钢管打捆机plc控制系统设计
在钢管生产过程中，钢管的捆扎包装非常重要。传统的捆扎都是由人工来进行，这样很容易造成钢管产品的散捆。并且，操作人员在现场工作，也很容易产生危险。因而，本设计提出了一种钢管打捆机控制系统，该系统能够对钢管打捆进行自动或手动控制。 本设计采取西门子PLC-300可编程控制系统设计了钢管打捆机的控制系统，并使用了WinCC来制作监控组态。控制系统主要包含了对电气控制以及PLC控制的设计，实现了钢管打捆的自动打捆和手动控制与调试，以提高生产效率。关键词 钢管打捆机，PLC控制，WinCC监控
目 录
1 绪论 1
1.1 课题的背景及意义 1
1.2 国内外发展现状与发展趋势 2
1.3 PLC在工业控制中的应用 3
1.4 研究内容 3
2 方案设计 4
2.1 打捆机整体结构 4
2.2 整体设计 5
3 系统硬件设计 7
3.1 传感器选型 7
3.2 PLC硬件设计 8
4 控制系统的PLC程序设计 13
4.1 打捆机工作方式 13
4.2 程序设计 14
5 WINCC监控系统设计 23
5.1 监控画面设计 23
5.2 变量设置 28
6 系统仿真调试 29
6.1 PLC仿真调试 29
6.2 WINCC仿真 31
6.3 PLC与WINCC连接调试 34
结 论 36
致 谢 37
参 考 文 献 38
1 绪论
1.1 课题的背景及意义
随着我国经济不断地高速发展，房地产、基础设施建设以及各类机械工业也迅速发展，市场对钢铁产业的需求逐渐增大。对钢铁产品的需求也由原来的品种单一转变为品种多样，对钢铁产品的单个品种的需求也由大批量变为小批量，并且，还需要高质量和高附加值的钢铁产品。在这种情况下，加速淘汰落后生产技术、加快提升科技创新能力来降低成本、提高质量已成为钢铁产业的首要目标。所以，企业必须改变以往的生产方式，按照市场需求来生产，以市场为 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
中心，加大科技投入，积极引进高科技人才，加快对旧设备的更新换代，这样才能在激烈的市场竞争中占据有利地位[1,2]。
近年来，为了提高产量，我国各个钢铁生产企业在增加生产线的同时，也积极地对生产设备进行改造与更新，极大地提高了我国的钢铁生产能力。然而，大部分企业比较注重关于钢铁成形方面的设备，对重轧机等核心设备的改造倾注了大量的心血，也取得了显著的效果。然而，对于钢管打捆机这一类非核心设备的改造，却很少有厂家注意，对于后续的包装运输环节没有足够的重视，这样造成了即使钢材生产厂家在钢材生产过程的生产效率提高了，也因为后续的打捆包装效率跟不上而严重影响了钢材的产量。同时，包装质量不提高，降低了企业的市场竞争力[3]。
钢铁产品包装是钢铁生产的最后一个过程，为了便于转运、储藏和销售,在钢管生产完成后，必须将钢管打捆。然而目前大多数钢铁企业的自动化打捆都不是完善的。只有很少的企业在生产中使用全自动钢管打捆机，一般的钢铁生产企业，对于钢管的打捆，仅仅是采用人工对钢管进行简单的钢丝绕扎或者钢条捆焊,这样造成产品容易变形，在没有扎紧的情况下，更会造成钢管散捆，在钢管的运输途中会造成很大的麻烦。采用人工来捆扎钢管，首先捆扎质量不能达到企业要求，再者，打捆工人劳动强度大，并且在现场操作容易产生危险，钢管的生产效率无法得到保证。
因而，设计完善的钢管打捆机，能够加快钢铁生产企业的发展，促进我国钢铁产量的增长，提高我国的国际竞争力。
实现钢管的自动打捆，具体意义有以下几点：
1）加快钢管生产后的包装效率，能够很大程度上节约时间，保证钢管生产的速度与质量。
2）降低工作人员的危险，工作人员无需直接接触产品，极大地保证了人员的安全。
3）降低劳动强度，减少劳动力数量，在一定程度上降低了生产成本。
4）可以用计算机实现对钢管打捆的整个过程的控制与监控，操作简单方便。
1.2 国内外发展现状与发展趋势
由于国内外市场对钢管的需求量不断在增加，对包装的要求也不断地提高，国内外对钢管打捆开始关注起来，钢管打捆机行业也迅速发展起来[4]。
1.2.1国外打捆机发展现状
从第一台打捆机的诞生以来，国外的打捆机设备不断进行设备的开发与创新，经过多年技术的积累，美国、瑞典等国家的打捆设备已经处于国际领先水平。国际上主要的打捆机生产厂家有：美国SIGNODE（信诺）公司，瑞典的SUND/BIRSTA以及德国的TITAN公司[5]。
信诺公司是从事捆扎机以及钢带和聚氨酯带等捆扎带的研发与生产的跨国公司，从1913年开始，信诺公司就开始对捆扎机进行设计研究，是世界上第一个从事捆扎机械生产的企业，他们拥有巨大的生产能力和领先的科研技术，通过不断地对比与开发，研制出了多种产品的捆扎机[6]。由于技术的领先，信诺公司生产的捆扎机具有良好的性能和质量。但是价格昂贵，只有大型钢铁生产企业才能有足够的资本来用信诺公司的产品来组建捆扎流水线。
瑞典的SunBirsta是最早的打捆机制造商之一，很早就开始生产不同产品的打捆机，该公司研制的KNRA型打捆机主要用于对钢管等类似形状的钢材产品进行打捆。该设备采用液压系统作为传动装置，输出功率大，控制稳定，响应速度快。并且KNRA型设备体积较小，结构紧凑，占用空间少。
