龙门剪plc控制系统设计【字数：11087】
摘 要众所周知中国是钢铁大国，自从1996年起中国的粗钢产量稳居世界首位已经20多年了，目前为止中国各地早已出现了巨大数量的折旧废钢，据推测将来几年中国废钢的总数量将会不断上升，根据相关可靠数据分析到2019年中国将会产生1.95亿吨的社会废钢。在处理这些废钢问题上龙门剪切机就是一个理想的设备。本文在研究的过程中，第一，调查了国内外的研究现状。根据龙门剪的工作要求，构想出本文的设计内容。第二，设计出PLC控制系统的两个控制模式一个手动控制模式，一个自动控制模式。手动模式用来测试龙门剪的各个液压元件是否正常运作，用手动模式来处理废钢会更为灵活。自动模式是龙门剪大部分时间的工作模式，此模式可以全自动对废钢进行处理。按下停止按钮时，只有当自动模式运行完一个周期时才会停止。在任何情况下按下急停按钮，自动模式和手动模式都会立即停止。两个模式都有对应液压元件的运行指示灯，设备运行到哪一步都能清楚的反馈给操作人员。第三，对控制系统的硬件做出设计，包括PLC选型、输入输出点的分配、触摸屏选型。第四，对龙门剪PLC控制程序编程和调试。第五，设计出触摸屏人机交互界面并使用GT Simulator2和GX Developer进行联合仿真。
目录
1.绪论 1
1.1课题的目的及意义 1
1.2课题研究的基础、现状与趋势 2
1.2.1国外研究进展 3
1.2.2国内研究进展 3
1.3课题研究内容 3
2. 控制系统方案设计 5
2.1系统设计要求 5
2.2龙门剪的动作原理 5
2.3龙门剪PLC的控制方案 14
2.4手动控制方案的制订 15
2.5自动控制方案的制订 15
2.6显示界面和输入方案的制订 15
3. 控制系统硬件设计 16
3.1PLC选择 16
3.2PLC端口分配 19
3.3主要电器零部件的选型 21
3.3.1压力变送器选型 21
3.3.2行程开关选型 23
3.3.3接触器计算和选型 24
3.4触摸屏选择 28
4. PLC控制程序编写 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
28
4.1 PLC程序设计思路 28
4.2 PLC程序 28
4.2.1开始程序 28
4.2.2龙门剪PLC自动控制程序 28
4.2.3龙门剪PLC手动控制程序 28
5. 触摸屏选型及画面编辑 28
5.1触摸屏选型 28
5.2触摸屏界面设计 28
5.2.1龙门剪PLC触摸屏主界面 28
5.2.2龙门剪PLC触摸屏自动模式界面 28
5.2.3龙门剪PLC触摸屏手动模式界面 28
5.3触摸屏与PLC仿真 28
结语 28
参考文献 28
附录1.PLC命令语句编程 28
附录2.PLC状态转移图 28
附录3.PLC梯形图程序 28
附录4.PLC硬件接线图 28
附录5.电器柜面板布置图 28
致谢 28
1.绪论
1.1课题的目的及意义
众所周知我国是钢铁大国，自1996年起我国的粗钢产量已经20多年稳居世界首位，而这些大量的钢铁大部分都用在了我国的基础建设上。根据折旧废钢的循环周期，当年的铁制品大概需要几年或者几十年的时间就可以被回收[1]，目前为止中国各地已经出现了大量的折旧废钢的这种情况，据预计未来几年中国废钢的总量将不断增长，根据有关数据分析到2019年中国可能会有1.95亿吨的社会废钢。在国家提倡环境友好型和可持续发展的情况下，怎么样高效处理加工自产废钢、加工废钢、折旧废钢就成为我国可持续发展重点。在处理这些废钢问题上龙门剪切机就是一个理想的设备，其主要是将各种低碳轻薄型的自产废钢、生活废钢、报废汽车壳体、钢材制作的轻金属结构大件、型材等剪切成适合炉料尺寸的废钢，非常适合有色金属冶炼行业，钢厂，铸造行业以及原材料生产厂家。
本课题的目的在于在全面了解国内外龙门剪现状的基础之上，采用三菱FX3U作为龙门剪控制设备，三菱GT1175触摸屏作为龙门剪的人机交互界面，针对龙门剪设备的工作环境，降低其控制系统成本提高系统可靠性和系统人机交互界面友好的要求，开发设计出一套完整实用的龙门剪控制系统，科学合理自动化的保证龙门剪工作时的安全性和可靠性。充分利用了三菱PLC良好的稳定性和高可靠性、 强大的逻辑控制功能、高性价比环境适应性强的特点，利用三菱GT1175触摸屏人机交互界面友好和具有设备良好兼容性的特点。这套基于三菱的控制系统适用于1000吨龙门剪切机，在处理大量自产废钢、加工废钢、折旧废钢方面具有较好的使用价值。
