基于PLC的自动轧钢机控制_毕业设计

本科生毕业设计说明书（毕业论文）题目：基于PLC的自动轧钢机控制基于PLC的自动轧钢机控制摘要随着社会的不断进步，钢材成为为社会建设的重要材料，其生产技术也发生了很大的变化。

从原来的很多工人操作单轧机生产转变成了现在的钢材连轧生产线。

本文简单阐述了轧钢自动化的发展和现状及轧钢机的组成和分类，讲诉了轧钢原理和生产工艺流程，介绍了PLC的基本组成、特点以及工作原理，以及对基于西门子S7-200系列PLC控制的自动轧钢机系统进行了较为细致的设计，通过主回路，控制回路以及I/O分配的设计对PLC控制轧钢机的过程有了进一步认识，并对所用的设备进行了详细的选型，而且对该控制系统进行了软件编程。

关键词：可编程控制器；自动轧钢机；控制系统PLC-Based Control of Automatic Rolling MachineAbstractAs society progresses, the steel became important materials of the social construction,production technology has undergone great changes.Many workers operate from the original single-mill production transformed into steel rolling production line now.This paper briefly describes the development and current status rolling automation,complaint about the principles and rolling production process. Describes the basic components of PLC, characteristics and working principle. Through the main circuit, control circuit and I / O assignment design of the PLC control rolling mill process has been further understanding, the equipment used and a detailed selection, and the control system software programming.Keywords: PLC; automatic rolling mill; control system目录摘要 (I)Abstract (II)第一章轧钢机 (1)1.1 自动轧钢机的目的及实际意义 (1)1.2 轧钢自动化发展的历史和现状 (1)1.3 轧钢机的定义及组成 (3)1.3.1 定义 (3)1.3.2 轧机的组成 (3)1.4 轧钢机的分类 (3)1.5 轧钢原理及工艺流程 (4)1.5.1 轧钢原理 (4)1.5.2 轧钢系统工艺流程 (4)1.6 轧钢工艺的发展前景 (5)第二章可编程控制器 (8)2.1 PLC的由来和定义 (8)2.1.1 PLC的由来 (8)2.1.2 PLC的定义 (8)2.2 可编程序控制器的发展历程及问题和解决对策 (8)2.2.1 可编程序控制器的发展历程 (8)2.2.2 我国可编程序控制器发展中的问题及对策 (10)2.3 可编程控制器的基本构成 (11)2.3.1 可编程控制器的硬件组成 (11)2.3.2 可编程控制器的软件组成 (13)2.4 可编程控制器的工作原理 (14)2.4.1 PLC的扫描工作方式 (14)2.4.2 PLC的工作过程 (14)2.4.3 PLC对输入、输出的处理规则 (16)2.5 可编程控制器系统与继电接触器系统工作原理的差别 (16)2.6 西门子S7-200系列可编程控制器 (18)2.6.1 S7—200系列的PLC的硬件资源 (18)2.6.2 S7—200的扩展模块 (18)第三章编程软件 (24)3.1 STEP基本介绍 (24)3.2 STEP7基本功能及组成 (25)3.2.1 基本功能 (25)3.2.2 界面组成 (25)3.3 编辑器简介 (25)第四章设计选型 (26)4.1 电动机的选型 (26)4.1.1 轧钢机主传动电机的选择 (26)4.1.2 辊道电机的选择 (26)4.1.3 压下电机的选择 (27)4.1.4 冷却泵的选择 (27)4.2 低压控制电器的选型 (27)4.2.1 控制按钮的选择 (27)4.2.2 刀开关的选择 (28)4.2.3 接触器的选择 (29)4.2.4 熔断器的选择 (30)4.2.5 热继电器的选择 (31)4.2.6 中间继电器的选择 (31)4.3 变频器选型 (32)4.3.1 MM440变频器 (33)4.3.2 MM440变频器的特点 (33)4.3.3 MM440变频器方框图和功能表 (34)4.3.4 MM440参数设定 (37)4.4 电抗器的选择 (37)第五章总体设计 (39)5.1 主回路设计 (39)5.2 控制回路设计 (40)5.3 CPU226原理图及I/O分配表 (41)5.3.1 I/O地址分配表 (41)5.3.2 CPU226接线原理图 (41)5.4 程序 (43)小结 (49)参考文献 (50)附录A (50)致谢 (51)第一章轧钢机1.1 自动轧钢机的目的及实际意义随着生产技术的不断发展，钢铁产品的应用也日益扩大，世界钢材料消耗量约占全部金属的95%以上，钢铁作为一种结构—功能材料具有不可替代的主导作用。

轧钢机是实现钢铁轧制的设备。

现代钢铁联合企业由炼铁、炼钢和轧钢三个主要生产系统所组成。

轧钢生产属于技术含量最高的工序，用轧制方法生产钢材，具有生产率高，品种多，生产过程连续性强，易于实现高速化、大型化、连续化和自动化等优点，其中约90%的钢材都是通过轧制方法所生产的。

