b08071110王去非 加工步进架plc系统设计.docx

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1、三江老浣题目加工步进架P1.C限制系统设计电气与自动化工程学院（系）电气工程及其自动化专业学生姓名王去非学号B08071110指导老师陈亚林职称讲师指导老师工作单位南京工业职业技术学院起讫日期摘要步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。可以通过限制脉冲个数来限制角位移量，从而达到谢速的目的。本文以P1.e高级指令中的PTo（脉冲串操作”PWM（脉宽调制）发生器功能指令为例.对给出的步进电机油管加热、液压缸选择，阀门限制进行了全面的设计。关键词：步进电机：脉冲：可编程程序限制：加速度ABSTRACTSteppermotorisanactuatorthattransftrmtheelectr

2、icalpulseintotheangulardisplaccmcnt.ltcancontroltheangulardisplacementbychangethenumberofpulsc.ltcanalsocontoltherotationspeedandaccelerationbychangethefrequencyofpulsetoachievethepurposeofspeed.InthisPapC,useadvancedP1.CinstructionsincludingPTO(PulseTrainOpeiationyPWM(PulseWidthModulation)generator

3、functionasanexample,conehensivedesignthesteppermotortubingheating,thehydrauliccylinderchoice,valvecontrol,theoveralldesign.Keywords：Steppernoto11pulsc:P1.C;accelerateanddccclcratc第一章加工步进架构成11.1 系统构成11.2 物流11.3 限制技术2其次章加工步进架P1.C系统设计72.1 外构件的选择72.2 油管端加热设备电气原理图92.3 P1.C接线原理图122.4 接线端子图142.5 工作步序图152.6

4、 设备布置图162.7 电气柜布置图17第3章加工步进架P1.C软件设计183.1 软件说明183.2 流程图1833P1.C主要程序设计19第4章液压缸的相关资料234.1 步进液压缸的选择234.2 液压泵站的选择234.3 步进限制阀架的设计错误!未定义书签.结束语25致谢26参考文献27第一章加工步进架构成1.1 系统构成该系统是由服独的步进架通过上卜.左右循环往复运作组成热处理端 对钢管进行热处理加工步进提升端 符热处理后的钢管通过步进架送到检测工位 通过步进架提升到规定高度步进输送端 利用步进架将热钢管从送料检测端输送到指定位置步进下降端 到达指定位置后步进架起先向卜.运行降物料卸

5、卜.步进返回端 待物料全部卸下后步进架返回做循环动作1.2 物流下图给出了系统中热钢管从一站到另一站再返回做循环动作的物流传递的过程：步进架将热处理后的热钢管提升，通过光电式传感器达到肯定高度：步进架再将工件向前输送到指定位置后；再次通过步进架向下运输到指定位置将热钢管卸卜.，最终步进架返回初始地点再次装料重发上述动作。上升前进下降固定梁面后退图1.11.3 限制技术加热步进采纳工业P1.C限制系统，即可大大提高对加热步进限制的精度和精确性，也是项特别好的节能措施。加热炉的计算机限制系统有DCS和P1.C两种方式，DCS系统常用在过程限制方面，P1.C系统则常用在传动接制方面。由于P1.C系统

6、的价格低廉，工作牢旌，可干脆将现场的限制信号连接至系统中，因此在加热步进限制行业中得到越来越广泛的应用。1. 3.1限制系统的构成P1.C系统选用SIEMENSs72(X)系列，CPU采纳4162DP,共计3套。在3套PIX?之间以及与轧机DTC之间采纳CP443-I进行工业以太网的通讯.全部通讯方式均以工业以太网中电文的形式进行发送和接收。图1.21.3.2限制系统硬件构成运用模块包括：FM450I用于编码器的计数值采集：模拟量输入，用于采集步进梁位置,装Hl钢机位置，液压站油箱温度、压力，油箱液位等信号；模拟量输出，用于限制步进梁速度的给定和装出钢机速度的给定：数字量输入，采集MCC室内全

7、部开关和接触罂协助触点信号的采集：数字量输出，用于限制液压站内全部电磁阀的启停和MCC室内接触器的启动以及指示灯等的输出。上位机采纳IBM商用机。通过工业以太网、西门子CP443-I和交换机与P1.C系统之间实现ProRbIm-DP的通讯连接。其主要功能包括：步进炉步进梁限制:步进炉液压站限制:16组上料辘道限制（每组短道由7台电机组成）：8组出料轮道限制：四台装钢机、四台出钢机限制：四扇上料炉门、四扇出料炉门限制：上料辘道钢坯跟踪、出料粮道钢坯跟踪及手动修改：步进炉炉内钢坯的跟踪及手动修正。1.3.3限制面板在主控操作室的操作台上和上位机的HMI画面上，对每台设备均设有手动和电动操作按钮，供

8、设备发生故障和紧急状况下运用，扩大了系统的可操作性.监视画面以加热炉工艺限制流程为主。同时，显示短道运行状态，钢坯信息跟踪，步进炉内钢坯位置跟踪,液压站限制画面等。对各个炉门、装钢机、出钢机、液压站电机的限制分别供应了隐藏的多U的小航面限制,如下图所示OOoO.0000oo00。00图1.31.3.4限制过程当系统接上电源后，当按“起先”按钮时，工件通过加热炉加热后，通过步进架提升通过光电传感器被提升到肯定高度到后向前方输送，到达肯定位置后再次通过光电传感器被限定到设定位置步进架起先向下降同理到固定位置后起先卸料被送出加工同时步进架返回到初始位置等待卜.一次吩咐。在工作过程中，当任一站出现异样

