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 Machine
Abstract
As 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。二辊可逆式轧机也可以用于轧制轨梁和中厚板。
2复二辊式轧机此轧机作用与三辊式基本相似，轧辊调整、孔型配置较方便，用于横列式中小型轧机。
3三辊式轧机其在同一机座上轧件可以两向轧制，轧机无需反转，由一台交流电动机经过减速器和齿轮座来驱动数台三辊式轧机，可实现轧件往复多道次轧制。它用于开坯和型钢的生产，具有设备简单、投资少的特点。轨梁轧机及大型轧机可以用直流电动机驱动，在生产中必要时可调速，来改善轧制条件。
4 特殊轧机它是根据不同产品设计的专用轧机，例如：钢球轧机、周断面
三辊斜轧机、轮箍轧机、车轮轧机等。
此外还有很多种轧机，在此就不一一列举。
1.5 轧钢原理及工艺流程
1.5.1 轧钢原理
轧钢就是用轧机对钢坯进行压力加工，把炼钢厂送过来的铸坯，先进入加热炉，达到一定的温度后出来经过初轧钢设备反复轧制后进入精轧钢机。轧钢属于金属压力加工，在热轧生产线上，轧坯加热变软，被辊道送人轧钢设备，最后轧成用户所要求的尺寸。轧机主要由几组轧辊构成，轧辊是一对转动方向相反的辊子，两个辊子之间形成一定形状的缝或孔，钢坯通过轧辊就能成为一定形状的钢材。
1.5.2 轧钢系统工艺流程
M5
M1
图1.1 模拟示意图
圆钢的轧制工艺流程：
原料（方坯有280mm*380mm、280mm*325mm、319*410；圆坯有φ350mm、φ300mm、φ270mm、φ210mm，φ110mm）——加热（加热炉）——开坯机轧制（得到进入连轧机需要的尺寸）——横移（通过拉钢机实现）——连轧（有3架轧机成一字排列，出来后就是需要得到的成品尺寸）——成品——横移——锯切——冷床——描号——搜集——打捆——过磅——入库（打标牌、贴标签）
——码垛——发车.
1.6 轧钢工艺的发展前景
目前，我国轧钢生产的钢材品种有很多，主要有薄钢板、钢带、无缝钢管、焊接钢管、铁道用钢、普通大中小型材、优质型材、冷弯型钢、线材、特厚钢板、中厚钢板等。轧钢生产的产品如果按钢材断面形状分，可分为：钢管、钢板和型钢。其中型钢是一种应用范围比较广泛的钢材，我国型钢产量约占钢材总产量的25%～30%。型钢按用途又可分为：普通型钢和专用型钢；若从断面形状分为异型断面型钢和简单断面型钢；从生产方式的角度来分，有焊接型钢、弯曲型钢和轧制型钢。板材和带材也是广泛应用的钢材，我国的板带材产量占钢材总产量的45%～55%。板带钢按应用领域分,有建筑板、船板、桥板、汽车板、电工钢板、机械用板等；按照轧制温度的不同分为热轧板带和冷轧板带；按钢板按厚度分为：中厚板、薄板和箔材。钢管的主要用途有建筑用管和石油管道等，我国钢管产量占钢材总产量的10%～15%，钢管的规格由外形尺寸及壁厚标称来决定。钢管从制造角度分为无缝钢管、螺旋钢管与直缝钢管、冷轧钢管等；若按断面形状又分为圆形管、异型钢管和变断面钢管。随着轧钢工艺技术的不断发展，钢材的生产范围将不断扩大，产品品种也会不断增多。近年来我国有许多有价值的钢板产量大幅度增长，其中冷轧硅钢片2003年已达89.6万吨，镀锡板在2002年也已经达到110万吨，管线钢、石油管、耐火钢板、冷轧不锈钢板产量也达到55万吨]5][4[。
随着我国钢铁工业结构调整步伐的加快，国际钢铁市场也竞争激烈，加上对世界环境要求，轧钢技术装备及技术轧制趋向高质量、高精度、短流程以及智能环保的方向发展。这些进步主要体现在生产工艺流程上,由于钢铁工业的高速发展也日益受到资源短缺和环境保护要求逐渐严格等多方面的制约，发展循环经济也就成为钢铁企业走可持续发展的必由之路。同时随着工业用户自身的自动化水平的提高，它们对钢材生产工艺流程优化和钢材质量要求越来越高。展望未来, 轧钢工艺和技术的发展主要体现在以下几方面:
1.轧制过程柔性化
板带热连轧生产中的压力调宽技术和板形控制技术的应用, 实现了板宽的自由规程轧制。棒、线材生产的粗、中轧平辊轧辊技术的应用, 也实现了部分
规格产品的自由轧制。冷弯和焊管机也可实现自由规格生产。这些新技术使轧制过程变的柔性化。
2.铸轧一体化
利用轧辊来进行钢材生产因为其过程连续、高效、可控而且便于计算机控制等,在今后相当长一段时间内,以辊轧为特点的连续轧钢技术仍将是钢铁工业钢材成型的主流技术但轧钢前后工序的衔接技术必将有长足的进步。在20世纪,由于连铸的应用和发展,已经逐步淘汰了初轧工序。而用连铸技术所生产的薄带钢直接进行冷轧,又使连铸与热轧工序合二为一。铸轧的一体化,将使轧制工艺流程更加紧凑。同时,低能耗、低成本的铸轧一体化,也是棒、线、型材生产发展的方向。
3.轧制过程清洁化
在热轧的过程中,钢的氧化不仅要消耗钢材与能源,同时也会带来环境的污染,并给深加工带来困难。因此,低氧化燃烧技术和低成本氢的应用都成为无氧化加热钢坯的基本技术。其中酸洗除鳞是冷轧在生产中的最大污染源, 新开发的无酸清洁型(AFC)除鳞技术, 可以使带钢表面全无氧化物，光滑并具有金属光泽。无氧化(或低氧化)和无酸除鳞(氧化铁皮)这两项被称为绿色工艺的新技术, 将使轧制过程清洁化。
4.高新技术的应用
20 世纪轧钢技术取得了重大进步的主要原因是信息技术的应用。其中板形自动控制, 自由规程轧制, 高精度、多参数在线综合测试等高新技术的应用使轧钢生产达到了全新水平。轧机的控制已开始由计算机模型控制转向了人工智能控制, 并且随着信息技术的发展, 将实现生产过程的最优化,降低成本。
5.钢材的延伸加工
在轧钢的生产过程中, 除应不断挖掘钢材的性能外, 还要不断的扩大对多种钢材的延伸加工,。如开发自润滑钢板来用于各种冲压件的生产；减少冲压厂润滑油的污染；开发建筑带肋钢筋焊网等, 把钢材材料的生产和服务延伸到各个钢材使用部门。随着工业的发展和轧钢技术的进步, 轧钢工艺的装备水平和自动控制水平不断提高, 老式轧机也不断被各种新型轧机所取代。按照我国走新型工业化道路的要求, 轧钢技术发展的重点也转移到可持续发展上, 在保证满足环保要
求的条件下, 达到钢材生产的高质量和低成本。
6实现无头轧制
在棒线材生产上也应该广泛推广高技术集成的半无头、无头轧制工艺技术，从而缩短工艺流程，实现真正意义上的轧钢一火成材，或零火成材，最大限度地节约能源和降低生产成本。无头轧制技术是轧钢技术最为理想的工艺形式，代表着当今轧钢的最高技术水平。无头轧制技术与传统轧制方法相比具有以下几个优点：（1）轧材全长以恒定速度轧制，减少甩尾和迭轧，降低了事故率，提高了轧制过程的稳定性，大大提高了轧机产能和设备利用率；（2）轧制过程中张力恒定，使轧材断面波动减少；轧材质量均匀一致，具有优良的工艺性能、表面质量和外形尺寸公差；（3）成品长度不受限制，可根据交货要求任意剪切长度，轧材成材率显著提高；（4）轧件咬人次数减少，对轧辊的冲击降低，有利于轧辊以及易损件寿命的提高，总体降低生产成本]4[。
第二章可编程控制器
2.1 PLC的由来和定义
2.1.1 PLC的由来
在PLC问世之前，工业控制领域中是继电器控制占主导地位。因为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、运行速度慢、适应性差，尤其当生产工艺发生变化时，就必须重新设计，重新安装，造成时间和资金的严重浪费。为了改变这一现状，1968年美国最大的汽车制造商通用汽车公司（GM），为了适应汽车型号不断更新的需求，以在竞争激烈的汽车制造商中占优势，提出要研制一种新型的工业控制装置来取代继电器控制装置。1969年美国数字设备公司（DEC）研制出了世界上第一台PLC,并再生产中得到应用。从此，可编程序控制器这一新的控制技术迅速发展起来，而且，在工业发达国家发展很快。
2.1.2 PLC的定义
在PLC的发展过程中，美国电气制造商协会（NEMA）经过四年的调查工作，于1980年首先将其正式命名为PC（Programmable Controller）作了如下定义：“可编程序控制器是一种数字式的电子装置，它使用可编程序的储存器来存储指令。并实现逻辑运算、顺序控制、计数、计时和算术运算等功能，用来对各种机械或生产过程进行控制。
