轧钢机控制系统

成绩：课程设计报告书
所属课程名称机电传动控制（含PLC）
题目轧钢机控制系统
分院机电学院
专业、班级机械设计制造及其自动化
学号
学生姓名
指导教师
目录
前言
1课程设计任务书 (1)
2总体设计 (2)
2.1控制系统框架 (2)
2.2主线路接线图 (2)
3硬件系统设计 (2)
3.1系统所需的硬件 (2)
3.2系统设计 (3)
3.3 I/O端口接线 (4)
3.4 I/O地址分配 (4)
4程序设计 (5)
4.1总体设计过程，程序流程图 (5)
4.2操作过程 (6)
4.3 PLC梯形图操控程序 (7)
4.4语句表 (10)
4.5实验现象图块 (10)
5程序调试及结果分析 (13)
6总结 (13)
7参考文献 (14)
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 ) 开始用轧钢机轧制厚 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 115m的线材轧机、全连续式带材冷轧机、 5500mm宽厚板轧机和连续式 H 型钢轧机等一系列先进设备。

应用PLC控制达到自动化。

PLC即可编程序控制器，英文全称Programmable Controller,简称PLC。

它是一个以微处理器为核心的数字运算操作电子系统装置，转为在工业现场应用而设计，采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入/输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。

PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学，调试和简易的用户程序编制工作，就灵活方便地将PLC应用于生产实践之中。

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。

【摘要】早期的自动控制系统是依靠继电-接触器来实现的，其特点是：结构简单、价格低廉、抗干扰能力强，可以实现集中控制和远距离控制，但是其采用固定接线，通用性和灵活性差；又采用触点的开关动作，工作频率低，触点易损坏，可靠性差。

自从1969年美国DEC公司研制出世界上第一台可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller：PLC）以来，经过三十多年的发展与实践，其功能和性能已经有了很大提高，从当初用于逻辑控制和顺序控制领域扩展到运动控制和过程控制领域。

可编程逻辑控制器（PLC）也改称为可编程控制器（Programmable Controller：PC）,由于个人计算机也简称PC，为了避免混淆，可编程控制器任然被称为PLC。

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，若S1有信号（即开关为ON），表示有钢板，电机M3正转，信号指示灯MZ 亮。

S1的信号消失（即为OFF），检测传送带上钢板到位的传感器S2有信号（为ON），表示钢板到位，电磁阀动作，指示信号灯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。

【关键词】PLC 传感器电磁阀钢板正反转
辽东学院
1 课程设计任务书
课程设计题目：轧钢机控制系统
课程设计时间：自2011 年7 月11 日起至2011 年7 月21 日。

课程设计要求：
当启动按钮SD按下，电机M1、M2运行，传送钢板，检测传送带上有无钢板的传感器S1的信号（即开关为ON），表示有钢板，电机M3正转（MZ灯亮）；S1的信号消失（为OFF），检测传送带上钢板到位后的传感器S2有信号（为ON），表示钢板到位，电磁阀动作（YU1灯亮），电机M3反转（MF灯亮）。

Q0.1给一向下压下量，S2信号消失，S1有信号，电机M3正转……重复上述过程。

Q0.1第一次接通，发光管A亮，表示有一向下压下量，第二次接通时，A、B亮，表示有两个向下压下量，第三次接通时，A、B、C亮，表示有三个向下压下量，若此时S2有信号，则停机，须重新启动。

学生签名：
2011年7月11日
课程设计评阅意见
项目课程设计
态度评价
10%
出勤情
况评价
10%
任务难度
、量评价
10%
创新性评价
10%
综合设计
能力评价
20%
报告书写
规范评价
20%
口试
20%
成绩
综合评定等级
评阅教师：
2011年月日
2总体设计
2.1控制系统框架
控制系统框架
2.2主线路接线图
5
电机M 3
T
S
主线路接线图
3硬件系统设计
3.1系统所需的硬件
本次课程设计需要在实验室里完成，需要装有STEP 7-Micro/WIN 编程软件的微机一台，S7-200系列的PLC 一部，自动轧钢机系统的实验面板以及导线若干条。

3.2系统设计
(1)模板上各灯说明：
S1：检测传送带上有无钢板的传感器信号，由模板上的开关控制；
S2：检测传送带上钢板到位后的传感器信号，由模板上的开关控制；
Y1：压轮；
YU1：卸料液压机； M1、M2、MZ、MF传送带电机；
(2)操作说明：当启动按钮SD按下，电机M1、M2运行，传送钢板，检测传送带上有无钢板的传感器S1的信号（即：S1=ON）时，表示有钢板，则M3正转（MZ 灯亮）；S1的信号消失（S1=OFF），S2有信号（即：S2=ON），表示钢板到位。