本课题研究的龙门剪PLC控制系统如果能够大范围的推广，不仅可以很好解决1000吨龙门剪切机的控制问题和人机交互问题，而且可以为其他吨位的龙门剪切机提供类似的控制解决方案，同时对我国废钢处理的发展也有一定的推动作用。龙门剪PLC控制系统的推广有良好的经济效益和社会意义。
1.2课题研究的基础、现状与趋势
众所周知本国是一个钢铁大国，自1996年起中国的粗钢产量已经20多年稳居世界首位，而这些大量的钢铁很大一部分用在了我国的基建上。2018年我国粗钢产量继续增长。根据数据，1～9月我国钢材、钢和生铁产量将分别为8.2亿t、7.0亿t和5.8亿t，同比分别增加 7.2% 、6.1% 和1.2% [3]。1～9月大中型钢铁企业钢材、钢、生铁产量分别为5.0亿 t、5.3亿 t 和4.8亿 t，同比分别增长4.6% 、4.8% 和0.19% 。预计2018年中国钢产量可能达到8.82亿t[3]。社会废钢的产量与粗钢的产量有着密不可分的联系，可以通过中国工程院院士长翁宇庆提出的一个废钢产生量模型进行可靠的计算得出相应数据，通过计算我国2018年废钢理论产生量约为1.95亿t，较2017年增加约2000万t，增量不断上涨。如果在钢铁效益较好的情况下，我国钢厂的生产积极性普遍较高，可以预测2019年粗钢产量将会继续增长。假设2019年我国粗钢产量达到9亿t的话，对应的废钢产生量将为2.17亿t，同比增加约2200万t[18]。
表11废钢预测表
/
报废钢是一种可再生资源，钢材从制造产品再到达到使用寿命而报废，周期大致为8～30年，可以循环无限次，反复再生，并且不易被自然情况损坏。如果我国能够可以大范围使用废钢炼钢将大大减少铁矿石的开采，将对保护自然环境和维持生态平衡起重要作用。如果废钢能从新进入钢铁生产过程，将对提高钢铁的质量、产量，降低能耗、成本，减轻污染起重要作用。在废钢进入炼钢炉之前通常需要经过5个步骤：拆解、破碎、剪切、打包、压块。当板型废钢厚度大于5mm、线型废钢直径大于5mm时，就需要废钢剪切机来剪切。龙门剪作为处理废钢的设备具有具有工作平稳、剪切力大、剪切效率高的特点。对于未来我国大量废钢的再利用有着广阔的应用前景。
目录
1.绪论 1
1.1课题的目的及意义 1
1.2课题研究的基础、现状与趋势 2
1.2.1国外研究进展 3
1.2.2国内研究进展 3
1.3课题研究内容 3
2. 控制系统方案设计 5
2.1系统设计要求 5
2.2龙门剪的动作原理 5
2.3龙门剪PLC的控制方案 14
2.4手动控制方案的制订 15
2.5自动控制方案的制订 15
2.6显示界面和输入方案的制订 15
3. 控制系统硬件设计 16
3.1PLC选择 16
3.2PLC端口分配 19
3.3主要电器零部件的选型 21
3.3.1压力变送器选型 21
3.3.2行程开关选型 23
3.3.3接触器计算和选型 24
3.4触摸屏选择 28
4. PLC控制程序编写 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
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4.1 PLC程序设计思路 28
4.2 PLC程序 28
4.2.1开始程序 28
4.2.2龙门剪PLC自动控制程序 28
4.2.3龙门剪PLC手动控制程序 28
5. 触摸屏选型及画面编辑 28
5.1触摸屏选型 28
5.2触摸屏界面设计 28
5.2.1龙门剪PLC触摸屏主界面 28
5.2.2龙门剪PLC触摸屏自动模式界面 28
5.2.3龙门剪PLC触摸屏手动模式界面 28
5.3触摸屏与PLC仿真 28
结语 28
参考文献 28
附录1.PLC命令语句编程 28
附录2.PLC状态转移图 28