定义强调了可编程序控制器应直接应用于工业环境，它必须具有很强的抗干扰能力、广泛的适应能力和应用范围，这是区别于一般微机控制系统的一个重要特征。
2.2 可编程序控制器的发展历程及问题和解决对策
2.2.1 可编程序控制器的发展历程
可编程序控制器在20世纪60 年代出现，当时的可编程序控制器功能很简
单，只有简单的逻辑、定时、计数等功能；用于可编程序控制器的集成电路的硬件还没有投入大规模工业化生产，CPU 只以分立元件组成；存储器的存储容量也有限；用户指令只有二三十条，而且还没有成型的编程语言，机型单一。所以一台可编程序控制器也最多能替代200~300 个继电器组成的控制系统，但在体积方面，与现在的可编程序控制器相比却很大。
进入到70 年代，随着中小规模集成电路的生产，可编程序控制器技术得到了很大的发展。这时的可编程序控制器除了逻辑运算外，还增加了数值运算、计算机接口和模拟量控制等；软件开发也有了自诊断程序，程序存储开始使用EPROM ；可靠性进一步提高，结构上开始有了模块式和整体式的区分，整机功能已经从专用向通用过渡。
70 年代后期到80 年代初期，微处理器技术日益成熟，单片微处理器、半导体存储器开始进入工业化生产，大规模集成电路开始大量应用。可编程序控制器开始向多处理器方向发展，这样使得可编程序控制器的功能和处理速度大大增强，并具有了通信和远程I/O 的能力，增加了多种特殊功能，比如浮点运算、查表、列表等，自诊断和容错技术也迅速发展起来。
80 年代后期到90 年代中期，随着计算机和网络技术的普及，以及超大规模集成电路、门阵列和专用集成电路的迅速发展，可编程序控制器的CPU 已经发展成为由16 位或32 位微处理器构成，处理速度变得更快，而且引入了高速计数、中断、PID 、运动控制等功能。使得可编程序控制器几乎能够满足工业生产的各个领域，此时的可编程序控制器已完全取代了传统的逻辑控制装置，以小型机为核心的DDC （直接数字控制）控制装置和模拟量仪表控制装置。由于联网能力的增强，既可与上位计算机联网，也可下挂FLEX I/O 或远程I/O ，从而可以组成分布式的控制系统（DCS ）。此时的梯型图语言和语句表语言也完全成熟，基本上标准化，SFC （顺序功能图）语言开始普及，专用的编程器也被个人计算机和相应编程软件替代，人机界面装置渐渐完善，已能进行对整个工厂的监控和管理，并发展了冗余技术，大大增强了可靠性。
进入到21 世纪，可编程序控制器仍保持着旺盛的发展势头，并不断扩大其应用领域。目前的可编程序控制器主要优两个发展方向：一是综合化控制系统方向，它已经突破了原有的可编程序控制器的概念，并将工厂生产过程控制与信息
管理系统密切结合起来，可向上为MES 和ERP 系统准备技术基础，这种趋势会使得举步维艰的ERP 系统拥有坚实的技术基础，从而带来工业控制的一场变革，实现真正意义上的电子信息化工厂；二是微型可编程序控制器异军突起，体积就如手掌大小，但功能可覆盖单体设备以及整个车间的控制功能，并且具备联网功能，这种微型化的可编程序控制器使得控制系统可将触角延伸到工厂的各个角落。随着世界经济一体化进程的加快，在技术发展的同时，发达国家更加注重了对可编程序控制器的知识产权的保护，国际大型可编程序控制器制造商纷纷加入了可编程序控制器的国际标准化组织，他们利用许多技术标准建立了符合他们经济利益的技术保护壁垒]7][6][5[。
2.2.2 我国可编程序控制器发展中的问题及对策
目前我国的可编程序控制器发展主要面临三大问题。一是技术层面上的，在国际可编程序控制器迅速发展的形势下，我国还没有具有自主的知识产权，也没有能够参与国际竞争的可编程序控制器产品，原因主要在于我国的整个基础工业都还有一定的差距，如芯片制造、模具加工等方面限制了我们的发展。二是竞争层面上的，实际上也是一个经济竞争的问题。现在95% 的国内市场是由外国的可编程序控制器产品所占领，大、中型可编程序控制器中，几乎全部是由国外几大公司所垄断，随着我国使用可编程序控制器领域的扩大，市场也越来越大，然而国外几家大公司几乎每年都会推出新的产品针对市场，一旦使用了新的产品后，他们就会逐渐的提高产品的市场价格。如果没有我国自己的自主知识产权的产品，我们在经济竞争中就只能处于被动。三是市场秩序层面上的，随着改革开放的不断深入，特别是在加入WTO 后，我国巨大的市场份额极大的吸引了国外的大公司，他们开拓市场的方法大多都是采用大范围建立代理销售渠道，这样每个公司的分销商和系统集成商都会有数十家，甚至上百家，这就造成了我国的分销商、系统集成商之间的激烈竞争，而这些无序的竞争便为国际大公司分而治之、获取稳定的高额利润创造了条件。
那么面对这些问题，我国的可编程序控制器的发展应该采取什么措施呢？(1) 面对如此大的市场，我国应该集中资金和技术力量，尽快研制出具有属于我国自己的自主知识产权的可编程序控制器的系列产品，就像以前的家电行业一
样。(2)发挥我国科学技术人员在可编程序控制器应用技术的优势，从而扩大可编程序控制器的应用领域。特别是在我国加入WTO 后，中国成为了“世界制造工厂”的过程正在加速，我国在努力将可编程序控制器应用在国民经济中的同时，还要凭借技术和劳动力优势，将可编程序控制器投资到外商企业中进行应用，并逐步进入国际可编程序控制器的应用市场，让我国的应用技术形成真正的增值服务，从而带动我国相关成套设备和软件产业的发展。(3) 在扩大可编程序控制器应用的同时，要在软件集成化上下功夫。针对不同的工业生产过程，形成具有我国特点的系统集成软件、人机界面软件和系统应用软件，在一些我国领先的工业行业中制造出具有核心技术的系统应用软件。真正形成具有国际标准的、可进行复制的模块化软件。
采取上述策略后，我国就能在可编程序控制器的应用上率先实现突破，融入全球一体化经济之中，形成具有自主知识产权的软件产业，进而研制、开发、生产出具有自主知识产权，能够参与国际竞争的可编程序控制器产品]8[。
2.3 可编程控制器的基本构成
2.3.1 可编程控制器的硬件组成
PLC种类繁多，但从广义上讲，PLC也属于一种计算机系统，只不过它比计算机具有更强的与工业相连接的I/O接口，更适应于工业环境，但它的实际组成和一般的计算机系统基本相同，由硬件和软件两部分。PLC的硬件结构框图如图2-1所示。
（1）中央处理器（CPU）
与一般计算机一样，CPU是PLC的核心，它包括微处理器和控制接口电路，起着总指挥的作用。微处理器用来实现逻辑运算、数字运算，协调控制系统内部各部分的工作。控制接口电路是微处理器与主机内部其他单元进行联系的部件，它主要有数据缓冲、单元选择、信号匹配、中断管理等功能。微处理器通过控制接口电路来实现与各个内部单元之间的可靠的信息交换和最佳的时序配合。CPU 主要的任务有：控制从编程器键入的用户程序和数据的连接与储存；用扫描的方式通过I/O部件接受现场的状态和数据，并存入输入映像存储器或数据存储器中；诊断PLC内部电气的工作故障和编程中的语法错误等；PLC进入运行状态后，从存储器逐条读取用户指令，经过命令解释后按指令规定的任务进行数据传送，逻辑或算术运算等。
（2）存储器
PLC内部存储器包括有两类；一类是系统程序存储器，另一类是用户程序存储器。
系统存储器主要用来存放系统管理程序、用户指令和标准程序模块与系统调用管理程序并固化在PROM或EPROM中，用户不可访问和修改。系统程序相当于个人计算机的操作系统，它关系到PLC的性能。
用户存储器又包括用户程序存储器（程序区）和功能存储器（数据区）俩部分。用户存储器用来存放用户针对具体控制任务用规定的PLC编程语言编写的各种用户程序。用户功能存储器是用来存放用户程序中使用的ON/OFF状态、数值数据等，它构成PLC的各种内部器件，也称“软原件”。
PLC存储器按类型可分为三种：
①只读存储器（ROM）：具有非易失性，只允许读不允许写，用来保存命令解释、逻辑运算、系统诊断、功能子程序调用管理、通信以及各种参数的设定等功能的程序，提供PLC运行的平台。
②随机存取存储器（RAM）：具有易失性，可读可写，工作效率高，用来保存用户根据控制要求编制的应用程序以及运行过程中经常变化、存取的一些数据。
③电可擦除可编程只读存储器（E2PRAM）：具有非易失性，可读可写，用来保存用户程序和需永久保存的数据，以满足掉电重新运行的需要。
（3）输入/输出接口
