轧钢机自动控制系统 PLC

轧钢机自动控制系统--PLC

可编程控制器（Programmable Controller,，英文缩写为PC、后又称为PLC）是以微处理器为基础，综合了计算机技术、半导体集成技术、自动控制技术、数字技术和通信网络技术发展起来的一种通用工业自动控制装置。它面向控制过程、面向用户、适应工业环境、操作方便、可靠性高，成为现代工业控制的三大支柱（PLC、机器人和CAD/CAM）之一。PLC 控制技术代表着当前程序控制的先进水平，PLC装置已成为自动化系统的基本装置。其特点是：具备逻辑控制、定时、计数等功能，编程语言采用直观的梯形图语言，软件更改方便，通用性和灵活性好。目前，可编程控制器PLC主要是朝着小型化、廉价化、标准化、高速化、智能化、大容量化、网络化的方向发展，与计算机技术相结合，形成工业控制机系统、分布式控制系统DCS(Distributed Control System)、现场总线控制系统FCS(Field bus Control System)，这将使PLC 的功能更强，可靠性更高，使用更方便，适用范围更广。本设计是基于PLC的轧钢机控制系统，利用传感器

S1来检测传送带上有无钢板，（为ON）表示钢板到位，电磁阀动作，检测传送带上钢板到位的传感器S2有信号完成一个轧制动作关键词：PLC，传感器，电磁阀，钢板，正反转ROLLING MILL CONTROLSYSTEM FOR AUTOMATIC DESIGN ABSTRACT Microprocessor based programmable logic controller based on a combination of computer technology,semiconductor integration technology,automatic control technology, digital technology and communication network technology developed in a common industrial automation devices.It for control of the process of user-oriented to1meet the industrial environment, convenient operation,high reliability and modern three pillars of industrial control(PLC,robotics and CAD/CAM) one.PLC control technology currently represents the advanced level of process control,PLC devices have become the basic installation of automation systems. Which is characterized by:a logic control,timing, counting and other features,the use of visual programming languages Ladder Diagram language,

software to change the convenience and flexibility of universal good.At present,the main programmable logic controller PLC is a step in miniaturization,low-cost, standardization,high-speed,intelligence,high-capacity, network development,and computer technology,the formation of industrial control systems,distributed Control System DCS(Distributed Control System), Fieldbus Control System FCS(Field bus Control System), the PLC that will enable more powerful,more reliable, more convenient to use for a wider range.The design is based on the rolling mill of the PLC control system,using sensors to detect S1plate conveyor belt on whether, detection of conveyor belt in place on the sensor plate signal S2(for ON),said steel plate in place,so repeat the process.KEY WORDS:PLC,transducer,solenoid pilot actuated valve,armor plate,positive and negative

目录第一章 1.11.2前言55PLC的基本结构PLC的工作原理5轧钢机控制系统的构成7第二章 2.1 2.2整体框架7一次接线图 2.37可编程控制器的选择确

定…………………………………………………9PLC的I/O端口接线72

第三章第四章第五章 5.15.25.3I/O口地址分配程序设计98控制要求9程序流程图梯形图109

第七章实验结论及分析………………………………………………………..28第八章设计心得第九章28参考文献29前言轧机的主要设备有工作机座和传动装置;工作机座由轧辊、轧辊轴承、机架、轨座、轧辊调整装置、上轧辊平衡装置和换辊装置等组成。轧辊是使金属塑性变形的部件，它包括轧辊轴承、轧机机架、轧机轨座、轧辊调整装置、上轧辊平衡装置等。中国于1871年在福州船政局所属拉铁厂(轧钢厂)开始用轧机；轧制厚15mm以下的铁板，6～120mm的方、圆钢。1890年汉冶萍公司汉阳铁厂装有蒸汽机拖动的横列双机架2450mm二辊中板轧机和蒸汽机拖动的三机架横列二辊式轨梁轧机以及350/300mm小型轧机。随着冶金工业的发展，现已有多种类型轧机。现代轧机发展的趋向是连续化、自动化、专业化，产品质量高，

