控制室安装两类按CPU字长分为1位4位8位16位32位64位等从应用角度出发通常可按控制功能或输入输出点数选型整体型可编程逻辑控制器的IO点数固定因此用

24、户选择的余地较小用于小型控制系统模块型可编程逻辑控制器提供多种IO卡件或插卡因此用户可较合理地选择和配置控制系统的IO点数功能扩展方便灵活一般用于大中型控制系统S7-200系列PLC适用于各行各业各种场合中的检测监测及控制的自动化S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中或相连成网络皆能实现复杂控制功能因此S7-200系列具有极高的性能价格比CPU 226集成24输入16输出共40个数字量IO 点可连接7个扩展模块最大扩展至248路数字量IO 点或35路模拟量IO 点13K字节程序和数据存储空间IO端子排可很容易地整体拆卸用于较高要求的控制系统具有更多的输入输出点更强的模块扩展能力更快的运

25、行速度和功能更强的内部集成特殊功能可完全适应于一些复杂的中小型控制系统图3-3 PLC总体电气接线图334 EM235模块EM235是最常用的模拟量扩展模块它实现了4路模拟量输入和1路模拟量输出功能对于某一模块只能将输入端同时设置为一种量程和格式即相同的输入量程和分辨率EM235的常用技术参数如表3-4所示表3-4 EM235的常用技术参数模拟量输入特性模拟量输入点数4输入范围电压单极性010V 05V 01V 0500mV 0100mV 050mV 电压双极性±10V ±5V ±25V ±1V ±500mV ±250mV ±

26、;100mV ±50mV ±25mV电流020mA数据字格式双极性 全量程范围-3200032000单极性 全量程范围032000分辨率12位AD转换器模拟量输出特性模拟量输出点数1信号范围电压输出 ±10V 电流输出020mA数据字格式电压-3200032000电流032000分辨率电流电压12位电流11位DIP开关SW6决定模拟量输入的单双极性当SW6为ON时模拟量输入为单极性输入SW6为OFF时模拟量输入为双极性输入SW4和SW5决定输入模拟量的增益选择而SW1SW2SW3共同决定了模拟量的衰减选择本设计EM235模块的DIP开关设置为100001即SW1和

27、SW6为ONSW2SW3SW4和SW5为OFF量程为0到20mA分辨率为5AEM235线路连接和DIP开关设置如图3-4所示 图3-4 EM235线路连接和DIP开关设置34主操作台主操作台负责全线操作的运行在文本显示器上可设定和显示参数以及故障信息等操作台电气配电线路原理如图3-5所示主操作台上的操作面板如图3-6所示 图3-5 操作台电气配电线路原理图 图3-6 主操作台上的操作面板 各按钮详细功能如下卷筒 涨缩控制开卷机卷筒的涨缩压辊 压抬控制开卷机上方的压辊正转和反转马达 正反控制开卷机卷筒的正转和反转对中 退进控制开卷机横向进退调节板料入口位置矫正 手动自动手动可实现设备单独运转自动

28、可实现整机联动矫正机启停启动关闭矫正机矫正机 正反控制矫正辊正反转机组速度 加速减速控制矫正辊转动速度入口左微调右微调调节入口的上下距离出口左微调右微调调节出口的上下距离快速升降整体调节上排矫正辊的位置故障复位对控制系统进行复位液压泵启停控制液压泵的启停急停切断控制回路禁止输出计数清零清零剪板数量的计数剪切控制剪切机刀具的剪切35矫正机系统控制351矫正辊压下电机电气控制原理本系统的矫正机由两台075KW的三相异步电动机分别控制矫正工作辊的出口和入口距离由图3-7可知KM5控制入口矫正辊上升即控制矫正辊压下电机1的正转1KM5控制入口矫正下降KM6和1KM6分别控制出口矫正上升和出口矫正下降

29、图3-7 矫正辊压下电机电气控制原理 352矫正机控制变频调速本系统采用MICROMASTER440变频器驱动矫正机来矫正变频器功能参数设置与操作1MICROMASTER440系列变频器MICROMASTER440是用于控制三相交流电动机速度的变频器系列本系列有多种型号额定功率范围从120210KW恒定转矩CT控制方式或者可达250KW可变转矩VT控制方式供用户选用本变频器由微处理器控制并采用具有现代先进技术水平的绝缘栅双极型晶体管IGBT作为功率输出器件因此它们具有很高的运行可靠性和功能的多样性其脉冲宽度调制的开关频率是可选的因而降低了电动机运行的噪声全面而完善的保护功能为变频器和电动机提供