附录3.PLC梯形图程序 28
附录4.PLC硬件接线图 28
附录5.电器柜面板布置图 28
致谢 28
1.绪论
1.1课题的目的及意义
众所周知我国是钢铁大国，自1996年起我国的粗钢产量已经20多年稳居世界首位，而这些大量的钢铁大部分都用在了我国的基础建设上。根据折旧废钢的循环周期，当年的铁制品大概需要几年或者几十年的时间就可以被回收[1]，目前为止中国各地已经出现了大量的折旧废钢的这种情况，据预计未来几年中国废钢的总量将不断增长，根据有关数据分析到2019年中国可能会有1.95亿吨的社会废钢。在国家提倡环境友好型和可持续发展的情况下，怎么样高效处理加工自产废钢、加工废钢、折旧废钢就成为我国可持续发展重点。在处理这些废钢问题上龙门剪切机就是一个理想的设备，其主要是将各种低碳轻薄型的自产废钢、生活废钢、报废汽车壳体、钢材制作的轻金属结构大件、型材等剪切成适合炉料尺寸的废钢，非常适合有色金属冶炼行业，钢厂，铸造行业以及原材料生产厂家。
本课题的目的在于在全面了解国内外龙门剪现状的基础之上，采用三菱FX3U作为龙门剪控制设备，三菱GT1175触摸屏作为龙门剪的人机交互界面，针对龙门剪设备的工作环境，降低其控制系统成本提高系统可靠性和系统人机交互界面友好的要求，开发设计出一套完整实用的龙门剪控制系统，科学合理自动化的保证龙门剪工作时的安全性和可靠性。充分利用了三菱PLC良好的稳定性和高可靠性、 强大的逻辑控制功能、高性价比环境适应性强的特点，利用三菱GT1175触摸屏人机交互界面友好和具有设备良好兼容性的特点。这套基于三菱的控制系统适用于1000吨龙门剪切机，在处理大量自产废钢、加工废钢、折旧废钢方面具有较好的使用价值。
本课题研究的龙门剪PLC控制系统如果能够大范围的推广，不仅可以很好解决1000吨龙门剪切机的控制问题和人机交互问题，而且可以为其他吨位的龙门剪切机提供类似的控制解决方案，同时对我国废钢处理的发展也有一定的推动作用。龙门剪PLC控制系统的推广有良好的经济效益和社会意义。
1.2课题研究的基础、现状与趋势
众所周知本国是一个钢铁大国，自1996年起中国的粗钢产量已经20多年稳居世界首位，而这些大量的钢铁很大一部分用在了我国的基建上。2018年我国粗钢产量继续增长。根据数据，1～9月我国钢材、钢和生铁产量将分别为8.2亿t、7.0亿t和5.8亿t，同比分别增加 7.2% 、6.1% 和1.2% [3]。1～9月大中型钢铁企业钢材、钢、生铁产量分别为5.0亿 t、5.3亿 t 和4.8亿 t，同比分别增长4.6% 、4.8% 和0.19% 。预计2018年中国钢产量可能达到8.82亿t[3]。社会废钢的产量与粗钢的产量有着密不可分的联系，可以通过中国工程院院士长翁宇庆提出的一个废钢产生量模型进行可靠的计算得出相应数据，通过计算我国2018年废钢理论产生量约为1.95亿t，较2017年增加约2000万t，增量不断上涨。如果在钢铁效益较好的情况下，我国钢厂的生产积极性普遍较高，可以预测2019年粗钢产量将会继续增长。假设2019年我国粗钢产量达到9亿t的话，对应的废钢产生量将为2.17亿t，同比增加约2200万t[18]。
表11废钢预测表
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报废钢是一种可再生资源，钢材从制造产品再到达到使用寿命而报废，周期大致为8～30年，可以循环无限次，反复再生，并且不易被自然情况损坏。如果我国能够可以大范围使用废钢炼钢将大大减少铁矿石的开采，将对保护自然环境和维持生态平衡起重要作用。如果废钢能从新进入钢铁生产过程，将对提高钢铁的质量、产量，降低能耗、成本，减轻污染起重要作用。在废钢进入炼钢炉之前通常需要经过5个步骤：拆解、破碎、剪切、打包、压块。当板型废钢厚度大于5mm、线型废钢直径大于5mm时，就需要废钢剪切机来剪切。龙门剪作为处理废钢的设备具有具有工作平稳、剪切力大、剪切效率高的特点。对于未来我国大量废钢的再利用有着广阔的应用前景。
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