输入/输出接口是PLC的CPU与用户现场设备相互连接的接口。输入接口用来接收和采集两种类型的输入信号，将开关按钮，传感器等输入信号经过输入单元接口电路转换成CPU能接收和处理的低电压信号，送给中央处理器进行运算。输出接口电路是将CPU送出的弱电流控制信号转换成现场需用的强电流信号输出以驱动被控设备。
为了滤除信号的噪声和便于PLC内部对信号的处理，输入单元来源滤波、电平转换、信号锁存电路；输出单元也有输出锁存器、显示、电平转换、功率放大电路。
（4）电源单元
PLC配有开关或稳压电源，用来对PLC的内部电路供电。电源单元包括掉电保护电路和后背电池电源，以保持RAM在外部电源断电后存储的内容部丢失。PLC的电源一般采用开关电源，其特点是输入电压范围宽、体积小、重量轻、效率高、抗干扰性能好。PLC通常使用AC220V或DC24V工作电源，小型PLC 的电源往往和CPU单元合为一体，大中型PLC都有专用电源部件驱动PLC负载的直流电源一般由用户提供。
（5）外部设备
PLC的外部设备有四大类，可以实现编程控制，以及存储用户程序和打印数据等。因此，PLC的外部分为编程设备，监控设备，存储设备和输入/输出设备。编程设备是PLC的重要尾部设备，主要是指编程器，用来生成用户程序，并用它来进行编程，检查，修改和监视用户程序的执行情况，一般分为手持式（简易）编程器和图形编程器两类。监控设备中，小的有数据监视器，用来监视数据，大的有图形监视器，用来监视画面。存储设备用于永久性地存储用户数据，使用户程序不丢失。输入/输出设备用于接收信号或输出信号，便于与PLC进行人机对话。输入设备有条码读入器，输入模拟量和电位器等。输出设备有打印机、显示器。
2.3.2 可编程控制器的软件组成
PLC的硬件系统和软件系统时相辅相成的，它们共同构成PLC的系统，缺
一不可。没有软件的PLC系统成为裸机系统，是没有什么用途的；反之，没有硬件系统，软件系统也就无立足之地。PLC的软件系统指PLC所使用的各种程序的集合，它包括系统程序和用户程序。
系统程序包括监控程序、编译程序、标准程序及系统调用等组成。而用户程序是可编程序控制器使用者编制的针对控制问题的程序。
2.4 可编程控制器的工作原理
2.4.1 PLC的扫描工作方式
PLC的控制作用是通过用户程序来实现的，因此PLC是一种存储程序控制器。PLC系统正常工作时要完成的任务有：（1）计算机内部各个工作单元的调度，监控。（2）计算机与外部设备的通讯。（3）用户程序所要完成的工作。这些工作都是分时完成的，这样分时完成的过程被称为CPU对程序的扫描。为了连续地完成PLC所承担的工作，系统必须周而复始地依一定的顺序完成这一系列的工作。故把这种工作方式叫做循环扫描工作方式。
2.4.2 PLC的工作过程
PLC的工作过程与CPU的操作方式有关。CPU有两个操作方式：STOP和RUN。在扫描周期内，STOP方式与RUN方式的主要差别在于：RUN方式下执行用户程序，而在STOP方式下部执行用户程序。对每个程序，CPU从第一条指令开始执行，按指令序号做周期性的循环扫描，一个扫描周期主要可分为三个阶段进行，即输入采样阶段，程序执行阶段和输出刷新阶段，如图2-2所示的三个阶段。
（1）输入采样阶段
每次扫描周期的开始，PLC先扫描所有输入端口，读取各输入状态并存入内存中各对应的输入映像寄存器中。此时，输入映像寄存器被刷新，关闭输入端口，转入下一步的工作过程，机程序执行阶段。在程序执行期间即使外部输入信号状态发生变化，输入映像寄存器的内容也不会改变，这些变化只有等到下一个扫描周期的输入采样阶段才会被读入。
轧机厚度自动控制系统设计 摘要：随着社会经济的发展，对板带产品的质量和精度要求越来越高。厚度精度就是板带产品的重要质量指标之一。本文针对轧机AGC技术的现状，以及轧机厚差产生的原因进行了分析。在此基础上，对轧机AGC进行分析，以APC为主要研究对象，选用PLC作为系统的控制器，将位移传感器测得的位移量经A/D转换送给PLC来控制步进电机，从而控制阀，通过轧制力来改变辊缝厚度实现轧机厚度控制。 1 引言 轧机又称轧钢机，轧钢机就是在旋转的轧辊之间对钢件进行轧制的机械，轧钢机一般包括主要设备（主机）和辅助设备（辅机）两大部分。轧钢机按轧辊的数目分为二辊，三辊式，四辊式和多辊式，轧钢机通常简称为轧机。 板带厚度精度是板带材的两大质量指标之一，板带厚度控制是板带轧制领域里的两大关键技术之一。带钢纵向厚度不均是影响产品质量的一大障碍，因此，轧机的一项重要课题就是带钢厚度的自动控制。厚度自动控制系统是通过测厚仪或传感器对带材实际轧出厚度连续进行测量，并根据实测值与给定值比较后的偏差信号，借助于控制回路或计算机的功能程序，改变压下装置、张力或轧制速度，把带材出口厚度控制在允许的偏差范围内。实现厚度自动控制的系统称为“AGC"。 我国近年来从发达国家引进的一些大型的现代化的板带轧机，其关键技术是高精度的板带厚度控制和板形控制。板带厚度精度关系到
金属的节约、构件的重量以及强度等使用性能，为了获得高精度的产品厚度，AGC系统必须具有高精度的压下调节系统及控制系统的支持。 而对于轧机来说产生厚差的原因大致可分为三大类： （1）轧机方面的原因：轧辊热膨胀和磨损、轧辊弯曲、轧辊偏心和支撑辊轴承油膜厚度等都会产生厚度波动。它们都是在液压阀位置不变的情况下，使实际辊缝发生变化，从而导致轧出的带钢厚度产生波动。 （2）轧件方面的原因：厚度偏差会直接受到坯料尺寸变化的影响。它包括来料宽度不均和来料厚度不均的影响。 （3）轧制工艺方面的原因：轧制时前后张力的变化、轧制速度的变化等。 2 系统总体设计 厚度自动控制AGC （Automatic Gauge Control）是指钢板轧机在轧制过程中通过动态微调使钢板纵向厚度均匀的一种控制手段。厚度自动控制系统是通过测厚仪或传感器对带材实际轧出厚度连续进行测量，并根据实测值与给定值比较后的偏差信号，借助于控制回路或计算机的功能程序，改变压下装置、张力或轧制速度，把带材出口厚度控制在允许的偏差范围内。 AGC系统一般包括有： 1）压下位置闭环：为了轧出给定厚度的轧件，首先必须在轧件进入辊缝之前，准确地设定空载辊缝。其次，在轧制过程中，为了使轧后的轧件厚度均匀一致，还必须随着轧制条件的变化及时的调整空
基于PLC的锅炉温度控制系统 作者姓名xxx 专业自动化 指导教师姓名xxx 专业技术职务讲师
目录 摘要 (1) 第一章绪论 (3) 1.1课题背景及研究目的和意义 (3) 1.2国内外研究现状 (3) 1.3项目研究内容 (4) 第二章 PLC和组态软件基础 (5) 2.1可编程控制器基础 (5) 2.1.1可编程控制器的产生和应用 (5) 2.1.2可编程控制器的组成和工作原理 ··············错误！未定义书签。 2.1.3可编程控制器的分类及特点 (7) 2.2组态软件的基础 (8) 2.2.1组态的定义 (8) 2.2.2组态王软件的特点 (8) 2.2.3组态王软件仿真的基本方法 (8) 第三章 PLC控制系统的硬件设计 (9) 3.1 PLC控制系统设计的基本原则和步骤 (9) 3.1.1 PLC控制系统设计的基本原则 (9) 3.1.2 PLC控制系统设计的一般步骤 (9) 3.1.3 PLC程序设计的一般步骤 (10) 3.2 PLC的选型和硬件配置 (11) 3.2.1 PLC型号的选择 (11) 3.2.2 S7-200CPU的选择 (12) 3.2.3 EM235模拟量输入/输出模块 (12) 3.2.4 热电式传感器 (12) 3.2.5 可控硅加热装置简介 (12) 3.3 系统整体设计方案和电气连接图 (13) 3.4 PLC控制器的设计 (14) 3.4.1 控制系统数学模型的建立 (14)
3.4.2 PID控制及参数整定 (14) 第四章 PLC控制系统的软件设计 (16) 4.1 PLC程序设计的方法 (16) 4.2 编程软件STEP7--Micro/WIN 概述 (17) 4.2.1 STEP7--Micro/WIN 简单介绍 (17) 4.2.2 计算机与PLC的通信 (18) 4.3 程序设计 (18) 4.3.1程序设计思路 (18) 4.3.2 PID指令向导 (19) 4.3.3 控制程序及分析 (25) 第五章组态画面的设计 (29) 5.1组态变量的建立及设备连接 (29) 5.1.1新建项目 (29) 5.2创建组态画面 (33) 5.2.1新建主画面 (33) 5.2.2新建PID参数设定窗口 (34) 5.2.3新建数据报表 (34) 5.2.4新建实时曲线 (35) 5.2.5新建历史曲线 (35) 5.2.6新建报警窗口 (36) 第六章系统测试 (37) 6.1启动组态王 (37) 6.2实时曲线观察 (38) 6.3分析历史趋势曲线 (38) 6.4查看数据报表 (40) 6.5系统稳定性测试 (42) 结束语 (43) 参考文献 (44) 致谢 (45)