30、了良好的保护MICROMASTER440 具有缺省的工厂设置参数它是给数量众多的简单的电动机控制系统供电的理想变频驱动装置由于 MICROMASTER440具有全面而完善的控制功能在设置相关参数以后它也可用于更高级的电动机控制系统 MICROMASTER 440 既可用于单机驱动系统也可集成到自动化系统中2利用根本操作面BOP进行操作利用根本操作面BOP可以改变变频器的各个参数为了利用BOP设定参数必须首先拆下状态显示屏 SDP 并装上BOPBOP具有7段显示的五位数字可以显示参数的序号和数值报警和故障信息以及设定值和实际值参数的信息不能用BOP存储表3-5 表示采用根本操作面板BOP操作时变

31、频器的工厂缺省设置表3-5 用BOP操作时缺省设置参数说明缺省值欧洲或北美地区P0100运行方式欧洲北美50HzkW 60Hzhp P0307功率电动机额定值kW Hp P0310电动机的额定功率50Hz 60Hz P0311电动机的额定速度1395 1680 rpm决定变量P1082最大电动机频率50Hz 60Hz 在缺省设置时用BOP控制电动机的功能是被禁止的如果要用BOP进行控制参数P0700应设置为1参数P1000也应设置为1变频器加上电源时也可以把BOP装到变频器上或从变频器上将BOP拆卸下来如果BOP已经设置为IOP0700 1BOP时变频器驱动装置将自动停车 根本操作面板上的按键

32、及其功能说明如表3-6所示表3-6 操作面板上的按键说明显示按钮功能功能的说明状态显示LCD显示变频器当前的设定值起动变频器按此键起动变频器缺省值运行时此键是被封锁的为了使此键的操作有效应设定P0700 1停止变频器OFF1按此键变频器将按选定的斜坡下降速率减速停车缺省值运行时此键被封锁为了允许此键操作应设定 P0700 1OFF2按此键两次或一次但时间较长电动机将在惯性作用下自由停车改变电动机的转动方向按此键可以改变电动机的转动方向电动机的反向用负号 表示或用闪烁的小数点表示缺省值运行时此键是被封锁的为了使此键的操作有效应设定P0700 1功能此键用于浏览辅助信息变频器运行过程中在显示任何一

33、个参数时按下此键并保持不动 2秒钟将显示以下参数值在变频器运行中从任何一个参数开始1 直流回路电压用 d 表示 单位V2 输出电流A3 输出频率Hz4 输出电压用 o 表示 单位V5 由 P0005 选定的数值如果 P0005 选择显示上述参数中的任何一个34或 5这里将不再显示连续屡次按下此键将轮流显示以上参数跳转功能在显示任何一个参数rXXXX 或PXXXX时短时间按下此键将立即跳转到r0000如果需要的话您可以接着修改其它的参数跳转到 r0000后按此键将返回原来的显示点访问参数按此键即可访问参数显示按钮功能功能的说明增加数值按此键即可增加面板上显示的参数数值减少数值按此键即可减少面板上

34、显示的参数数值改变电动机的转动方向按此键可以改变电动机的转动方向电动机的反向用负号表示或用闪烁的小数点表示缺省值运行时此键是被封锁的为了使此键的操作有效应设定P0700 1用BOP可以修改和设定系统参数是变频器具有希望的特性选择的参数号和设定的参数值在五位数字的LED上显示其中rxxx表示只读参数Pxxx表示设定的参数P100表示启动快速调试被访问后必须设0如果P3900大于0这一功能是自动完成的P004的功能是过滤参数变频器有四个访问级标准访问级扩展级专家访问级和维修级通常只用前两个现以改变参数P0307的数值为例说明修改参数的步骤如表3-7 所示本设计的变频电机参数如表3-8所示表3-7

35、修改参数电机额定功率P0307的步骤操作步骤显示结果按访问参数r0000按直到显示出P0307P0307按进入参数数值访问级0按或到达所需要的值185按确认并存储参数的数值P004表3-8 变频电机参数设置参数号出厂值设置值说明P000311设用户访问级为标准级P001001快速调试 P010000工作地区功率以KW表示频率为50HzP0304230380电动机的额定电压V参数号出厂值设置值说明P030532534电动机的额定电流A P0307075185电动机的额定功率KWP030800电动机额定功率因数由变频器内部计算电机的功率因数 P03105050电动机额定频率Hz P03110145

36、0电动机的额定1450rmin 3 变频器电气控制MM440变频器有两个模拟量输入AN1AN1-和AN2AN2-有六个个数字量输入DN1到DN6另外还有两个模拟量输出在本系统只需要一个速度给定信号的模拟量输入由EM235模块的模拟输出给定和正向启动停止故障复位正点和反点四个数字量输入和电机电流反应与电机速度反应两个模拟量输出作为EM235模块的模拟量输入本系统所用的变频电机的额定功率为185KW额定电流为34A在制动电阻的选型上根据公式3-1可计算出制动电阻 R UI 3-1U一般为710V-750V制动单元动作电压各个厂家不太一样这里选取735V考虑通过计算得出制动电阻选用27电气接线如图3

