热处理加热炉某电气控制系统设计

实用文案

课程设计说明书（2013 /2014 学年第学期）

课程名称：《可编程序控制器》课程设计

题目：热处理加热炉电气控制系统设计

专业班级：

学生姓名：

学号：

指导教师：

设计周数：二周

设计成绩：

2014 年 6 月 27 日

1、课程设计目的

通过对加热炉控制系统的设计，在了解其自动控制的基础上进一步熟悉可编程序控制器梯形图的设计及其开发软件的使用，并通过对PID控制部分的应用加深对PLC处理模拟量过程的了解及其使用方法。最后把书本知识和实践结合起来，加深对PLC的理解及梯形图编程的掌握。

2、课程设计内容及要求

2.1 设计内容

（1）了解热处理加热炉的结构和工作过程。

（2）逐一明确各路检测信号到PLC的输入通道，包括传感器的原理、连接方法、信号种类、信号调理电路、引入PLC的接线以及PLC中的编址。

（3）逐一明确从PLC到个执行机构的输出通道，包括各执行机构的种类和工作机理，驱动电路的构成，PLC输出信号的种类和地址。

（4）绘制出轧钢机电控系统的原理图，编制I/O地址分配表。

（5）编制PLC的程序，结合实验室现有设备完成系统调试，在实验室手动仿真模型上演示控制过程。

（6）编写课程设计说明书。说明书要阐明各路输入输出信号的名称、作用、信号处理电路或驱动电路的设计，写明设计过程中的分析、计算、比较和选择，画出程序流程图，并附上源程序。

2.2 技术要求

（1）初始状态：电炉不通电，电机不通电，小车停在炉外SQ3位置（SQ3亮，SQ4灭），炉门关闭（SQ2亮，SQ1灭）。

（2）按下启动按钮，电机M2正转，炉门打开（SQ2灭）。

（3）炉门完全打开（SQ1亮）后，电机M2停转，同时起动M1正转（SQ3灭），运送工件的小车向炉膛内运动。

（4）小车到达炉膛内SQ4位置后（SQ4亮），电机M1停转，同时起动M2反转（SQ1灭）。（5）当炉门完全关闭后（SQ2）亮，电机M2停转。

（6）解热：给炉膛内的加热电炉丝通入最高电压，工件开始加热。

（7）保温：当工件温度达到设定温度（摄氏度）的95%时，转入保温阶段。保温阶段采用PID控制，用PLC内置的PID功能实现。

（8）保温12秒钟后，关闭电炉丝停止加热，同时起动电机M2正转，炉门打开（SQ2灭）。

（9）炉门完全打开（SQ1亮）后，电机M2停转，同时起动M1反转(SQ4灭)，运送工件的小车向炉膛外运动。

（10）小车到达SQ3位置后（SQ3亮），电机M1停转，同时起动M2反转（SQ1灭）。（11）当炉门完全关闭后（SQ2亮），电机M2停转。

3、课程设计正文

3.1硬件设计

3.1.1轧钢机电控系统的原理图

①CPU226接线图

②EM235接线图

③炉门、小车电机控制接线图

3.1.2 I/O地址分配

3.2软件设计

3.2.1程序分析

初始位置，小车位于SQ3位，炉门关闭状态，当按下启动按钮，清零计数器，同时电机M2正转，炉门打开，炉门由SQ2到SQ1位，小车电机M1正转，小车由SQ3到SQ4位，炉门电机M2反转关闭炉门，计数器加一，此时最高电压接通电炉丝给小车内工件加热，并调用EM235模拟量输入输出模块，当炉内温度到达设定值的95%时，断开电炉丝，接通计时器T101，并启动PID控制系统，通过改变模拟量输出来对电炉丝端电压进行调节以维持炉内温度基本不变，达到保温效果，满12秒之后断开PID控制，并关中断，炉门打开至SQ1，小车退出至SQ3，炉门关闭至SQ2，计数器再加一接通，系统复位，同时整个程序结束停机。

3.2.2 程序流程图

结束

3.2.3 程序设计

主程序：

4、课程设计总结

两周的课程设计结束了，课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程。通过自己一步一步的亲手去做，我们学到了很多东西，锻炼了独立思考能力，强化了动手能力。学会了通过查资料解决自己的问题，在一次次查询中学习巩固了自己的知识并与应用相结合。培养了自己设计能力，加强了团队合作，稳固了所学知识。

由于自己理论知识水平有限，实践知识和设计经验不足，在设计过程中，也存在很多问题。很多变量的定义也不准确，在编写过程中也有很多不细心的地方，犯了很多语言上的小错误。这些都是由于自身知识储备不足造成的，在以后的学习中，还是要多看书多动手。

通过设计过程的锻炼，自己分析问题跟解决问题的能力都得到锻炼和提高。综合设计的相关知识虽然以前都学习过，但都没有这次实践过程收获得多。对我而言，知识上的收获固然重要，精神上的丰收更加可喜。相信这必将会给我平淡的人生添上精彩的一笔。

5．参考文献

[1].可变程序控制器选择、设计与维护/殷洪义主编.-北京：机械工业出版社，2002.11

[2].西门子s7-200 PLC应用100例/杨后川等编著.-北京：电子工业出版社，2010.9

课程设计

评语