1 引言 1.1 设计任务与要求 在一个通风系统中，有4台电动机驱动4台风机运转。为了保证工作人员的安全，一般要求至少3台电动机同时运转。因此，用绿、黄、红三色柱状指示灯来对电动机的运行状态进行指示。要求当3台及以上电动机同时运行时，绿灯亮，表示系统通风良好；当两台电动机同时运行时，黄灯亮，表示通风状况不佳，需要改善；少于两台电动机运行时，红灯亮起并闪烁，发出警告表示通风太差，需要马上排除故障或进行人员疏散。 由控制任务可知，这是一个对通风机运行状态进行监视的问题。显然，必须把4台通风机的各种运行状态的信号输入到PLC中(由PLC外部的输入电路来实现)；各种运行状态对应的显示信号是PLC的输出。 2.PLC概况 首先介绍一下可编程控制器（PLC）和PLC控制系统的基本知识，包括PLC的产生和发展、特点、技术指标、基本结构、工作原理及PLC控制系统等相关知识。 2. 1 PLC的基本概念 可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC
2.2 PLC发展概况 PLC自问世以来，经过40多年的发展，在美、德、日等工业发达国家已成为重要的产业之一。世界总销售额不断上升、生产厂家不断涌现、品种不断翻新。产量产值大幅度上升而价格则不断下降。 目前，世界上有200多个厂家生产PLC，较有名的：美国：AB通用电气、莫迪康公司；日本：三菱、富士、欧姆龙、松下电工等；德国：西门子公司；法国：TE 施耐德公司；韩国：三星、LG公司等。 2.3 PLC技术发展动向 1. 产品规模向大、小两个方向发展 大：I/O点数达14336点、32位为微处理器、多CPU并行工作、大容量存储器、扫描速度高速化。小：由整体结构向小型模块化结构发展，增加了配置的灵活性，降低了成本。 2. PLC在闭环过程控制中应用日益广泛 3. 不断加强通讯功能 4. 新器件和模块不断推出 高档的PLC除了主要采用CPU以提高处理速度外，还有带处理器的EPROM或RAM的智能I/O模块、高速计数模块、远程I/O模块等专用化模块。 5. 编程工具丰富多样，功能不断提高，编程语言趋向标准化 有各种简单或复杂的编程器及编程软件，采用梯形图、功能图、语句表等编程语言，亦有高档的PLC指令系统。 6. 发展容错技术 采用热备用或并行工作、多数表决的工作方式。 7.追求软硬件的标准化。 3.设计过程 为了讨论问题方便，设四台通风机分别为A、B、C、D，红灯为F1, 绿灯为F2.。由于各种运行情况所对应的显示状态是惟一的，故可将几种运行情况分开进行程序设计。
燕山大学 本科毕业设计（论文）开题报告 课题名称：温度传感与温度过程控制研究 学院（系）：里仁学院电气工程系 年级专业：07仪表2班 学生姓名：饶佳新 指导教师：程淑红 完成日期：2011.3.15
一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 1.国内外研究动态 温度控制器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度控制器被广泛用于工农业生产、科学研究和生活等领域，数量日渐上升。温度控制器是一种温度控制装置，它根据用户所需温度与设定温度之差值来控制加热器运作，从而达到改变用户所需温度的目的。近百年来，温度控制器的发展大致经历了以下阶段： (1)模拟、集成机械式温度控制器； (2) 电子式智能温度控制器。目前，国际上新型温度控制器正从模拟式向数字式、电子式由集成化向智能化、网络化的方向发展。 现今基于单片机的温度控制系统在生产、安全保护以及节约能源等方面发挥了着重要作用。近年来，国内基于单片机的温度控制系统在技术上得到迅速发展，性能不断完善，功能不断增强，适用范围也不断扩大，市场占有率逐年增长，进入21世纪后，智能的温控系统正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟温控器和网络温控器、研制单片测温控温系统等高科技的方向迅速发展。但是比起国外，我们仍处于起步晚，高度低，技术创新能力薄弱的状况，技术密集型产品明显落后于发达工业国家，自主研发产品少，缺乏核心技术是硬伤。就单片而言，以欧美和日韩的技术最为成熟，他们几乎霸占了智能市场，并制定了相关的行业标准，在技术方面不断的革新使产品不断的更新换代，使之功能、精度、安全性等都不断得到新的提升。在这方面我们做的还远远不够，与发达国家的差距还很大。我们在研究新技术的同时还要加强产业结构的调整，在产品的科技含量上下功夫，不断地提高产品的科技附加值，使产品向着更加智能化、的方向发展，努力缩小同发达国家之间的差距。 2.选题的依据和意义 在人类的生活环境中，温度扮演着极其重要的角色。无论你生活在哪里，从事什么工作，无时无刻不在与温度打着交道。自18世纪工业革命以来，工业发展与是否能掌握温度有着密切的联系，在冶金、化工、建材、
前言 板钢轧制制度的确定要求充分发挥设备潜力、提高产量、保证制度，并且操作方便、设备安全。合理的轧制规程设计必须满足下列原则和要求：在设备允许的条件下尽量提高产量，充分发挥设备潜力提高产量的途径不外是提高压下量、减少轧制道次、确定合理速度规程、缩短轧制周期、提高作业率、合理选择原料增加坯重等。在保证操作稳定的条件下提高质量，为保证钢板操作的稳定，要求工作辊缝成凸型，而且凸型值愈大操作愈稳定。 压下规程是钢板轧制制度中最基本的核心内容，它直接关系着轧机的产量和产品的质量。轧制制度中得其他内容如温度制度、速度制度都是以压下制度为核心展开的。反过来，温度制度、速度制度也影响到压下速度。
目录 1·制定生产工艺和工艺制度………………………………………………………… 1·1制定生产工艺流程…………………………………………………………… 1·2制定生产工艺制度……………………………………………………………2·压下规程制定…………………………………………………………………… 2·1坯料的选择……………………………………………………………………… 2·2确定轧制方法…………………………………………………………………… 2·3轧制道次的确定，分配各道次压下量………………………………………… 2·4咬入能力的校核…………………………………………………………………3·速度制度确定…………………………………………………………………………4·温度制度确定…………………………………………………………………………5·压下规程表的制定……………………………………………………………………6·各道次变形程度和变形速率的制定………………………………………………… 6.1 变形程度的确定………………………………………………………………… 6.2 变形速率的确定…………………………………………………………………7·轧制压力的制定………………………………………………………………………… 7.1 变形抗力的确定………………………………………………………………… 7.2 平面变形抗力的确定…………………………………………………………… 7.3 计算平均压力p………………………………………………………………… 7.4 轧制压力的确定…………………………………………………………………8·电机输出力矩的制定………………………………………………………… 8.1 传动力矩的计算……………………………………………………… 8.2 附加摩擦力矩的确定………………………………………………… 8.3 空转力矩的计算……………………………………………………… 8.4 动力矩的计算………………………………………………………… 8.5 电机输出力矩的计算………………………………………………… 8.6 电机额定力矩的计算…………………………………………………9·电机的校核………………………………………………………………… 9.1 主电机能力的限制…………………………………………………