9、，马上按下该站的“急停”按钮，该站马上会停止运行.工作方式：在手动档，按下复位键。电位模式：使本站进入初始化状态，不行用停止按钮打断，身位前应手工清理好工作台面.手动单步模式：按自动工作方式流程，每按一下启动按钮完成一步动作，可用身位按钮终止，使本站进入初始化状态。自动模式：在自动档，启动后可按依次自动完成预定的工作，如一个循环结束后，后继站空，延迟12s后，接着进入下一个循环。否则等待可由停止按钮中断（接着完成当前动作）。按启动按钮后以下步接着执行，可用复位急停方式终止。急停模式：可终止任何操作，全部影响阀体的输出被豆位。1.3.5加热炉构成加热炉炉内物制的跟踪，是最简洁出现数据混乱的地方、

10、也是考虑因亲最多的地方。下面先描述一下数据记录的工艺过程。装钢机将钢坯装入步进梁后，钢坯在炉内的初始位置确定了下来，钢坯的全部信息即自动送到了炉内钢坯信息的数据库中“步进架起先运行后，炉内的钢坯数据起先进行同步跟踪,当步进梁上升到顶后，步进架前进的数值时时地通过安装在炉下的位移传感器记录在数据跟踪的数据库中。步进架每动作一个周期，在数据库中记录每块钢坯在炉内行走的跑离.例如：在炉内已经装了IO块钢坯，步进梁每走一步的行程是50OmFn,已经运行了IO个周期，那么在炉内第一块钢坯已经运行了5m,其次块钢坯运行了4.5m,第三块钢坯已经运行了4m,依次类推，那么刚装入炉内的钢坯所运行的距离为零。这

11、样，步进架每运行一次将对炉内全部的钢坯数据进行累加一次步进梁实际运行的数值，保证数据的精确性。待钢管到达出钢时，出钢机每动作一次，在步进架内最前面的数据将要被移动到出料辘道钢坯的数据库中。一塞121三童i二盘毒药6算禁塞OO三里巫-回其次章加工步进架P1.C系统设计2.1 外构件的选择2.1.1 P1.C可编程限制器的选择：限制须要，由于具有紧凑的设计，良好的扩展性，低廉的价格以及强大的指令，使得S7-2OO可以近乎完备地满意小规模的限制要求，还有丰富的CPU类型和电压等级，在工业限制中得到了广泛的运用。（1）S7-2系列是一类可编程逻辑限制耦。这一系列产品可以满意多种多样的自动化户的自动化问

12、题时，具有很强的适应性。选用S7-2（X）CPU226的P1.CoS7-2OOCPU226P1.C的组成：一个中心处理单元（CPU）.电源及数字I/O点，这些都被集成在一个紧凌独立的设备中。1）CPU负货执行程序和存储数据，对过程进行限制“CPUI/O点数，有24个输入，16个输出。电源为本机堆元供应电能。输入和输出是系统的限制点。输入部分从现场设备（如传感沿或开关）中采集信号，输出部分则限制电磁阀.端口允许将S7-200CPU同编程器连接起来。信号灯显示了CPU的工作模式（运行或停止），本机UO的当前状态。（2）S7-200CPU226AC/DC的性能参数（主要参数）1）总体特征：外形尺寸：

13、196mm*80mm*62min重Ift：660g功耗：17WCPU特性：数字输入：24路数字址输入数字输出：16路数字量输出高速计数器：总数：6个高速计数器单相计数器个数：6个都是30KHZ时钟速率两相计数涔个数：4个都是2（）KHZ时钟速率脉冲输入:2个,20KHZ脉冲速率模拟电位器：2个,8位辨别率程序空间：4096字可扩展模块的数量：7个模块内部存储器位：256位掉电永久保存：112位定时器总数：256定时器1ms：4个定时罂IOmS：16个定时器100ms：236个定时器计数器总数：256计数器通讯数：2个电源电压允许疮圉：85-264VAC(3)联网通信用的数据输出部分选用了S7-

14、2OO的EM222模块。EM222具有8点输出。传感器的选择光电传感涔是通过把光强度的变更转换成电信号的变更来实现限制的。光电传感器在一般状况下，有三部分构成，它们分为：发送罂、接收器和检测电路。n&0K0发送器对准目标放射光束，放射的光束一般来源于半导体光源，发光二极管(1.ED)、激光二极管及红外放射二极管。光束不间断地放射，或行变更脉冲宽度。接收器有光电二极管、光电三极管、光电池组成。在接收器的前面，装有光学元件如透镜和光圈等。在其后面是检测电路，它能滤出有效信号和应用该信号。此外，光电开关的结构元件中还有放射板和光导纤维。报警系统液压系统和传动系统的正常运行是保证整个系统的关键。液压系

15、统在上位机有实际运行时间显示、过渡器堵塞声光报警指示并同步记录，以便工作人另杳看处理。传动系统在上位机上显示每台变频器的实际运行的电流、电压、转矩、故障代码等。使液压油保持清洁是至关重要的。在步进加热炉液压系统中最好能同时配备自循环过戏装置、同油过港装置、出油过波装置，这种极少见的投资会给今后设备运行带来难以估价的回报。错者曾经验两套只自带循环过滤的步进炉液压系统，多次出现系统无法开压、插装阀响应滞后引起油路互窜等故障现象.平均一年总有一到两次必需将限制阀架上的大部分元件拆下来清洗、检查。而在油液过油装置配备较好的液压系统中，这种故障及维护就大为削减。2.2油管端加热设备电气原理图图2.1电气接线图1S2.2电气接线图2riM