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1、摘 要 介绍了某棒材热连轧主轧线PLC控制系统的基本结构, 可编程控制器（PLC）的发展历程、应用领域、发展前景及各种PLC的特点以及PLC的工作原理。设计中利用PLC控制系统，分布式I/O系统及系统通讯实现了现代工业的自动化。PLC控制系统将采用德国SIEMENS公司S7系列的PLC实现棒材生产线的各种规格产品的轧制速度设定、速度级联调节、微张力控制、活套高度控制、飞剪的切头切尾控制、精轧后水冷输出辊道控制、冷床入辊道控制、上钢装置及步进冷床控制等。同时设计中详细地设计了系统的PLC 的系统配置、应用软件的控制。另外是PLC控制系统采用的是分布式结构，将部分控制功能分散到控制器T400中，即
2、把PLC部分功能分解下放，这样减轻了PLC的负担，提高了系统的速度，增强了系统的稳定性。系统的投人大大提高了生产和管理的自动化水平，减少了故障发生率，提高了劳动生产率，创造了较大的经挤效益。关键字:PLC ，分布式控制系统，棒材热连轧AbstractThe text has recommended the basic structure of some excellent hot roll line, the development course of PLC, application area, development prospect, operation principles and d
3、ifferent characteristic to PLC. The design uses the control system of PLC, distributed I/O system and communication system to realize the automation of modern industry. The control system of PLC adopts S7 of series of SIEMENS of Germany to realize the rolling speed establishment of excellent materia
4、l of different specification products, regulation of one grade of antithetical couplets of speed, tension control, kink height control, fly cut not to cut hair / cut tail control, water-cooling output roller dish control, cold bed enter roller dish control, have steel device and so on.At the same ti
5、me, the design has designed the control of system disposing , application software of systematic PLC in detail. It is distributed structure that what PLC control system is adopted in addition, and will control the function and disperse in controller T400 partly, namely resolve PLC some functions to
6、transfer, lighten the burden of PLC like this, it has improved the systematic speed and have strengthened systematic stability. The large devotion has improved systematic automatic level of production and management greatly, has reduced the trouble incidence, has raised labour productivity, and has
7、created the greater one through crowding benefits. Keywords: PLC, Distributed control system, excellent hot roll line basic structure目 录摘 要IAbstractII1 绪 言1.1 课题背景1.2 课题研究的目的和意义1.3国内外概况1.3.1 PLC的基本结构1.3.2 PLC的特点1.3.3 PLC的应用领域1.3.4 著名品牌PLC技术资料：1.4课题的主要研究工作2 系统设计方案的研究2.1 PLC基础知识简介2.2 PLC控制系统的控制特点和性能要求
8、2.3 PLC的工作原理2.3.1 扫描技术2.3.2 PLC的I/O响应时间2.4 控制系统的设计方案分析3 PLC 控制系统的设计3.1 控制系统的简介3.2 主要工艺设备及系统配置3.3 PLC系统开发3.4 PLC系统控制的实现3.4.1 软件控制设计3.4.2 硬件设计3.5 系统网络设计及 PLC的选型3.5.1系统网络设计3.5.2 PLC的选型3.6 遇到的问题及处理方法3.6.1 PLC接地问题及处理3.6.2 模拟量处理3.6.3 问题与不足4 总结与展望5 致 谢参考文献1 绪 言本章阐述了PLC 控制系统在现代钢铁工业中的应用的研究背景,现状以及发展方向.明确指出了PL