摘要 在日常生活及工农业生产中，对温度的检测及控制时常显得极其重要。因此，对数字显示温度计的设计有着实际意义和广泛的应用。本文介绍一种利用单片机实现对温度只能控制及显示方案。本毕业设计主要研究的是对高精度的数字温度计的设计，继而实现对对象的测温。测温系数主要包括供电电源，数字温度传感器的数据采集电路，LED显示电路，蜂鸣报警电路，继电器控制，按键电路，单片机主板电路。高精度数字温度计的测温过程，由数字温度传感器采集所测对象的温度，并将温度传输到单片机，最终由液晶显示器显示温度值。该数字温度计测温范围在-55℃~+125℃，精度误差在±0.5℃以内，然后通过LED数码管直接显示出温度值。数字温度计完全可代替传统的水银温度计，可以在家庭以及工业中都可以应用，实用价值很高。 关键词：单片机：ds18b20：LED显示：数字温度. Abstract In our daily life and industrial and agricultural production, the detection and control of the temperature, the digital thermometer has practical significance and a wide range of applications .This article describes a programmer which use a microcontroller to achieve and display the right temperature by intelligent control .This programmer mainly consists by temperature control sensors, MCU, LED display modules circuit. The main aim of this thesis is to design high-precision digital thermometer and then realize the object temperature measurement. Temperature measurement system includes power supply, data acquisition circuit, buzzer alarm circuit, keypad circuit, board with a microcontroller circuit is the key to the whole system. The temperature process of high-precision digital thermometer, from collecting the temperature of the object by the digital temperature sensor and the temperature transmit ted to the microcontroller, and ultimately display temperature by the LED. The digital thermometer requires the high degree is positive 125and the low degree is negative 55, the error is less than 0.5, LED can read the number. This digital thermometer could
《板带轧机系统自动控制》 建设规划（2011-2016） 1、课程概况 我校轧钢专业人才培养以服务于全国钢铁工业为中心，目标是培养具有扎实专业知识、具备工艺技术、科学研究、组织管理能力、能够解决冶金工程领域实际问题的应用及应用研究型高级工程技术人才。 我校机械设计及理论学科（含轧钢专业）为国家级优秀重点学科，其轧钢实验中心为河北省重点实验室。本学科具有近50年的本科办学经验，20多年的硕士、博士研究生的培养经验，教学与科研紧密结合地方经济发展需求，具有钢铁冶金方向特色优势，在国内占有重要地位。 建国初期，我校在当时隶属于哈尔滨工业大学时就引进了多名前苏联专家开始轧钢专业的建设。作为轧钢专业的基础课，随之开设了以板厚板形自动控制为主要内容的板带轧机系统自动控制课程，至今已有近50年历史。自1958年建校以后，开始由自主培养的教师承担此课程的教学任务。 我校轧机研究所在板形板厚控制研究方向具有较高的研究水平，在国内具有重大影响，为本课程的教学奠定了良好的基础。近五年，本科研方向上承担了多项国家自然科学基金和河北省自然科学基金课题，以及20余项企业合作技术课题，取得了较大成果。 本课程组共有教师8人，平均年龄37岁。学历结构：博士6人（75%），硕士2人（25%）。职称结构：教授3人（37.5%），副教授1人（12.5%），讲师2人（25%），实验师2人（25%）。年龄结构：平均年龄37岁。40岁以上2人（25%），30岁以上6人（75%）。讲课教师6人（75%），实践教师2人（25%）。 课程负责人刘宏民老师，博士，教授，博士生导师，于1982年毕业于东北重型机械学院（燕山大学前身），1988年3月在东北重型机械学院获得博士学位。研究方向：板带轧机设计及板形控制技术。获国家科技进步二等奖1项，省部级一等奖6项，省部级二等奖3项，发表论文100余篇，出版专著2部。全国“五一”劳动奖章获得者，国家百千万人才工程人选，河北省省管优秀专家，燕赵学者。 2、存在的主要问题 （1）教学内容
温度测控仪设计 学生：XXX 指导教师：XXX 容摘要：本文主要介绍了智能温度测量仪的设计，包括硬件和软件的设计。先对该测量仪进行概括性介绍，然后介绍该测量仪在硬件设计上的主要器件：“Pt100热电阻”、AT89C51单片机和LCD显示器以及描述测量仪的总体结构原理。在本设计中，是以铂电阻PT100作为温度传感器，采用恒流测温的方法，通过单片机进行控制，用放大器、A/D 转换器进行温度信号的采集。总体来说，该设计是切实可行的。 关键词：温度 Pt100热电阻 AT89C51单片机 LCD显示器
Design of and control instrument Abstract: This paper describes the design of the intelligent temperature measuring instrument, including hardware and software design. Be the first general description of the measuring instrument, and then describes the hardware design of the measuring instrument's main device: "Pt100 thermal resistance", AT89C51 microcontroller and LCD display, and describe the principle of measuring the overall structure. In this design, as is the PT100 platinum resistance temperature sensor, temperature measurement using constant current method, through the microcontroller to control, amplifier, A/D converter for temperature signal acquisition. Overall, the design is feasible. Keywords:temperature Pt100 thermal resistance AT89C51 microcontroller LCD monitor .
