毕业设计plc在钢卷运输小车控制的应用设计

1、PLC在钢卷运输小车控制的应用设计电气工程与自动化专业3班 黄良梅 指导教师 陶文英摘要 本论文是利用Controllogix系统的PLC来控制钢卷运输小车的运卷，利用传感器来检测位置和小车的高度对中，以及上卷的检测，并结合图形来表达，简单易懂，而且检测装置也很方便，上卷也很方便，从而保证了钢卷能够准确的送到开卷机上，从而提高了生产效率，也取得了很好的经济效益。关键词 Controllogix PLC，钢卷小车，高度对中1 绪论简单介绍PLC的开展和PLC的优点以及在工业中应用，也简要介绍了钢卷小车的分类以及钢卷运输小车的开展史。2 钢卷运输小车的工艺流程2.1 钢卷运输小车的流程简介本设计系

2、统是利用PLC来控制钢卷运输小车的运输过程，其工作原理是：运输小车初始在1号位，当所有的液压阀翻开以后，当所有准备条件都准备好时，小车接卷；小车接到钢卷后，电磁阀翻开，跟着比例阀也翻开，小车快速向2号位行驶，行程开关检测到后，也就是说到达2号预停位后，在慢速行向2号停止位。到达2号位的停止位后小车以比例阀设定值的速度上升，到高度对中位后停止。在进行高度对中完成后，小车快速速向前运行到3号预停位，随后慢速运行到3号停止位，等待所有条件准备好时，将钢卷送到开卷机上等待。当开卷机处所有条件全部满足后，当检测到钢卷上到开卷机后，开卷机接卷，小车下降到最低位，返回1号位停止。这样周而复始的运行。具体小车

3、运输工艺流程图(见图2.1)图2.1 小车运输工艺流程图2.2 钢卷运输小车 钢卷运输小车的功能钢卷运输小车的任务是将在取料处准备好的钢卷运往开卷机。在其运输过程中，利用光电开关及光电编码器来实现带钢的高度对中和测量钢卷外径，动作过程为： 钢卷小车1#位接受钢卷； 钢卷小车鞍座上升托住钢卷并上升到上极限位置； 钢卷小车下降，进行外径测量及高度对中； 对中完毕，钢卷小车前进，将钢卷装入开卷机卷筒； 上卷完毕，钢卷小车鞍座下降到下极限位置； 钢卷小车返回1#位。 钢卷运输小车的高度对中和钢卷卷径测量高度对中过程：钢卷中心与开卷机卷筒轴线的高度对中在钢卷小车的原始位置对中站进行，当钢卷小车从取料处运

4、载钢卷行驶到这个位置时，通过一个光电开关和小车升降方向上的一个位移传感器进行高度自动对中。其小车高度对中过程见图2.2。图2.2 小车高度对中过程高度对中的步骤为：小车先下降使高度对中光栅接通，小车记下这一高度值，通过计算与比拟得出小车应该上升的距离，小车上升该距离值，并进行判断对中是否完成，如果h>h1,小车将慢速下降，直到h=h1为止，如果h<h1；小车将会慢速上升，直到h=h1。对中完成后将钢卷送到开卷机。R=ZCOS Z=H1-R-X1R=(H1-X1)COS/COS(1+COS)P1=H1-RP0=1330P1-P0=>0，COILCAR DOWN；X2=X1-AB

5、S()P1-P0=<0，COILCAR UP；X2=X1+ABS()P1-P0=0，COILCAR STOP。钢卷卷径的计算见图2.3。图2.3 钢卷卷径的计算X1：从钢卷前面边缘到光栅的距离；X2：从钢卷末尾边缘到光栅的距离；Y： 钢卷小车对中运动中当钢卷在线中心。X0=420Y0=455S1=X1-X0S2=X2-X0CW=S2-S1=X2-X1a=L-(CW/2+S1)=L-(X2-X1)/2+(X1-X0)=L+X0-(X1+X2)/2ora=- L-(CW/2+S1)=- L+X0-(X1+X2)/2Y0=Y0+a从工艺流程图可以看出钢卷运输系统，作为钢卷生产中接收和运输钢卷的

6、重要环节，操作水平和机械电气安装、定位精度直接影响钢卷运输的平安和生产效率。在投产以来，由于操作和设备电气等原因，已屡次发生因系统运输偏差过大而导致钢卷脱落，致使钢卷及机械电气设备的损坏；同时，由于故障的严重性，也给操作人员的操作形成心理压力；这在一定程度上也影响了生产的顺利进行。造成这些问题的主要原因是钢卷的对中，往往就是钢卷在对中上不够精确，造成了钢卷的脱落，从而也就影响了后面的生产。这也就是本设计需要解决的问题。3 钢卷运输小车运输系统PLC的选型3.1 PLC的选型由于PLC选型的根本原那么及本设计的工艺要求，我选择工艺流程比拟固定、环境条件比拟好，所以选用模块式的PLC机型，即Con

