课程设计说明书

课程名称:电气控制设备课程设计 课程代码:9127028 题目: 学生姓名: 学号:

年级/专业/班:

学院(直属系) : 应用技术学院 指导教师: 徐 全

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摘要

本设计阐述了PLC在轧钢机系统中的应用，介绍了轧钢机的PLC控制系统的总体设计方案和过程，列出了具体的硬件、软件设计，包括梯形图，控制流程图及仿真，在分析的基础上指出了PLC的编程方法。本次设计课题是基于PLC的自控轧钢机系统，它在钢铁生产过程中非常重要，对现在的工业发展必不可少。

关键词：PLC 轧钢机

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1.PLC概述 ...................................................................................................................................... 3

1.1 PLC历史 ............................................................................................................................ 3 1.2 PLC基本结构 .................................................................................................................... 4 1.3 PLC的工作原理 ................................................................................................................ 4 1.4 PLC的特点 ........................................................................................................................ 5 1.5 PLC的功能 ........................................................................................................................ 6 2. 轧钢机控制设计 .......................................................................................................................... 7

2.1轧钢机介绍及发展 ............................................................................................................. 7 2.2 设计任务 .......................................................................................................................... 7 3．系统硬件设计 ............................................................................................................................. 9

3.1 总体设计 ............................................................................................................................ 9 3.2 主电机回路 ........................................................................................................................ 9 3.3 PLC轧钢机I/O分配表 ................................................................................................... 10 3.4 PLC轧钢机I/O外部接线图 ........................................................................................... 11 4．系统软件设计 ........................................................................................................................... 12

4.1 程序设计的一般方法 ...................................................................................................... 12

4.1.1 经验设计法 ......................................................................................................... 12 4.1.2 逻辑设计法 ........................................................................................................... 13 4.1.3 顺序设计法 ........................................................................................................... 13 4.2程序设计 ........................................................................................................................... 13

4.1.1 梯型图 ................................................................................................................... 13 4.4.2控制流程图 ............................................................................................................ 18

5.系统调试...................................................................................................................................... 21 6.改进措施...................................................................................................... 错误！未定义书签。

6.1电机调速控制 ................................................................................... 错误！未定义书签。

6.1.1.变频调速控制 ........................................................................ 错误！未定义书签。 6.1.2.张力控制 ................................................................................ 错误！未定义书签。 6.2 轧钢机检测警报---温度报警 .......................................................... 错误！未定义书签。 7．系统结论 ................................................................................................................................... 27 8.参考文献...................................................................................................................................... 29

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1.PLC概述

可编程逻辑控制器PLC（Programmable Logic Controller）一种数字运算操作的电子系统，是以微机处理器为基础，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技术。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。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之一。

1.1 PLC历史

在PLC问世之前，工业控制领域中是继电器控制站主导地位。继电器控制系统有着十分明显的缺点，体积大、耗电多、可靠性差、寿命短、运行速度慢、适应性差等，而PLC是从早期的继电器逻辑控制系统发展而来的。自1836年继电器问世，人们就开始用导线将它同开关器件巧妙地连接，构成用途各异的逻辑控制或顺序控制。上世纪60年代末，它不断吸收微计算机技术使之功能不断增强，逐渐适合复杂的控制任务。随着微电子技术、计算机技术和数据通信技术的飞速发展、微处理器的出现，以及流程加工行业，如汽车制造业，对生产流程迅速、频繁变更的需求，PLC技术出现并快速发展。

目前，PLC在小型化、大型化、大容量、强功能等方面有了质的飞跃，使早期的PLC计数、记忆和算术运算、数据处理、联网通信及PID回路调节等功能的现代PLC。但是，仍然沿用着顺序扫描、程序控制等基本模式及CPU+通信+I/O的基本结构。PLC之所以有生命力，在于它更加适合工业现场和市场的要求，高可靠性、强抗各种干扰的能力、编程安装使用简便、低价格长寿命。它的输入输出端更接近现场设备，不需添加太多的中间部件或需要更多的接口，这样节省了用户时间和成本。PLC的下端(输入端)为继电器、晶体管和晶闸管等控制部件，而上端一般是面向用户的微型计算机。PLC的诸多优点确定了其在工业中的广泛应用。

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1.2 PLC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：a.接收并存储从用户程序和数据；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。

1.3 PLC的工作原理

PLC是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。即在PLC运行时，CPU根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令步序号（或地址号）作周期性循环扫描，如无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至程序结束。然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。

PLC的一个扫描周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。

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