【课程设计】板带轧制设计
辽宁科技大学 课程设计说明书 设计名称：板带轧制课程设计 指导教师：王振敏 学院：装备制造学院 班级：材控10.1 姓名：李天夫 日期：2013.12.19
目录1.综述 1.1热轧板带钢的生产状况 1.2热轧板带钢的新技术发展趋势 2.工艺流程及设备 2.1生产工艺流程简介 2.2主要设备及产品参数 3.整个流程的设计和计算 3.1 确定轧制方法 3.2 加热制度的确定 3.3各道次压下量的分配 3.4 粗轧各道次宽展计算 3.5根据成品板的宽度确定精轧宽度 3.6宽向所需的总的侧压量 3.7各道次宽度的计算 3.8粗轧所用时间及其温降 3.9精轧各道次速度的计算 3.10精轧各机架的温度 3.11精轧各机架的变形速度 3.12精轧单位压力及其轧制力轧制力矩的计算 4.强度校核 4.1咬入角校核 4.2轧辊强度校核 5.结束语
1.综述 1.1热轧板带钢的生产状况 热轧带钢是重要的钢材品种，对整个钢铁工业的技术进步和经济效益有着重要影响。发达国家热轧带钢产量约占热轧钢材的50%以上，并在国际市场竞争中居于领先地位。我国钢铁工业近年来产量增长较快，但高附加值产品的数量和质量较低。我国一般热轧带钢产品厚度下限是 1.8mm，但实际上只生产很少厚度小于2.0mm的热轧带钢，即使窄带钢，产品厚度一般也大于2.5mm。因此，相当一部分希望使用厚度小于2mm带钢作原料的用户，只得使用冷轧带钢。如果能开发薄规格的热轧带钢，则可代替相当一部分的冷轧带钢使用，使生产成本大为降低。 a热轧宽带钢的生产状况 国外热轧宽带钢生产的技术进步表现在以下几方面:①热带钢无头轧制技术。无头轧制技术能稳定生产宽薄带钢及超薄热轧带钢，其宽厚比可由传统热连轧的800∶1提高到1 000∶1，并能应用润滑轧制及强制冷却技术生产具有新材料性能的高新技术产品。②薄板坯连铸连轧技术。它主要有紧凑式热带钢生产工艺CSP (Compact Strip Process)、在线热带钢生产工艺 ISP (In-Line Strip Production)、灵活式薄板坯轧制工艺 FTSR (Flexible Thin Slab Rolling)和连铸直接轧制工艺CONROLL等10余种类型。德国SMS公司开发的CSP工艺已成功地轧制出厚度为0.8mm的薄带钢产品，并已经广泛应用在家用电器、建筑工业等领域；奥钢联(V AI)开发的CONROLL工艺也成功地生产出厚度0.9mm~1.0mm、表面质量极好的热轧薄带钢，可用作汽车的外露部件；美国至今已经投产的薄板坯连铸连轧生产线达百余条，生产能力53107t/年。③铁素体区轧制生产工艺。它又称相变控制轧制，是由比利时冶金研究中心于1994年开发的一项轧制新技术，当初主要目的就是用薄规格的热轧带钢取代1.0mm~2.0mm厚度范围的冷轧产品。铁素体区轧制生产工艺的发展目标是生产薄(超薄)规格优质深冲板。LTV公司的印地安那哈伯厂40%的超低碳钢产品采用铁素体区轧制生产， Arvedi公司采用铁素体区轧制生产的超薄热轧带钢已占其产量的25%。④铸轧薄带钢的CASTRIP工艺。这种工艺由美国纽柯钢铁公司、澳大利亚BHP公司和日本IHI公司联合开发， 2003为纽柯公司成功建设了世界上第一套全商业化的双辊铸轧薄带钢生产线，用来生产碳钢和不锈钢。与常规连铸和轧钢技术相比，这种工艺具有投资省、运行费用低、节能环保、废气排放少等优点。目前，这套全商业化的薄带钢双辊铸轧机可年产2.0mm以下薄规格带钢50万t。该铸轧机采用的钢包容量为110t，铸轧机双辊直径为Φ500mm，最高连铸速度为150m/min，常用连铸速度为 80m/min，出口带钢厚度为0.7mm~2.0mm，宽度为1 000mm~2 000mm。 国内热轧宽带钢生产概况如下:①传统的热带轧机。以宝钢2050mm热轧带钢轧机为例，宝钢2050mm热轧厂于1989年8月3日投产，热轧机组设计年产量为400万t。到2000年底已累计生产4446万t热轧带钢。1999年产量达到510
轧机厚度自动控制AGC系统 使 用 说 明 书 中色科技股份有限公司 装备所自动化室 二零零九年八月二十五日
目 录 第一篇 软件使用说明书 第一章 操作软件功能简介 第二章 操作界面区简介 第三章 操作使用说明 第二篇 硬件使用说明书 第一章 接口板、计算机板跨接配置图 第三篇 维护与检修 第一章 系统维护简介及维护注意事项 第二章 工程师站使用说明 第三章 检测程序的使用 第四章 常见故障判定方法 第四篇 泵站触摸屏操作说明 第五篇 常见故障的判定方法 附录： 第一章 目录 第二章 系统内部接线表 第三章 系统外部接线表 第四章 系统接线原理图 第五章 系统接口电路单元图
第一篇 软 件 说 明 书
第一章 操作软件功能简介 ．设定系统轧制参数； ．选择系统工作方式； ．系统调零； ．显示时实参数的棒棒图、馅饼图、动态曲线； ．显示系统的工作方式、状态和报警。 以下就各功能进行分述： １、在轧机靠零前操作手需根据轧制工艺，设定每道次的入口厚度、出口厚度和轧制力等参数。也可以在轧制表里事先输入，换道次时按下道次按钮，再按发送即可。 ２、操作手根据不同的轧制出口厚度，设定机架控制器和厚度控制器的工作方式，与轧制参数配合以得到较理想的厚差控制效果。 ３、在泄油状态下，操作手通过在规定状态下对调零键的操作，最终实现系统的调零或叫靠零，以便厚调系统正常工作。 ４、在轧制过程中，以棒棒图、馅饼图和动态曲线显示厚调系统的轧制速度、轧制压力、开卷张力、卷取张力、操作侧油缸位置、传动侧油缸位置、压力差和厚差等实时值。（注意：轧机压靠前操作侧油缸位置、传动侧油缸位置显示为油缸实际移动位置。轧机压靠后操作侧油缸位置、传动侧油缸位置显示的是辊缝值。）
课程设计任务书 设计题目：轧钢机轧辊辊缝调整装置-----压下装置 机械学院：机械设计制造及自动化052 设计者：秦海山（2005441453） 指导老师：陈祥伟 2008-6-25
设计说明书 设计题目：轧钢机轧辊辊缝调整装置-----压下装置 一、设计目的 此次课程设计目的主要是让同学们对轧辊机械的压下装置有进一步的了解，通过此次课程设计，让我们对整个压下机构的工作原理和一些主要零部件的结构有更深刻的认识。 二、设计内容及要求 1、制定三种方案，选择其一 2、计算压下机构驱动功率； 3、对压下机构的工作系统或零件进行机构设计及关键零件力能参数的验算 4、画出压下机构装配图或工作系统简图 5、画出关键零件的零件图（选择一个） 6、完成4000—5000字左右的设计说明书 三、设计参数 热轧带钢生产成精轧机组的轧制力设计能力为20MNM，上轧辊向调整升降速变为1mm/s，最大工作行程为20mm。电动压下是最常使用的上辊调整装置，通常包括，电动机、减速器、制动器、压下螺丝、压下螺母、压下位置指示器、球面垫块和测压仪等部件。 四、传动方案的拟定及说明 在设计中选择压下装置的电动机和减速器配置方案是十分重要的。因为在设计压下机构时，不仅应满足压下的工艺要求（压下速度、加速度、压下能力及压下螺丝的调整方式等），而且还应考虑其他因素，如：电动机、减速机能否布置得开；换辊、检修导卫和处理事故时，吊车吊钩能进入；检修是否方便等。 四辊板带轧机的电动压下大多采用圆柱齿轮-蜗轮副传动或两级蜗轮副传动的形式。这两种传动形式可以有多种配置方案。图1示出了三种配置方案。其中配置方案3是电动机直接传动的（只用在小型板带轧机上）；配置方案1和配置方案2是圆柱齿轮-蜗轮副传动。 四、对压下装置的要求是：1、采用惯性较小的传动系统，以便频繁地启动，制动；2、 有较高的传动效率和工作可靠性；3、必须有克服压下螺丝阻塞事故（“坐辊”或“卡钢”）的措施。 电动压下装置配置方案简图如下：
