自动轧钢机的PLC控制系统设计.docx
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自动轧钢机的PLC控制系统设计
自动轧钢机的PLC控制
摘要
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，又进一步的促进了生产力快速发展，并不断的丰富着人们的生活。
本设计是研制自动化程度高、工作可靠轧钢机的PLC控制系统，使其完成进料、轧钢、出料的自动化程序控制。
该设计充分利用了学习中讲述的可编程控制器（PLC）的多方面的设计知识和方法，再加上接近开关、压力阀的配合使用精确的实现了轧钢机从按下启动按钮开始，到接近开关有信号，输送电动机转，钢板到位后，另一个接近开关有信号轧钢机正转，电磁阀通电，给一个向下的下压量，同时输送电动停转，S2没有信号时，YA失电退回，M3反转，钢板退回，当S1在次有信号时重复以上动作，第三次轧钢完成后S2再次没有信号时，停机下量。
关键词：
PLC，传感器，电磁阀，钢板，正转，反转
AUTOMATICROLLINGMILLOFPLCCONTROL
ABSTRACT
Alongwithproductiveforcesandscienceandtechnologyunceasingdevelopment,people'sdailylifeandproductionactivitymassiveuseautomationcontrol,notonlysavedthehumanresources,moreoververygreatdegreeenhancementproductionefficiency,alsothefurtherpromotionproductiveforcesfastdevelopment,andunceasingwasenrichingpeople'slife
Thisdesignisahighdegreeofautomation,reliablerollingmillofPLCcontrolsystem,makethefinishedfeeding,rolling,automationcontrolprogram.
Thisdesignmakesfulluseoflearningabouttheprogrammablelogiccontroller（PLC）ofvariousdesignknowledgeandmethods,plusproximityswitch,pressurevalveswithuseaccuraterealizedfromthepressthestartbuttonmillbegantocloseasignalswitch,motor,conveying,andanothersteelrollingmillisasignalswitchtoturn,solenoidvalve,givesadownwardenergized,whileconveyingoutput.however,S2nosignalelectricstalled,YAlosingelectricitybackplate,back,andfromM3reversalintimeswhenS1repeataboveisasignal,thethirdafterrollingagainnosignal,S2down
under.
KEYWORDS:
PLC,sensors,solenoidvalves,steel,areturning,reverse
目 录
前 言
自动轧钢机在工业中应用很广泛，以前它采用的是继电器线路控制系统，该系统故障率高，维修不便，极大地影响其工作效率。
现代轧钢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。
轧机用的原料单重增大﹐液压AGC﹑板形控制﹑电子计算器过程控制及测试手段越来越完善﹐轧制品种不断扩大。
一些适用于连续铸轧﹑控制轧制等新轧制方法﹐以及适应新的产品质量要求和提高经济效益的各种特殊结构的轧机都在发展中。
本次设计的轧机采用了一整套先进的自动化控制系统，即日本三菱公司近年来推出了具有很高性能价格比的FX系列可编程控制器，全线生产过程和操作监控均由计算机控制实施。
它的主要控制特点：
1．网络化快速通讯；
2．系统响应速度快；
3．传动设备动态、静态精度高；
4．轧件跟踪、定位准确；
5．软件编制可靠性高等。
在设计时配有I∕O分配图，I∕O接线图，梯形图和语句表来完成设计的。
I∕O分配图是设计的第一步，它能让人清楚地知道PLC的输出和输入点数，并且能够为设计I∕O接线图做准备。
I∕O接线图是这个设计里很重要的一个图，它是整个设计完成后进入实际安装时必不可少的一个图。
梯形图是在设计PLC程序时做的，它是整个程序的核心。
语句表是在梯形图的基础上做出来的，它是为了方便往PLC里输入程序而设计的。
当所有的程序都做完了并固化在PLC里面之后就要进行硬件连接。
当硬件连接完了需要调试运行。
第1章可编程控制器的基本结构及原理
可编程序控制器（ProgrammableController）原本应简称PC，为了与个人计算专称PC相区别，所以可编程序控制器简称定为PLC（ProgrammableLogicController），但并非说PLC只能控制逻辑信号。
PLC是专门针对工业环境应用设计的，自带直观简单并易于掌握编程语言环境的工业现场控制装置。