消耗低。60年代以来轧机在设计、研究和制造方面取得了很大的进展，使带材冷热轧机、厚板轧机、高速线材轧机、H型材轧机和连轧管机组等性能更加完善，并出现了轧制速度高达每秒钟115米的线材轧机、全连续式带材冷轧机、5500毫米宽厚板轧机和连续式H型钢轧机等一系列先进设备。随着生产力和科学技术的不断发展，人们的日常生活和生产活动大量的使用自动化控制，不仅节约了人力资源，而且很大程度的提高了生产效率，又进一步的促3进了生产力快速发展，并不断的丰富着人们的生活。第一章 1.1PLC概论PLC的基本结构1、中央处理单元(CPU)中央处理单元(CPU)是PLC的控制核心。它按照PLC系统程序赋予的功能：接收并存储从用户程序和数据；a.b.检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。2、存储器可编程序控制器的存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器。存放系统软件（包括监控程序、模块化应用功能子程序、命令解释程序、故障诊断程序及其各种管理程序）的存储器称为系统程序存储器；存放用户程序（用户程序存和数据）的存储器称为用

户程序存储器，所以又分为用户存储器和数据存储器两部分。3．输入接口电路输入输出信号有开关量、模拟量、数字量三种，在我们实际涉及到的信号当中，开关量最普遍。4．输出接口电路：可编程序控制器的输出有：继电器输出(M)、晶体管输出(T)、晶闸管输出(SSR)三种输出形式。5．电源PLC的电源在整个系统中起着十分重要得作用。如果没有一个良好的、可靠得电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。如FX1S额定电压AC100V—240V，而电压允许范围在AC85V—264V之间。允许瞬时停电在10ms以下，能继续工作。一般小型PLC的电源输出分为两部分：一部分供PLC 内部电路工作；一部分向外提供给现场传感器等的工作电源。1.2PLC的工作原理PLC则是采用循环扫描的工作方式。一个扫描周期主要可分为3个阶段。1．输入刷新阶段在输入刷新阶段，CPU扫描全部输入端口，读取其状态并写入输入状态寄存器。完成输入端刷新工作后，将关闭输入端口，转入程序执行阶

段。在程序执行期间即使输入端状态发生变化，输入状态寄存器的内容也不会改变，而这些变化必须等到下一工作周期的输入刷新阶段才能被读入。2．程序执行阶段4在程序执行阶段，根据用户输入的控制程序，从第一条开始逐步执行，并将相应的逻辑运算结果存入对应的内部辅助寄存器和输出状态寄存器。当最后一条控制程序执行完毕后，即转入输入刷新阶段。3．输出刷新阶段当所有指令执行完毕后，将输出状态寄存器中的内容，依次送到输出锁存电路（输出映像寄存器），并通过一定输出方式输出，驱动外部相应执行元件工作，这才形成PLC的实际输出。由此可见，输入刷新、程序执行和输出刷新三个阶段构成PLC一个工作周期，由此循环往复，因此称为循环扫描工作方式。显然扫描周期的长短主要取决于程序的长短。扫描周期越长，响应速度越慢。由于每个扫描周期只进行一次I/O刷新，即每一个扫描周期PLC 只对输入、输出状态寄存器更新一次，所以系统存在输入输出滞后现象，这在一定程度上降低了系统的响应速度。但是由于其对I/O的变化每个周期只输出刷新一次，并且只对有变化的进行刷新，这对一般的开

关量控制系统来说是完全允许的，不但不会造成影响，还会提高抗干扰能力。这是因为输入采样阶段仅在输入刷新阶段进行，PLC在一个工作周期的大部分时间是与外设隔离的，而工业现场的干扰常常是脉冲、短时间的，误动作将大大减小。但是在快速响应系统中就会造成响应滞后现象，这个一般PLC都会采取高速模块。第二章 2.1轧钢机控制系统的构成整体框架5可编程传感器控制器电机图2-1 2.2控制系统框架一次接线图QF R S T FU1FU2FU3FU4 FU5KM10KM11KM7KM6FR2FR13M1~M3电机M3电机M1FR33M2~电机M2KM1FR43M4~电机YU13图2-2主线路接线图 2.3可编程控制器的选择确定控制器要求轧钢机系统有4台电机,分别为供水电机、主轴电机、送料电机和供料电机。轧钢机系统要求供水电机起动后主轴电机才能起动,主轴电机起动后送料电机才能起动,只有当主轴电机和送料电机都起动后,供料电机才能起动。停止时,按供料电机送料电机、主轴电机、供水电机的顺序依次停止。因此选择西门子6KM26ES7214-1BD23-0XB0，CPU为224、AC/DC/、继电器14、输入/10输