题目基于51单片机智能温度控制器设计与实 现 本题目要求设计者以智能温度控制器为对象，完成硬件系 统和软件设计并实现其功能。 1.熟悉任务，分析课题要求，熟悉温度控制器的原理, 进行方案设计； 2.熟悉硬件设计技术基础、单片机应用系统设计要领， 根据本课题的特点选择相应器件； 3.搜集素材，优选素材，整理素材； 4.完成所硬件电路的装配和调试，编写程序实现其功 能； 5.撰写毕业设计论文。 6.参加毕业设计论文答辩。
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可
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学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和
电气控制与PLC 课程设计 题目: 全自动洗衣机梯形图控制系统设计 院系名称：机电工程学院 专业班级：09机械电子工程 学生姓名： 学号： 指导教师：xx 设计地点：xxx 设计时间：xxxx
目录 1 引言 0 1.1 系统背景描述 0 1.2 系统控制要求 (1) 2. 系统设计方案 (2) 2.1 系统功能描述 (2) 2.2 方案的论证 (3) 2.3确定控制方案 (4) 3 硬件电路设计 (5) 3.1 PLC选型 (5) 3.2 水位传感器的选择 (5) 3.3 接触器的选择 (6) 3.4 继电器的选择 (6) 3.5 进水阀的选择 (7) 3.6 排水阀的选择 (8) 3.7 电动机的选择 (8) 3.8 I/O点分配 (9) 3.9 I/O接线图 (10) 4软件设计 (11) 4.1 控制方案 (11) 4.2 全自动洗衣机控制程序流程图 (12) 4.3全自动洗衣机步进梯形图 (13) 4.4 中间变量的记录 (14) 4.5 系统调试 (15) 设计心得 (16) 参考文献 (17) 附录指令表视图 (18)
1 引言 1.1 系统背景描述 从古到今，洗衣服都是一项难于逃避的家务劳动，而在洗衣机出现以前，对于许多人而言，它并不像田园诗描绘的那样充满乐趣，手搓、棒击、冲刷、甩打……这些不断重复的简单的体力劳动，留给人的感受常常是：辛苦劳累。 1874年，“手洗时代”受到了前所未有的挑战——有人发明了木制手摇洗衣机。发明者是美国人比尔·布莱克斯。布莱克斯的洗衣机构造极为简单，是在木筒里装上6块叶片，用手柄和齿轮传动，使衣服在筒内翻转，从而达到“净衣”的目的。这套装置的问世，让那些为提高生活效率而冥思苦想的人士大受启发，洗衣机的改进过程开始大大加快。 1880年，美国又出现了蒸汽洗衣机，蒸汽动力开始取代人力。 之后，水力洗衣机、内燃机洗衣机也相继出现。到1911年，美国试制成功世界上第一台电动洗衣机。电动洗衣机的问世，标志着人类家务劳动自动化的开端。 电动洗衣机几经完善，在1922年迎来一种崭新的洗衣方式“搅拌式”。搅拌式洗衣机由美国玛依塔格公司研制成功。这种洗衣机是在筒中心装上一个立轴，在立轴下端装有搅拌翼，电动机带动立轴，进行周期性的正反摆动，使衣物和水流不断翻滚，相互摩擦，以此涤荡污垢。搅拌式洗衣机结构科学合理，受到人们的普遍欢迎。不过10年之后，美国本德克斯航空公司宣布，他们研制成功第一台前装式滚筒洗衣机，洗涤、漂洗、脱水在同一个滚筒内完成。这意味着电动洗衣机的型式跃上一个新台阶，朝自动化又前进了一大步！直至今日，滚筒式洗衣机在欧美国家仍得到广泛应用。 随着工业化的加速，世界各国也加快了洗衣机研制的步伐。首先由英国研制并推出了一种喷流式洗衣机，它是靠筒体一侧的运转波轮产生的强烈涡流，使衣物和洗涤液一起在筒内不断翻滚，洗净衣物。1955年，在引进英国喷流式洗衣机的基础之上，日本研制出独具风格、并流行至今的波轮式洗衣机。至此，波轮式、滚筒式、搅拌式在洗衣机生产领域三分天下的局面初步形成。
信电学院 课程设计说明书（2014/2015学年第二学期） 课程名称：可编程控制器课程设计 题目：轧钢机电气控制系统设计 专业班级： 学生姓名： 学号： 指导老师： 设计周数： 设计成绩： 2015年7月9日
目录 1、课程设计目的 (2) 2、课程设计内容 (2) 2.1可编程控制器概述 (2) 2.2课程设计正文 (2) 2.3轧钢机电气控制模版 (3) 2.3.1轧钢机简介 (3) 2.3.2热金属探测仪 (3) 2.3.3液压系统 (4) 2.3.4电机正反转 (4) 2.4 设备选择 (4) 2.5 系统的I/O口配置 (5) 2.6梯形图程序设计 (5) 2.7程序流程图 (9) 3、课程设计总结 (10) 4、参考文献 (11)
1、课程设计目的 本次课程设计的主要任务如下： 1）了解普通轧钢机的结构和工作过程。 2）弄清有哪些信号需要检测，写明各路检测信号到PLC的输入通道，包括传感器的原理、连接方法、信号种类、信号调理电路、引入PLC的接线以及PLC中的编址。 3）弄清有哪些执行机构，写明从PLC到各执行机构的各输出通道，包括各执行机构的种类和工作机理，驱动电路的构成，PLC输出信号的种类和地址。 4）绘制出轧钢机电控系统的电路原理图，编制I/O地址分配表。 5）编制PLC的程序，结合实验室设备完成系统调试，在实验室手动仿真模型上仿真轧钢机工作过程的控制。 2、课程设计内容 2.1可编程控制器概述 可编程控制器是一种数字运算操作的电子装置，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程库的存储器，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指令，并通过数字式或模拟式的输入和输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关的外围设备都应按易于与工业控制系统连成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。