1.1PLC的基本组成与各部分的作用
1.1.1PLC的基本组成
PLC的类型繁多，功能和指令系统也不尽相同，但结构与工作原理则大同小异，通常由主机、输入/输出接口、电源扩展器接口和外部设备接口等几个主要部分组成。
PLC的硬件系统结构如图1-1所示。
1.1.2PLC各部分的作用
1．主机
主机部分包括中央处理器（CPU）、系统程序存储器和用户程序及数据存储器。
CPU是PLC的核心，它用以运行用户程序、监控输入/输出接口状态、做出逻辑判断和进行数据处理，即读取输入变量、完成用户指令规定的各种操作，将结果送到输出端，并响应外部设备（如电脑、打印机等）的请求以及进行各种内部判断等。
PLC的内部存储器有两类，一类是系统程序存储器，主要存放系统管理和监控程序及对用户程序作编译处理的程序，系统程序已由厂家固定，用户不能更改；另一类是用户程序及数据存储器，主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数据和中间结果。
2．输入/输出（I/O）接口
I/O接口是PLC与输入/输出设备连接的部件。
输入接口接受输入设备（如按钮、传感器、触点、行程开关等）的控制信号。
输出接口是将主机经处理后的结果通过功放电路去驱动输出设备（如接触器、电磁阀、指示灯等）。
I/O接口一般采用光电耦合电路，以减少电磁干扰，从而提高了可靠性。
I/O点数即输入/输出端子数是PLC的一项主要技术指标，通常小型机有几十个点，中型机有几百个点，大型机将超过千点。
3．电源
图中电源是指为CPU、存储器、I/O接口等内部电子电路工作所配置的直流开关稳压电源，通常也为输入设备提供直流电源。
4．编程
编程是PLC利用外部设备，用户用来输入、检查、修改、调试程序或监示PLC的工作情况。
通过专用的PC/PPI电缆线将PLC与电脑联接，并利用专用的软件进行电脑编程和监控。
5．输入/输出扩展单元
I/O扩展接口用于将扩充外部输入/输出端子数的扩展单元与基本单元（即主机）连接在一起。
图1-1PLC硬件系统结构图
1.2三菱FX2N系列PLC
FX2N是FX系列中功能最强、速度最高的微型PLC。
它的基本指令执行时间高达0.08us，内置的用户存储器为8K步，也可以扩展到16K步，最大可以扩展到256个I/O点，有多种特殊功能模块和功能扩展板，可以实现多轴定位控制。
机内有实时钟，且其PID指令可用于模拟量的闭环控制。
有功能很强的数字指令集，例如浮点数运算、开平方和三角函数等。
每个FX2N基本单元可以扩展8个特殊单元。
通过通信扩展模板或特殊适配器可以实现多种通信和数据链接，例如CC-Link、AS-i、Profibus、Devicenet等开放式网络通信，RS-232C、RS422和RS-485通信，N:
N链接、并行链接、计算机链接和I/O链接。
FX2N系列PLC的基本单元有多种，部分规格型号如表1-1所示；FX2N系列PLC的扩展单元规格型号如表1-2所示；FX2N系列PLC的扩展模块的规格型号如表1-3所示:
表1-1FX2N系列PLC的基本单元
AC电源，DC24V输入
输入点数
输出点数
扩展模块可用点数
继电器输出
晶闸管输出
晶体管输出
FX2N-16MR-001
—
FX2N-16MT
8
8
24～32
FX2N-32MR-001
FX2N-32MS-001
FX2N-32MT
16
16
24～32
FX2N-48MR-001
FX2N-48MS-001
FX2N-48MT
24
24
48～64
FX2N-64MR-001
FX2N-64MS-001
FX2N-64MT
32
32
48～64
FX2N-80MR-001
FX2N-80MS-001
FX2N-80MT
40
40
48～64
FX2N-128MR-001
—
FX2N-128MT
64
64
48～64
表1-2FX2N系列PLC的扩展单元
型号
总I/O数目
输入
输出
数目
电压
类型
数目
类型
FX2N-32ER
32
16
24V直流
漏型
16
继电器
FX2N-32ET
32
16
24V直流
漏型
16
晶体管
FX2N-48ER
48
24
24V直流
漏型
24
继电器
FX2N-48ET
48
24
24V直流
漏型
24
晶体管
FX2N-48ER-D
48
24
24V直流
漏型
24
继电器（直流）
FX2N-48ET-D
48
24
24V直流
漏型
24
晶体管（直流）
表1-3FX2N系列PLC的扩展模块
型号
总I/O数目
输入
输出
数目
电压
类型
数目
类型
FX2N-16EX
16
16
24V直流
漏型
—
—
FX2N-16EYT
16
—
—
—
16
晶体管
FX2N-16EYR
16
—
—
—
16
继电器
1.3可编程控制器的主要原理
CPU连续执行用户程序、任务的循环序列称为扫描，CPU的扫描周期包括读输入、执行程序、处理通信请求、执行CPU自诊断测试及写输出等内容。
PLC可被看成是在系统软件支持下的一种扫描设备。
它一直周而复始地循环扫描并执行由系统软件规定好的任务。
用户程序只是扫描周期的一个组成部分，用户程序不运行时，PLC也在扫描，只不过在一个周期中去除了用户程序和读输入、写输出这几部分内容。
典型的PLC在一个周期中可完成以下5个
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