出220V输出频率:220kHz。其优点高速处理、高可靠性但不可扩展性价比较高第三章PLC的I/O端口接线7端口启动按钮检测有无钢材传感器S1传感器到位传感器端口24V SB1KM1224KM4KM6 KM7KM6KM10KM11KM724V图3-1I/O端口接线图第四章表4-1I/O口地址分配端口地址分配输入信号启动SD S1(有无)S2（到位）I0.0I0.1I0.2输出信号M1M2M3正转（MZ灯亮）Q0.7Q1.0Q1.1 8M3反转（MF灯亮）YU1A B C Q0.6Q0.1Q0.2Q0.3 Q0.4说明如下：启动按钮SD接通，M1、M2运行。S1为“ON”表示有钢板，M3正传；，S2为“ON”。表示钢板到位，电磁阀YU1灯亮，电机M3反转；S1为“OF”Y1给一向下压下量，S2信号消失，S1有信号，电机M3正转……重复步骤1；Q0.1第一次接通，A亮；Q0.1第二次接通，A，B亮；Q0.1第三次接通，A，B，C亮；然后在断开Q0.1时，YU1灯灭，A，B，C全灭。“M2”灯亮送走钢板。再次按下启动按钮SD，系统停止工作。第五章程序设计 5.1控制要求1、启动按钮SD接通，M1、M2运行。S1为“ON”表示有钢板，M3正传；S1为“OF”，S2为

“ON”。表示钢板到位，电磁阀YU1灯亮，电机M3反转；Y1给一向下压下量，S2信号消失，S1有信号，电机M3正转……重复步骤1；4、Q0.1第一次接通，A亮；Q0.1第二次接通，A，B亮；Q0.1第三次接通，A，B，C亮；然后在断开Q0.1时，YU1灯灭，A，B，C全灭。“M2”灯亮送走钢板。再次按下启动按钮SD，系统停止工作。5.2程序流程图9图5-1程序流程图5.3梯形图10111213141516图5-2梯形图17第七章试验结果及分析本设计是利用两个传感器来检测外来信号的，从而实现对主电路的控制功能。利，表示有钢用传感器S1来检测传送带上有无钢板，若S1有信号（即开关为ON）板，电机M3正转，信号指示灯MZ亮。S1的信号消失（即为OFF），检测传送带，表示钢板到位，电磁阀动作，指示信号上钢板到位的传感器S2有信号（为ON）灯YU1亮，电机M3反转，指示信号灯MF亮。此时，Y给一向下压下量，S2信号消失，S1有信号，电机M3正转……如此重复上述过程。其操作过程如下：启动按钮SD接通，M1、M2运行。S1为“ON”表示有钢板，M3正传；S1为“OF”，S2为

“ON”。表示钢板到位，电磁阀YU1灯亮，电机M3反转；Y1给一向下压下量，S2信号消失，S1有信号，电机M3正转……重复步骤1；Q0.1第一次接通，A亮；Q0.1第二次接通，A，B亮；Q0.1第三次接“M2”灯亮通，A，B，C亮；然后在断开Q0.1时，YU1灯灭，A，B，C全灭。送走钢板。再次按下启动按钮SD，系统停止工作。

参考文献【1】《电气控制与PLC应用》：

【2】《可编程控制器应用技术与设计》：

【3】《可编程序控制器原理及应用》：

【4】《可编程控制器原理与应用》版社

【5】《可编程控制器原理及应用实例》业出版社【6】《电气控制与PLC技术》：版社

【7】《可编程控制器原理及其应用》：社范永胜，王岷编著高钦和编著郁汉琪，郭健编者范次猛编著中国电力出版社人民邮电出版社中国电力出版社北京理工大学出张进秋，陈永利，张中民编著机械工郭艳萍编著北京师范大学出万泰福，唐贤水编著重庆大学出版

【8】《三菱微型可编程控制器使用手册》：19日本

三菱电气公司

【9】《电气控制与可编程控制器技术》：

【10】《工厂电气控制技术》：

【11】《可编程序控制器应用技术》：

【12】《PLC分析与设计应用》：史国生编著方承远编著田瑞庭编著周万珍编著化学工业出版社重庆大学出版社机械工业出版社电子工业出版社20

中国冶金机械高级工程师刘乃宽2011-1-5

0371-********/64599599中国电子工程高级工程师宋工2011-1-5 013838078770