37、-8所示 图3-8 变频器电路接线图第四章 系统的软件设计41STEP7-MicroWIN32编程软件介绍STEP7-MicroWIN32编程软件可在个人计算机上提供西门子S7-200系列PLC的编程环境有梯形图 LAD 语句表 STL 和功能块图 FBD 三种程序编辑器供用户选择可以实现程序的输入编辑检索功能也可以在线作系统监控及故障检测可方便地实现程序的上载及下载图4-1是STEP7-MicroWIN32的编程界面 图4-1 STEP7- MicroWIN32的编程界面 界面一般可以分成以下几个区标题栏菜单条包含8个主菜单项工具条快捷按钮引导条快捷操作窗口指令树快捷操作窗口输出窗口状态条和

38、用户窗口可同时或分别翻开5个用户窗口STEP7是专门为S7-200设计的在个人计算机Windows操作系统下的编程软件该标准软件功能强大建立和管理工程对硬件和通讯作组态和参数赋值管理符号创立程序下载程序到可编程控制器测试自动化系统诊断设备故障STEP7软件的用户接口是基于当前最新水平的人机控制工程设计简单易学用户能轻松使用STEP7 用户提供了三种编程语言STL 语句表 FBD 功能图 LADDER 梯形图语言 其中梯形图语言与继电器电路图极为相似其表达式是在继电器控制系统中常用的接触器继电器梯形图根底上演变而来的他们的根本思想是一致的只是在使用符号和表达方式上有一定区别便于工厂熟悉继电器控制

39、系统的非专业技术人员掌握必须指出的是PLC梯形图使用方便修改灵活这是传统的继电器控制系统梯形图的硬件接线所无法比较的功能块图和梯形图语言守右合国际电工委员会可编程控制器标准 IEC1131-3 具有一定的通用性另外用户可以在这三乖语言中随意切换便于不同类型的用户使用STEP7还给用户提供了丰富的指令集可以对非常复杂的功能的进行编程其中为梯形图语言就提供了一百多条指令包括浮点数运算指令程序控制指令跳转指令等42 PLC程序设计421 PLC控制液压泵I23为急停按钮工作时为闭合状态如遇紧急状况按下I23终止设备运转I02为液压泵启停按钮Q03为液压泵启停及指示按下I02递增计数器C0计数为1常开

40、触点C0闭合Q03得电液压泵启动Q00为溢流阀目的是防止液压泵启动时压力过大溢流阀此时作为卸荷阀使用I02后面必须接一个上升沿触发指令否那么假设I02闭合时间过长Q03得电常开触点Q03闭合那么递增计数器C0复位这时常开触点C0断开液压泵无法正常启动PLC控制液压泵的程序如下LD I02EUAN Q03A I23LD I02ON I23EUA Q03CTU C0 1LD C0 Q03TON T37 20TOF T38 20LD T38AN T37 Q00液压泵启动后可以实现板材的剪切I21为剪切按钮Q02为液压剪刀翻开Q01为液压剪刀剪切I25为剪切上限位由液压剪刀上的行程开关控制I20为剪切

41、数量计数清零闭合I21液压剪刀翻开07秒后液压剪刀向下剪切同时液压剪刀关闭使液压剪刀回到初始位置时不会再向下剪切需要再按下剪切按钮才能进行动作行程开关时刻记录着剪刀的位置当液压剪刀向下剪切完成后剪刀到达预定的位置I25闭合液压剪刀剪切复位剪刀回到初始位置同时递增计数器C4计数加1随后更新剪切数量存储到VW516单元通过TD400C文本显示器显示出来液压剪的程序如下LD I21EUS Q02 1LD Q02TON T46 7LD T46EUR Q02 1S Q01 1LD I25R Q01 1LD I25EULD I20CTU C4 1LD SM00MOVW C4 VW516422 PLC控制矫

42、正机矫正机上排矫正辊可上下移动位移传感器可以实时测得矫正辊的位置利用它可以限制上排矫正辊的最高位置和最低位置范围是-4135矫正入口快升I10为矫正快升I11为矫正快降Q05为入口压下降Q04为入口压下升当上排矫正辊在135以下比较指令闭合按下矫正快升按钮矫正机上排矫正辊上升矫正入口微调升按下矫正入口微调升按钮I04中间继电器M100常开触点闭合上排矫正辊上升但由于有接通延时定时器T40的控制矫正辊上升时间只有05S这样便实现了微调PLC控制矫正机的程序如下 矫平入口快升 微调升LDR VD500 1350A I23A SM00LPSLD I10AN I11AN M62LD M100AN M1

