最新飞剪技术PLC.doc

2023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
参赛队伍名称:XXXXXXXX
参赛学校名称:XXXXXXXX
年月日
一、方案设计依据、范围及相关标准
1、设计依据:
飞剪机是冶金板材行业最重要的装备
2023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
参赛队伍名称:XXXXXXXX
参赛学校名称:XXXXXXXX
年月日
一、方案设计依据、范围及相关标准
1、设计依据:
飞剪机是冶金板材行业最重要的装备之一,也是我国长期以来一直引进的重要的冶金设备,飞剪机是指横向剪切运动轧件,并满足用户定尺要求的一种设备。
该设备主要包括:物料夹送辊、传感器、飞剪、飞剪角度追踪等。剪刃在水平位置时为飞剪的初始位置,剪刃在最低点时成为下死点,即剪切位置。
2、设计范围:
〔1〕熟悉飞剪的种类和剪刃剪切过程,确定整个系统的控制方案;
〔2〕熟习S7-300PLC硬件构造、工作原理、指令系统和程序设计方法;
〔3〕基于S7-300PLC配置外围硬件,使用AUTOCAD设计飞剪机控制系统的电气原理图和安装图,元器件主要参数计算及其选择;
〔4〕在控制方案下,设计满足棒材飞剪机在自动模式和手动模式的控制程序,以及指示灯显示程序;
〔5〕用实验平台模拟实现棒材飞剪机工作过程,设计操作界面及相应程序,并利用Wincc记录数据。
3、设计要求、标准:
〔1〕飞剪机的剪刃在剪切轧件时,要同轧件保持相对静止。剪刃要同时完成对轧件的剪切和移动,并且在水平方向的分速度应与轧件运行速度相等。
〔2〕要求飞剪机根据不同的轧件厚度和轧件形状,自动将剪刃间的间隙和重叠量调节到适宜的值,从而确保剪切工艺正常,防止发生堵钢事件。
〔3〕要求剪切运动机械结构简单,减小剪切机构的运动惯性。当正在剪切时,速度变化小,还为飞剪机的频繁起动带来便利,可以提高飞剪机的剪切效率。
〔4〕自动生产,按照上述控制步骤,自动运行,自动追踪物料位置,实现物料的飞剪。
〔5〕在运行过程中,监测状态参数以及各种反应信号等,确保飞剪过程稳定运行。并制定相应的平安策。
二、系统分析〔包括甲方需求分析、对象特性分析、系统平安分析等〕
1、需求分析:
对于我们来说,我们还是主要提供程序,让PLC机器能够正常工作,实现工业生产。对于棒材飞剪机控制系统,我们的程序设计思路主要是先编写程序功能块,然后在主程序里面调用各功能块的方式来实现的。软件的核心问题是要对各种检测信号进行及时准确地判断以及对相应的设备进行控制,软件程序主要由轧线信号及处理、夹送辊操作、飞剪驱动模块、头部剪切操作、尾部剪切操作、单剪切、报警等模块组成,实现对信号的接收、分析、处理、控制、启动、制动等一系列操作。
2、对象特性分析:
飞剪本身的速度反应由本机架电机编码器直接接入直流调速装置。当飞剪收到剪切信号时,飞剪开始均匀加速运转,在剪切位置或之前剪切速度到达给定值,通过编码器〔或调速装置〕计算的剪刃位置离开切出角,开始减速最终停到停止位,。

〔1〕剪刃从180°等待位置〔电气人员可以根据实际情况,将等待位置定在90°到180°之间任何位置〕开始加速到剪切速度。
〔2〕°时切入轧件。
〔3〕在30°位置时,剪刃制动的切削刃,当剪刃到达300°处前必须停止制动,制动角的电气设计人员根据实际情况确定。
〔4〕制动结束后,要求剪刃回到等待位置。如果剪刃超过等待位置停下就要求电机反转,如果剪刃在等待前面的位置停止剪刃将继续向前旋转。

根据任务书的要求和对飞剪机工作原理的了解,设计自动模式和手动模式对飞剪机进行控制。在手动模式下,操作人员通过按下正向点动按钮对飞剪进行正向点动,按下反向点动按钮对飞剪进行反向点动,按下单次剪切按钮对飞剪进行单次剪切的测试。自动方式下,按照操作员设定的剪切参数,根据剪前热检信号自动计算剪切长度实现剪切功能。用指示灯显示不同的工作信号,以便给操作员进行操作提醒,明确飞剪机所在的工作状态。
按照以上的控制思路,可以确定好棒材飞剪机系统的总体设计思路:使用可编程逻辑控制器,实现飞剪工作过程的逻辑控制功能;利用变频器控制直流电机的启停式飞剪剪切过程,以满足飞剪的动态剪切过程;利用WinCC组态软件的人机界面设计,实现工作状态实时监测。
三、控制系统设计〔包括控制逻辑、控制回路、控制算法等的选择,开机、停机等控制逻辑以流程图表达〕

对于棒材飞剪机控制系统,我的程序设计思路主要是先编写程序功能块,然后在主程序里面调用各功能块的方式来实现的。根据任务书的要求,系统工作模式可分为:自动运行模式和手动运行模