电磁阀YU1动作，M3反转（MF灯亮）。

反复轧几次后，在S2有信号时，认为轧好，按下停止键，这时YU1动作，卸下钢板。

S2=OFF认为已卸下，停。

3.3I/O端口接线
3.4 I/O地址分配
输入信号输出信号
启动SD I0.0 M1 Q0.0 S1（有无）I0.1 M2 Q0.1 S2（到位）I0.2 MZ Q0.2
MF Q0.3
A Q0.4
B Q0.5
C Q0.6
YU1 Q0.7
说明如下：
启动按钮SD接通，M1、M2运行。

S1为“ON”表示有钢板，M3正转；
S1为“OFF”，S2为“ON”，表示钢板到位，电磁阀YU1灯亮，电机M3反转。

Y1给一乡下的压量，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和B亮；
Q0.1第三次接通，A、B和C都亮。

然后在断开Q0.1时，YU1灯灭，A、B、C都灭，“M2”灯亮送走钢板。

再次按下启动按钮SD，系统停止工作。

4程序设计
4.1总体设计过程，程序流程图
程序流程图
4.2操作过程
1、打开装有STEP 7-Micro/WIN编程软件的PC机 ,出现界面如下图所示:
4.2.1 PLC工作界面
2、按照所学操作PLC软件的基本添加知识，完成之后，如下图所示：
4.2.2 完成后界面
4.3 PLC梯形图操控程序
下面列出网络模块，如下图所示：
4.4语句表
步序指令步序指令
1 LD I0.0 启动23 AN M10.0
2 O Q0.0 24 LD M0.2
3 AN M10.0 25 CTU C1, +2 计数2次
4 等于 Q0.0 M1运行26 LD I0.2
5 LD I0.0 27 AN M10.0
6 O Q0.1 28 LD M0.3
7 AN M10.0 29 CTU C2, +3 计数3次
8 等于 Q0.1 M2运行30 LD C0
9 LD I0.1 31 等于 Q0.4 A灯亮
10 AN M10.0 32 LD C1
11 AN I0.2 33 等于 Q0.5 B灯亮
12 等于 Q0.2 M3正转34 LD C2
13 LD I0.2 35 等于 Q0.6 C灯亮
14 AN M10.0 36 LD I0.2
15 AN I0.1 37 LD M0.4
16 等于 Q0.3 M3反转38 CTU C3, +4 计数4次
17 等于 Q0.7 39 LD C3
18 LD I0.2 40 R C0, 1 复位
19 AN M10.0 41 R C1, 1
20 LD M0.1 42 R C2, 1
21 CTU C0, +1 计数1次43 等于 M10.0
22 LD I0.2 44 LD I0.0
45 R C3, 1
4.5实验现象图块
4.5.1总体面板
4.5.2输入输出接线
4.5.3开始运行
4.5.4运行过程
5 程序调试及结果分析
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），表示有钢板，电机M3正转，信号指示灯MZ亮。

S1的信号消失（即为OFF），检测传送带上钢板到位的传感器S2有信号（为ON），表示钢板到位，电磁阀动作，指示信号灯YU1亮，电机M3反转，指示信号灯MF亮。

此时，Y1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。

6 总结
课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的日新日异，PLC已经成为当今计算机应用中空前活跃的领域，在生活中可以说得是无处不在。

因此作为二十一世纪的大学来说掌握PLC是十分重要的。

回顾起此次可编程控制器课程设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到定稿，从理论到实践，在整整两星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。

通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

在设计的过程中，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。

这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多编程问题，最后在几位老师的辛勤指导下，终于游逆而解。

同时，在各位老师的身上我学得到很多实用的知识，在此我表示感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢！
7参考文献
[1]吴中俊，黄永红. 可编程序控制器原理及应用（第2版）机械工业出版社，2005
[2]邓兴钟等. 机电传动控制（第四版）华中科技大学出版社，2007
[3] 范永胜，王珉. 电气控制与PLC应用中国电力出版社
[4] 高钦和. 可编程控制器应用技术及设计人民邮电出版社
[5] 郁汉琪，郭建. 可编程控制器原理及应用中国电力出版社
[6] 范次猛. 可编程控制器原理及应用北京理工大学出版社。