9、C控制系统在现代钢铁工业中的应用的意义和存在的问题.1.1 课题背景 在现代工业设备以及过程的自动化项目中，会遇到大量的数字开关量和模拟量的控制装置。如电机的停止启动，电磁阀的开闭，产品的计数等物理量的设定与控制等。传统的工业自动控制主要是继电器或是分离的电子线路来实现的。这种控制方式虽价格便宜，在一些简单的产品中还有一定的市场，但它在控制点数过多或控制精度相当高的现代钢铁工业中就远远的不足。为了克服这些弊端，世界上各国研制出了可编程序控制器取代了继电器控制。其可靠性，抗干扰性等诸因素是继电器无法比拟的 。目前在工业控制上有代表性的有：可编程控制器（PLC），工业控制机和计算机集散控制系统（D
10、CS）等。1.2 课题研究的目的和意义课题研究的意义:（1）给出解决现代钢铁工业控制的问题的方法，使PLC控制系统在钢铁工业中应用成为可能；（2）对某钢铁公司的个案进行分析，探讨PLC控制系统所必要的基础理论；1.3国内外概况1969年美国数字设备公司（DEC）根据招标的要求，研制出世界上第一台可编程序控制器，并在GM公司汽车生产线上首次应用成功。1980年美国电气制造商协会（NEMA）正式将其命名为编程序控制器（Programmable Controller），简称 PC。国际电工委员会（ IEC）于 1982年11月和 1985年1月对可编程序控制器作了如下的定义：“可编程序控制器是一种数
11、字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来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的命令，并通过数字式模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充功能的原则而设计1。我国早在20世纪70年代末和20世纪80年代初开始引进PLC，当时随成套设备，专用设备引进了不少国外PLC。如在宝钢工程中，引进了十几种机型达200多台PLC。到80年代中期，PLC已广泛地应用于钢铁工业各大钢厂。PLC控制技术由于它与传统机械良好的结合功能，在钢铁工业中常常作为独立控制主机或其
12、他控制系统的上位机部分，能够进行生产数据的采集，和实时过程的顺序控制，在钢铁生产各阶段发挥重要的作用。他不尽提高了生产效率，改善产品的质量，而且取得了显著的经济效益和成果。我国各大钢厂近几年应用PLC 控制技术情况见表1.1，表1.22,5：1.3.1 PLC的基本结构PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，如图1.1所示：,图1.1 PLC的基本结构图1.3.2 PLC的特点1. 容易编程2. 采用模块式结构3. 价格便宜4. 具有数据通讯功能5. 输入输出电源使用市电6. 能在恶劣环境下工作1.3.3 PLC的应用领域PLC在工业自动化中起着举足轻重的作用
13、，在国内外已广泛应 用于机械、冶金、石油、化工、轻工、纺织、电力、电子、食品、 交通等行业。经验表明， 80 以上的工业控制可以使用PLC来完成。在日本，凡8个以上中间继电器组成的控制系统都已采用PLC来取代。其应用范围不断扩大，大致可归纳为如下几类： 开关量的逻辑控制 这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器控制系统，实现逻辑控制、顺序控制，可用于单机控制、多机群控、自动化生产线的控制等。例如注塑机、印刷机械、订书机械、切纸机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线的控制等等。位置控制大多数的PLC制造商，目前都提供拖动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。这一功能可广
14、泛用于各种机械，如金属切割机床、金属成型机床、装配机械、高精度印刷机械、轮胎帘布裁断机、轮胎成型机、机器人和电梯等的控制。 过程控制过程控制是指对温度、压力、流量等连续变化的模拟量的闭环控制。PLC通过模拟量I0模块，实现模拟量与数字量之间的AD、DA转换，并对模拟量进行闭环PID(Proportional-Integral-Derivative)控制。现代的大、中型PLC一般都有PID闭环控制模块。这一功能可用PID子程序来实现，也可用专用的智能PID模块实现，而松下FP10的指令系统甚至能提供专门的PID指令。数据处理现代的PLC具有数学运算(包扩矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据传递、
15、转换、排序和查表、位操作等功能，也能完成数据的采集、分析和处理，这些数据可通过通信接口传送到其它智能装置，如计算机数值控制（CNC）设备，进行处理。 通信联网PLC的通信包括PLC相互之间，PLC与上位计算机，PLC和其它智能设备间的通信。PLC系统与通用计算机可以直接或通过通信处理单元、通信转接器相连构成网络，以实现信息的交换，并可构成“集中管理、分散控制”的分布式控制系统，满足工厂自动化(FA)系统发展的需要。各PLC系统或远程I0模块按功能各自放置在生产现场分散控制，然后采用网络连接构成集中管理信息的分布式网络系统。网络系统正向开放、标准、互连的方向发展3，14。1.3.4 著名品牌PLC技术资料SIEMENS大中型可编程控制器S7-400系列SIEMENS-西门子自动化与驱动集团PLC事业部，SIMATIC S7-400 技术资料外观如图1.2所示:图1.2 S7-400 外观图SIMATIC S7-400的应用领域通用机械、汽车制造、立体仓库、机床与工具