43、01OLDALDAN Q05 Q04LPPLPSA I04EUS M100 1LRDA M100TON T40 5LPPA T40R M100 1 矫平出口快升 微调升LDR VD504 1350A I23A SM00LPSLD I10AN I11AN M60LD M102AN M103OLDALDAN Q07 Q06LPPLPSA I06EUS M102 1LRDA M102TON T42 5LPPA T42R M102 1LD SM00MOVR VD504 VD1326AENO-R VD500 VD1326AENOLPSAR VD1326 40LPSA I10 M60LPPA I11 M6

44、1LPPAR -40 VD1326LPSA I10 M62LPPA I11 M63424矫正机速度T44和T45的组合产生简单的频率为02秒的数据采集的功能VW1300存储单元存储矫正机的速度VW524是最终在文本显示器上显示数据的存储单元I06为矫正加速I07为矫正减速AQW0是EM235模块的模拟量输出作为变频器的矫正变频给定速度信号VD1302VD1306VD1314VD1318和VD1322是数据运算过程中的中间变量程序中的13是矫正机速度的最大速度具体程序如下LD SM00LPSMOVW VW1300 AQW0AENOCALL SBR0LRDITD VW1300 VD1302AENO

45、DTR VD1302 VD1306LRDMOVR VD1306 VD1310AENOR 395 VD1310AENOMOVR VD1310 VD1314AENOR 320000 VD1314AENOMOVR VD1314 VD1318R 130 VD1318LPPROUND VD1318 VD1322AENODTI VD1322 VW524425矫正机工作辊位移本设计的矫直机出入口各有一个位移传感器VW1510存储单元存储出口位移经AD转换后的数字量VD1700VD1704VD 1708VD1712和VD1716是中间变量因为模拟信号的标准电信号是420mA所以位移0150mm对应420mA经

46、AD转换后我们的到的数值是640032000即A0 -5Am 145D0 6400Dm 32000以S为位移量VW1510为PLC模拟量采样值代入公式4-1可以得出出口实际的位移的数值S VW1510-6400×Am -A0 Dm -D0 -5 MOVW AIW0 VW1506LPPLPSMOVW VW1506 VW1600AENO-I 6400 VW1600AENOITD VW1600 VD1604AENODTR VD1604 VD1608LRDMOVR VD1608 VD1612AENOR 1500 VD1612AENOMOVR VD1612 VD1616R 256000 VD1

47、616LPPMOVR VD1616 VD1664-R 500 VD166443文本显示器参数的设定文本显示器又名终端显示器是一种单纯以文字呈现的人机互动系统通过文本显示器将把我们所需要控制的内容编写成相应的程序最终在文本显示器的界面上显示出来这样不但大大提高了操作的方便性而且能够显著提高我们的工作效率总程序TITLE 程序注释Network 1 液压泵启停 网络注释LD I02EUAN Q03A I23LD I02ON I23EUA Q03CTU C0 1Network 2 网络标题 网络注释LD C0 Q03TON T37 20TOF T38 20Network 3 LD T38AN T37

48、 Q00Network 4 矫平启停 网络注释LD I03EUAN M210A I23LD I03ON I23EUA M210CTU C1 1Network 5 LD C1LPSA T47 Q11LRD M210LPPA M210TON T47 1Network 6 矫平正反点LDN Q11A I23LPSA I14AN I15 Q12LPPA I15AN I14 Q13Network 7 液压剪LD I21EUS Q02 1Network 8 LD Q02TON T46 7Network 9 LD T46EUR Q02 1S Q01 1Network 10 LD I25R Q01 1Netw

49、ork 11 LD I25EULD I20CTU C4 1Network 12 LD SM00MOVW C4 VW516Network 13 故障LDN I24AN SM05 Q10Network 14 矫平入口快升 微调升LDR VD500 1350A I23A SM00LPSLD I10AN I11AN M62LD M100AN M101OLDALDAN Q05 Q04LPPLPSA I04EUS M100 1LRDA M100TON T40 5LPPA T40R M100 1Network 15 矫平出口快升 微调升LDR VD504 1350A I23A SM00LPSLD I10AN

50、 I11AN M60LD M102AN M103OLDALDAN Q07 Q06LPPLPSA I06EUS M102 1LRDA M102TON T42 5LPPA T42R M102 1Network 16 矫平入口快降 微调降LDR VD500 -40A I23A SM00LPSLD I11AN M61AN I10LD M101AN M100OLDALDAN Q04 Q05LPPLPSA I05EUS M101 1LRDA M101TON T41 5LPPA T41R M101 1Network 17 矫平出口快降 微调降LDR VD504 -40A I23A SM00LPSLD I11AN M63AN I10LD M103AN M102OLDALDAN Q06 Q07LPPLPSA I07EUS M103 1LRDA M103TON T43 5LPPA T4