7、trolLogix PLC。3.2 ControlLogix PLC的特点及PLC的根本组成ControlLogix控制系统看起来像一个可编程序控制器，其系统具有优良的性能品质，其特点有： 无缝连接 快速 可组态 工业化 集成化 结构紧凑。图3.1 可编程控制器的根本组成3.3 ControlLogix PLC选型 检测元件的选择在PLC工程设计中，我们要实现控制要求，我们往往要选择许多具有特殊功能的检测元件。本设计的检测元件选择见表3.1。表3.1 检测元件的选择检测元件名称检测元件作用变频器控制小车上升或下降的速度接近开关使用接近开关来控制小车的平移位置极限检测和升降位置极限检测电磁阀控制

8、小车运动的速度的快慢光栅传感器在高度对中中来检测小车的位置位移传感器检测小车的升降位移测量托辊电机用电机的正反转来使钢卷能够准确无误的送到开卷机上编码器在高度对中中来检测小车的位置 ControlLogix PLC的硬件选择。表3.2 该课题的PLC硬件配置电源CPUI/O分配1756-PA721756-L12槽3槽4槽5槽数字输入数字输出模拟输入模拟输出1756-IB32/A1756-OB16D1756-IF161756-OF84 小车自动运输系统PLC的程序设计在自动运输控制小车的设计中，只有PLC硬件设计还不够，必须得有与之相应的软件设计。这就要根据PLC系统硬件设计和生产工艺要求以及软

9、件规格说明书，使用相应的编程语言指令，编制要实现Controllogix系统PLC实际应用程序形成程序说明书的过程，而这个过程就是程序设计。4.1 Rslogix5000软件简介Rslogix5000是功能十分强大的编程软件，不仅仅用来对控制器进行常规的编程，更多的用于组态和监控，所有对外交换的信息，不管是I/O刷新信息，还是对外设备的通信信息，统统要经过编程软件的组态或编程，更重要的是它面对系统的监视功能和诊断功能，所有它属下模块的工作状态全在它的监视之下，其诊断结果将明了告知问题所在。Rslogix5000为梯形逻辑编程提供了灵活性、可靠性，并提高生产率，其运行环境是Microsoft W

10、indows 98和Windows NT。4.2 系统的控制要求本设计的控制系统应该实现的功能有： 通过检测元件的检测，改变小车的速度，以准确控制小车的行走位置； 小车的上升、下降及高度对中的计算； 小车手动和自动运行的控制； 小车托辊电机的正反转； 控制阀门的开关； 小车上的钢卷数计算； 准确的将钢卷送上开卷机。4.3 I/O地址分配由于I/O分配采用了映像存放器机制，所以PLC控制系统建立起来以后，需要建立内部映像存放器和实际的物理I/O接点的对应关系，以使主CPU模块能够访问其他模块进行数据交换。一般情况下，PLC提供的映像存放器数量要比其所能扩展的实际物理I/O的点数多。系统的输入、输

11、出点的编址号与I/O映像区的映像存放器地址号相对应。本毕业设计的PLC的I/O地址分配见表4.1。表4.1 钢卷小车自动控制系统I/O地址分配表数字量输入标签名标签地址标签描述COIL-CAR-BACK-LOCATION钢卷车后退位置ECC-LOC-AT-SLOWFORWARD上卷车前进减速位MOVBEAM-BAK-STOP-POS移送梁后退停止位MOVBEAM-MID-STOP移送梁中间停止位COIL-CAR-DOWN-LOCATION钢卷车下降极限位COIL-CAR-UP-LOCATION钢卷车上升极限位COIL-CAR-MID-POS上卷车中间停止位MOVEEAM-FOR-STOP移送梁

12、前进停止位GS007上卷车钢卷检测ECC-ROLL-OVERLOAD上卷车托辊变频器过载ECC-ROLL-MCC-RUN上卷车托辊电机MCC已经运行ESTOP入口段急停ECC-ROLL-FORWARD上卷车托辊前转ECC-ROLL-BACKWARD上卷车托辊反转ECC-POS-AT-UNC上卷车前进位置COIL-CAR-RECEIVE-AUTO-START上卷车自动到受卷位自动启动命令COIL-CAR-AUTO-STOP上卷车自动停止命令COIL-CAR-UNCOILER-AUTO-START上卷车自动到开卷机自动启动命令GS004运输链卷径测量光栅GS005运输链最后一位置钢卷检测OPENE