可编程控制器简称PLC，是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术而发展起来的一种新型、通用的自动控制装置。 2.2课程设计正文 （1）按下启动按钮，上下两轧辊电机（主拖动电机，M1）起动运转，轧制方向为从右向左轧制。左右侧轧道电机（M2和M3）启动逆时针运转，向左输送。（2）设备启动5秒后，PLC检测有无等待的轧件，即S1是否有效。若无轧件则一直等待。S1有效信号到来后，PLC通过某一路开出控制电磁铁动作，打开轧件挡板，让轧件进入轧机的右侧轨道。（3）待轧件完全进入后（设需时4秒），释放电磁铁，关闭轧件挡板。（4）轧件在右侧辊道推动下进入轧辊下轧制，轧辊间有热金属探测仪给出正在轧制的信号，由S2仿真，高电平表示正在轧制。（5）S2由高电平变为低电平表示轧件已经通过轧辊。轧件通过轧辊后PLC控制两侧辊道停止，电磁液压阀Y2动作使左侧辊道翘起。（6）1秒后启动左侧辊道向右输送。这时由安装在上轧辊上方的另一个热金属探测仪给出轧件通过的信号，由另一个手动开关S3仿真。（7）S3由高电平变为低电平表示轧件已经完全回到了轧辊右侧。PLC断开电磁阀Y2电源，并停止左侧辊道运转。（8）1秒钟后左侧辊道放平，启动左右侧辊道电机向左输送，开始下一次轧制。（9）重复（4）-（8）完成第二次轧制，并准备好第三次轧制。（10）三次轧制完成后，即热金属探测仪输出由高电平变为低电平后，左侧辊道继续向左输送3秒钟，把轧件送出轧机。结束该轧件的轧制过程。（11）回到第二步但不需要5秒的延时。（12）按下停止按钮结束工作。
引言 温度是工业生产中常见的被控参数之一。从食品生产到化工生产，从燃料生产到钢铁生产等等，无不涉及到对温度的控制，可见，温度控制在工业生产中占据着非常重要的地位，而且随着工业生产的现代化，对温度控制的速度和精度也会越来越高。近年来，温度控制领域发生了很大的变化，工业生产中对温度的控制不再局限于近距离或者直接的控制，而是需要进行远距离的控制，这就产生了远程温度控制。 远程温度控制的通信方式有多种，如通过网络，无线电等等。每一种方式都有其优点和缺点。利用无线电通信，方便、灵活，而且经济。它不需要像网络控制耗费巨大的通信资源，也不受网络速度的影响。 在温度控制的方法上，传统的控制方法(包括经典控制和现代控制)在处理具有非线形或不精确特性的被控对象时十分困难。而温度系统为大滞后系统，较大的纯滞后可引起系统不稳定。 在温度采集方法上，通常是利用热电偶把热化为电信号，再通过A/D转换得到温度值。这种方法速度慢，而且精度不是很高。综合上面的考虑以及自己的爱好，设计了基于无线电通信的远程温度控制系统。本文详细的介绍了系统的硬件设计，软件设计，以及调试等，希望它能给初级电子制作爱好者带来一些无线电通信和温度控制的基本常识，以及应该注意的一些事项。 1、温度控制的发展及意义 在人类的生活环境中，温度扮演着极其重要的角色。无论你生活在哪里，从事什么工作，无时无刻不在与温度打着交道。自18世纪工业革命以来，工业发展对是否能掌握温度有着绝对的联系。在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等等行业，可以说几乎%80的工业部门都不得不考虑着温度的因素。 现代工业设计、工程建设及日常生活中常常需要用到温度控制,早期温度控制主要应用于工厂中，例如钢铁的水溶温度，不同等级的钢铁要通过不同温度的铁水来实现，这样就可能有效的利用温度控制来掌握所需要的产品了。在现代社会中，温度控制不仅应用在工厂生产方面，其作用也体现到了各个方面，随着人们生活质量的提高，酒店厂房及家庭生活中都会见到温度控制的影子，温度控制将更好的服务于社会。 2 总体设计与可行性分析 2.1 设计任务 1、利用所学的知识设计远程温度控制系统。电烤箱温度可在一定范围内由人工设定，温度信号检测方案自行确定，用单片机采用PID控制算法实现温度实时控制，静态误差1度，超调量〈2.5%，系统温度调节时间ts〈4分钟。控制输出采用脉冲移相触发可控硅来调节加热有效功率。控制温度范围室温--125℃，用十进制数码显示箱内的温度。
plc课程设计总结6篇 plc课程设计总结plc课程设计总结（一）： 和学别的学科一样，在学完plc理论课程后我们做了课程设计，此次设计以分组的方式进行，每组有一个题目。我们做的是机械手臂的plc控制系统。由于平时大家都是学理论，没有过实际开发设计的经验，拿到的时候都不明白怎样做。但透过各方面的查资料并学习。我们基本学会了plc设计的步聚和基本方法。分组工作的方式给了我与同学合作的机会，提高了与人合作的意识与潜力。 透过这次设计实践。我学会了plc的基本编程方法，对plc的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对明白的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序与到plc中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相贴合。能过解决一个个在调试中出现的问题，我们对plc的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。 透过合作，我们的合作意识得到加强。合作潜力得到提高。上大学后，很多同学都没有过深入的交流，在设计的过程中，我们用了分工与合作的方式，每个人互责必须的部分，同时在必须的阶段共同讨论，以解决分工中个人不能解决的
问题，在交流中大家用心发言，和提出意见，同时我们还向别的同学请教。在此过程中，每个人都想自己的方案得到实现，用心向同学说明自己的想法。能过比较选出最好的方案。在这过程也提高了我们的表过潜力。 透过此次课设，让我了解了plc梯形图、指令表、顺序功能图有了更好的了解，也让我了解了关于plc设计原理。有很多设计理念于实际，从中找出最适合的设计方法。 虽然本次课程设计是要求自己独立完成，但是，彼此还是脱离不了群众的力量，遇到问题和同学互相讨论交流。多和同学讨论。我们在做课程设计的过程中要不停的讨论问题，这样，我们能够尽可能的统一思想，这样就不会使自己在做的过程中没有方向，并且这样也是为了方便最后设计和在一齐。讨论不仅仅是一些思想的问题，还能够深入的讨论一些技术上的问题，这样能够使自己的处理问题要快一些，少走弯路。多改变自己设计的方法，在设计的过程中最好要不停的改善自己解决问题的方法，这样能够方便自己解决问题在设计的过程中我们还得到了老师的帮忙与意见。在学习的过程中，不是每一个问题都能自己解决，向老师请教或向同学讨论是一个很好的方法，不是有句话叫做思而不学者殆。做事要学思结合。 plc课程设计总结（二）： 和学别的学科一样，在学完plc理论课程后我们做了课