自动轧钢机具有一机多能的特点，可在开坯的同时轧制小型的线材；减少了工人的劳动强度和力度，从而提高工作效率。

1.2 轧钢自动化发展的历史和现状据说14世纪欧洲就有轧机，但也有记载称在1480年，意大利人达·芬奇设计出了轧机的草图。

在1553年法国人布律列尔轧制出了金和银板材，用以制造钱币。

接着，英国于1766年设计出了串行式小型轧机，到了19世纪中叶，第一台可逆式板材轧机在英国投产。

1848年德国发明了万能式轧机，1853年美国也开始使用三辊式轧机，并采用蒸汽机传动的升降台实现了机械化生产。

紧接着美国出现了劳特式轧机并于1859年制造了第一台连轧机]1[。

近十年来国内轧钢企业的规模和技术水平提升的很快，对于轧钢设备和生产过程自动化的控制也成为轧钢生产的主流。

以前，整个轧钢电气控制系统是以传动控制为核心，用大量的继电器及逻辑组合来实现轧钢过程。

到了20世纪60年代，计算机开始用于冷轧自动厚度控制，采用计算机的直接数字控制的模型优化控制也得到广泛应用。

从此，计算机便成为了整个轧钢控制系统的核心，传动控制器作为其输出装置，检测仪表作为其输入装置，这就标志着现代轧钢自动化系统的开始。

随着生产技术的发展，钢铁产品的应用也日益扩大，据统计，世界钢材料消耗量占全部金属的95%以上，因为钢铁作为结构—功能材料具有不可替代的主导作用。

钢铁行业自动化技术经过多年的探索和发展，水平显著提高，有的技术已经领先国外，有的也已达到了国际先进水平，特别是有的已经具有了自主知识产权，并形成了产品在行业内也已经进行推广应用。

早期的自动控制系统是依靠简单的继电-接触器来实现的，其优点是：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，但也有缺点；因为采用固定接线，所有通用性和灵活性差；又采用了触点的开关动作，工作频率较低，触点容易损坏，可靠性也差。

随着自动轧钢机的出现，继电接触器控制逐渐被取代，自动轧钢机生产也已经向大型化、高速化、精密化、连续化方向发展。

轧钢生产对自动化装备的要求要比其他生产工序高，自动化系统装备的水平对产品的质量影响也很大。

因此，轧钢系统中所采用的自动化设备和系统比较多，各级自动化控制程度也比较高，是现代钢铁产业自动化技术应用最多的地方。

轧钢生产属于技术含量特别高的工序，用轧制方法来生产钢材，具有生产效率高，产品种类多，生产过程连续性强，易于实现高速化、连续化和自动化，大约90%的钢材都是用轧制方法生产的]2][1[。

随着低价微型计算机的诞生，轧钢自动化开始快速的发展，特别是PLC和DCS的出现，使轧钢自动化系统得到迅速的发展和普及。

我国大钢厂从70年代已经选用先进的连轧机，连轧机采用了一整套先进的自动化控制系统，全线生产过程和操作监控均有计算机来控制实施，轧件在连轧机上可以同时轧制，这大大提高了生产效率和生产质量。

随着我国轧制加工业的发展，我国轧制设备也经历了一个自主开发—引进—学习借鉴—国产化的一个往复循环过程。

经过20多年的探索和创新，在90年代，轧钢自动化系统的开发主要是控制轧件的开发，硬件和系统是以进口的PLC为主。

全国各钢铁公司大量引进现代化轧钢生产线、冷轧机、热轧机、棒材连轧、高速线材、型钢和钢管轧机等等。

到了21世纪，我国轧钢自动化系统和技术开始高速发展和大规模推广应用。

近年来，我国轧制加工设备市场出现了多样化的要求，正在逐步向高精化、宽幅化、高速化以及高技术和连续轧制的方向发展。

目前，我国轧钢自动化系统和技术也已得到了广泛应用，据统计，重点钢铁企业轧钢自动化系统中基础自动化系统普及率约为99.67%，过程控制级普及率为68.76%。

在轧钢自动化工程技术方面，我们已全面接近和大部分已达到国际先进水平，正在走向世界市场]3[。

1.3 轧钢机的定义及组成1.3.1 定义狭义定义：轧制钢材的机械设备。

它使轧件在旋转的轧辊间产生塑性变形，轧出所需的断面形状和尺寸的钢材。

即主要设备—主机列。

广义定义：用于轧制钢材生产工艺全部所需的主要设备和辅助设备的成套机组。

包括轧制、翻钢、运输、冷却、剪切等设备。

1.3.2 轧机的组成轧钢机主要包括工作机座及其传动装置和主电动机等。

直接使轧件产生塑性变形的设备称为主要设备。

它包括由轧辊、轴承、轧辊调整装置、导卫装置及机架等组成的工作机座；主联轴器、减速器、齿轮机座、万向或梅花接轴等组成的传动装置。

辅助设备是指主机列以外的各种设备，它用于完成一系列辅助工序。

辅助设备种类很多，机械化程度越高，它占的比重越大。

1.4 轧钢机的分类按结构分类：根据轧辊在机座中的布置方式分1二辊式轧机该种轧机结构比较简单，工作可靠，由直流电动机来驱动，用于二辊可逆式初轧机，可将钢锭往复轧制成各种矩形坯。