13、R-TAB-DOWN-POS开卷器导板台下降位置OPENER-KNIFE-BKN-POS开卷器开卷刀后退位置UNC-HROLL-OPEN-POS开卷机压辊翻开位置数字量输出ECC-ROLL-FORWARD上卷车托辊接触器合ECC-ROLL-BACKWARD上卷车托辊电机反转ECC-ROLL-RUN上卷车托辊电机变频运行ECC-AUTO1-START-CONDITION-LAMP上卷车自动到受卷位自动准备好指示ECC-AUTO1-START-LAMP上卷车自动到受卷位启动指示ECC-AUTO2-START-CONDITION-LAMP上卷车自动到准备位置启动条件指示ECC-AUTO2-START

14、-LAMP上卷车自动到准备位启动指示ECC-AUTO3-START-CONDITION-LAMP上卷车自动到开卷机准备好指示ECC-AUTO3-START-LAMP上卷车自动到开卷机启动指示-ECC FASTFORWARD上卷车快速前进模拟量输入ECC-FASTFORWARD上卷车快速前进ECC-SLOWFORWARD上卷车慢速前进ECC-FASTBACKWARD上卷车快速后退ECC-SLOWBACKWARD上卷车慢速后退ECC-FASTLIFT上卷车快速上升ECC-SLOWLIFT上卷车慢速上升ECC-SLOWDOWN上卷车慢速下降ECC-FASTDOWN上卷车快速下降COIL-PREP-Q

15、STOP入口段上卷准备快停模拟量输出ECC-SLOW-FORWARD上卷车慢速前进ECC-FAST-BACKWARD上卷车快速后退ECC-SLOW-BACKWARD上卷车慢速后退ECC-FASTLIFT上卷车快速上升ECC-SLOWLIFT上卷车慢速上升ECC-FAST-DOWN上卷车快速下降ECC-SLOW-DOWN上卷车慢速下降Movbeam-encoder -reset移送梁编译重新设置4.4 控制系统流程图图4.1 系统控制流程图5 结论本次毕业设计的课题是PLC在钢卷运输小车控制的应用设计。通过这次毕业设计，对PLC有了一定的理解，根本上了解PLC的最新开展状况，以及钢卷运输小车的的

16、根本工艺，了解PLC的工作原理，PLC的选择，熟悉了Controllogix系统，I/O模块的选择和I/O表的配置，还有Rslogix5000编程软件。本设计涉及到的主要内容有：PLC控制系统的硬件设计包括PLC的机型、机架数目、电源等；PLC控制系统的软件设计包括PLC的I/O点数、容量、I/O控制模块等；PLC控制系统的编程运用了Rslogix5000编程器；选择与PLC相关的输入/输出设备现场检测元件。虽然Controllogix系统PLC在工业生产中得到广泛的应用，但随着现代科技日新月异的开展，工业生产要求不断地提高，正朝着集约型方向开展。要求更高地自动化技术、更精良地仪器设备、更准确

17、地监测和传输系统，而这些要求与PLC的开展又是息息相关的，PLC控制系统的优良决定了整个系统运作状态。本次设计是自动化控制系统设计的一个重要组成局部，是许多工业生产中首选的控制系统，但还存在着美中缺乏之处，还需要进一步的改良。参 考 文 献1 逢增利浅谈PLC在自动控制系统设计中的正确应用民营科技，2021，1：15-202 徐世许可编程序控制器原理应用网络M安徽：中国科学技术大学出版社，20013 陈立定电气控制与可编程序控制器M广州：华南理工大学出版社，20014 郁有文传感器原理及工程应用M西安电子科技大学出版社，2003.75范次猛，夏春荣基于PLC物料自动控制系统J可编程控制器与工厂

18、自动化PLCFA，2021，12：20-256 求是科技PLC应用开发技术与工程实践M北京：人民邮电出版社，2005.17 周万珍，高鸿斌PLC分析与设计应用M北京：电子工业出版社，20048 于庆广可编程控制器原理及系统设计北京：清华大学出版社，20049 吴中俊，黄永红可编程序控制器原理及应用北京：机械工业出版社，200410 Curtis,JohnsonProcess Control Instrumentation Technology(6th) MPearson Education,Inc，200211 ray MLAfuzzy logic controller for temperature control of a six zone tube furnace J Selfturuing Temperature Controller for PLC，2001，8(2)：61-6512 ernd Markus JPlug and control Jself rurning Temperature controller for