飞剪技术PLC.doc

飞剪技术PLC
2015年全国大学生西门子杯工业自动化挑战赛工程设计文件
运动控制赛项
一、方案设计依据、范围及相关标准
语句表三种编程语言。基于自己在S7-200编程上面的基础，曾使用梯形图完成四层电梯的程序设计，最终选择用梯形图语言编程。梯形图编程具有层次感，很好的易读性，清晰明了。该系统的程序架构是：一个主程序，五个功能子程序。

确定整个系统软件设计思路之后，就开始编写梯形图程序。为了编写程序时清晰的思路，明确下一步该如何编写程序，节省了整个控制程序的编写时间，因此设计程序的流程图就很有必要。程序流程图如下：
系统主程序流程图，如图所示。
手动模式程序流程图，如图所示。
自动模式程序流程图，如图所示。
四、控制系统选型与系统连接
控制系统选型

直流调速器做为直流电动机调速设备，主要有电机、脉宽、可控硅直流调速 器等。一般由不同的模块组成，直流调速器有整流电路、触发电路、电源电路于 一个设备，器件采用竖直分布和使用高集成的控制元器件，具有集成度高，重量 轻的优点，调试方便等特点，并结合直流电机安装在一起可以形成完整的直流电 动机，同时拥有了调速器和直流电机的优良特性[7]。综合棒材飞剪中各方面的因素 以及I311实验室调试的工作，本次设计采用6RA70直流调速器做为飞剪机控制系统 的调速装置。
6RA70 直流调速器
6RA70 系列全数字整流调节器结构紧凑，相比 6RA24，在机械设计和软件上 6RA70 的特点都有了很大的进步，使用了与西门子 6SE70 系列产品一致的控制箱， 机械布局更加的紧凑和实用，模块可以根据控制需求进行自由选配。输入电压为 三相交流电，电压大小同直流调速器的功率相关，可向直流电动机的电枢和励磁 供电，电枢整流桥是三相全控桥，这样可以使电动机换向更加自然，通过交流侧 的电流互感器可得到电枢电流。所有的控制，调节，控制和附加功能由微处理 器实现，通过 Drive monitor 软件可以对速度调节系统的重要参数设定和实际速度 的监控，并可通过模拟量给定电动机速度和反馈速度。使用 Profibus-
DP 总线网 络来与 PLC 通讯，可以把 PLC 的控制字发送到调速器以及将调速器的状态字 反馈到 PLC 上。
6RA70 直流调速器的特点
6RA70直流调速装置使用了微处理器技术，其主要特点就是操作非常简单，运 行可靠、灵活。对装置进行设置均可通过参数设定进行，为了让调速器快速运行 起来可通过PC进行参数设定，也可通过PMU进行手动参数设定操作，但是这样的操 作会相对复杂。同时还可实现：自动测试和报警显示，以减少维修时间；可以设 置的参数将迅速备份卡具有特殊的价值，简化了管理；可重
复设定，减少因操作 技巧差异所造成的影响；速度调节器、电枢电流和励磁电流的自动调整，使整流 器能快速、稳定地起动，控制面板中存有报警状态及诊断信息，能对故障进行快速分析。SIMOREG DC-MASTER在工业领域有着良好的经济性，开环和闭环控制被 集成到系统中，具有高度的抗干扰。
6RA70 直流调速器的应用
6RA70直流调速器的推出，由于其能够满足工业自动化对电气传动系统的越来 越高的性能要求，并广泛的应用于各种工业领域中。例如加工制造业以及冶金行 业中的轧机主传动系统，飞剪机剪切机构，校直机等。6RA70直流调速器的启停特 性能够很好的满足连续启停工作制的飞剪机，有效的提高了剪切精度。
可编程控制器简介及选型
PLC 采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、 计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的，模拟的输入和输出，控制各种类 型的机械或生产过程[11]。结合实验室调试工作的进行以及对飞剪控制系统设计的 要求，本次设计选用西门子 S7-300PLC。
PLC 的工作原理
PLC 采用循环扫描工作方式，通电后就执行系统初始化程序，然后分别 执行 CPU 自诊断、通信信息处理、与外部设备交换信息、执行用户程序、I/O 信息处理，连续不断的反复执行这样的过程。这个过程实质上是按顺序循环 扫描的过程，其工作过程如图 所示。

图 PLC 的工作过程
PLC 的工作过程与 CPU 的操作方式有关。CPU 有两种操作方式：STOP 方式 和 RUN 方式。PLC 在执行用户程序