德国TITAN公司设计生产捆扎设备已经有近八十年的历史,。Titan公司号称具有世界最可靠的钢带焊接接扣技术，他们掌握着独特的TITANARG技术，该公司生产了世界上第一台无气管手持气动打捆工具，对于手动打捆工具及自动打捆机械的研究处于世界领先水平。
目 录
1 绪论 1
1.1 课题的背景及意义 1
1.2 国内外发展现状与发展趋势 2
1.3 PLC在工业控制中的应用 3
1.4 研究内容 3
2 方案设计 4
2.1 打捆机整体结构 4
2.2 整体设计 5
3 系统硬件设计 7
3.1 传感器选型 7
3.2 PLC硬件设计 8
4 控制系统的PLC程序设计 13
4.1 打捆机工作方式 13
4.2 程序设计 14
5 WINCC监控系统设计 23
5.1 监控画面设计 23
5.2 变量设置 28
6 系统仿真调试 29
6.1 PLC仿真调试 29
6.2 WINCC仿真 31
6.3 PLC与WINCC连接调试 34
结 论 36
致 谢 37
参 考 文 献 38
1 绪论
1.1 课题的背景及意义
随着我国经济不断地高速发展，房地产、基础设施建设以及各类机械工业也迅速发展，市场对钢铁产业的需求逐渐增大。对钢铁产品的需求也由原来的品种单一转变为品种多样，对钢铁产品的单个品种的需求也由大批量变为小批量，并且，还需要高质量和高附加值的钢铁产品。在这种情况下，加速淘汰落后生产技术、加快提升科技创新能力来降低成本、提高质量已成为钢铁产业的首要目标。所以，企业必须改变以往的生产方式，按照市场需求来生产，以市场为 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
中心，加大科技投入，积极引进高科技人才，加快对旧设备的更新换代，这样才能在激烈的市场竞争中占据有利地位[1,2]。
近年来，为了提高产量，我国各个钢铁生产企业在增加生产线的同时，也积极地对生产设备进行改造与更新，极大地提高了我国的钢铁生产能力。然而，大部分企业比较注重关于钢铁成形方面的设备，对重轧机等核心设备的改造倾注了大量的心血，也取得了显著的效果。然而，对于钢管打捆机这一类非核心设备的改造，却很少有厂家注意，对于后续的包装运输环节没有足够的重视，这样造成了即使钢材生产厂家在钢材生产过程的生产效率提高了，也因为后续的打捆包装效率跟不上而严重影响了钢材的产量。同时，包装质量不提高，降低了企业的市场竞争力[3]。
钢铁产品包装是钢铁生产的最后一个过程，为了便于转运、储藏和销售,在钢管生产完成后，必须将钢管打捆。然而目前大多数钢铁企业的自动化打捆都不是完善的。只有很少的企业在生产中使用全自动钢管打捆机，一般的钢铁生产企业，对于钢管的打捆，仅仅是采用人工对钢管进行简单的钢丝绕扎或者钢条捆焊,这样造成产品容易变形，在没有扎紧的情况下，更会造成钢管散捆，在钢管的运输途中会造成很大的麻烦。采用人工来捆扎钢管，首先捆扎质量不能达到企业要求，再者，打捆工人劳动强度大，并且在现场操作容易产生危险，钢管的生产效率无法得到保证。
因而，设计完善的钢管打捆机，能够加快钢铁生产企业的发展，促进我国钢铁产量的增长，提高我国的国际竞争力。
实现钢管的自动打捆，具体意义有以下几点：
1）加快钢管生产后的包装效率，能够很大程度上节约时间，保证钢管生产的速度与质量。
2）降低工作人员的危险，工作人员无需直接接触产品，极大地保证了人员的安全。
3）降低劳动强度，减少劳动力数量，在一定程度上降低了生产成本。
4）可以用计算机实现对钢管打捆的整个过程的控制与监控，操作简单方便。
1.2 国内外发展现状与发展趋势
由于国内外市场对钢管的需求量不断在增加，对包装的要求也不断地提高，国内外对钢管打捆开始关注起来，钢管打捆机行业也迅速发展起来[4]。
1.2.1国外打捆机发展现状
从第一台打捆机的诞生以来，国外的打捆机设备不断进行设备的开发与创新，经过多年技术的积累，美国、瑞典等国家的打捆设备已经处于国际领先水平。国际上主要的打捆机生产厂家有：美国SIGNODE（信诺）公司，瑞典的SUND/BIRSTA以及德国的TITAN公司[5]。
信诺公司是从事捆扎机以及钢带和聚氨酯带等捆扎带的研发与生产的跨国公司，从1913年开始，信诺公司就开始对捆扎机进行设计研究，是世界上第一个从事捆扎机械生产的企业，他们拥有巨大的生产能力和领先的科研技术，通过不断地对比与开发，研制出了多种产品的捆扎机[6]。由于技术的领先，信诺公司生产的捆扎机具有良好的性能和质量。但是价格昂贵，只有大型钢铁生产企业才能有足够的资本来用信诺公司的产品来组建捆扎流水线。
瑞典的SunBirsta是最早的打捆机制造商之一，很早就开始生产不同产品的打捆机，该公司研制的KNRA型打捆机主要用于对钢管等类似形状的钢材产品进行打捆。该设备采用液压系统作为传动装置，输出功率大，控制稳定，响应速度快。并且KNRA型设备体积较小，结构紧凑，占用空间少。
德国TITAN公司设计生产捆扎设备已经有近八十年的历史,。Titan公司号称具有世界最可靠的钢带焊接接扣技术，他们掌握着独特的TITANARG技术，该公司生产了世界上第一台无气管手持气动打捆工具，对于手动打捆工具及自动打捆机械的研究处于世界领先水平。
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