内容发布更新时间 : 2024/5/8 4:58:59星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

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PLC在输入采样阶段：首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入，并将其写入各对应的输入状态寄存器中，即刷新输入。随即关闭输入端口，进入程序执行阶段。

PLC在程序执行阶段：按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令，经相应的运算和处理后，其结果再写入输出状态寄存器中，输出状态寄存器中所有的内容随着程序的执行而改变。输出刷新阶段：当所有指令执行完毕，输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中，并通过一定的方式（继电器、晶体管或晶闸管）输出，驱动相应输出设备工作。

1.4 PLC的特点

（1）结构形式多样，模块化组合灵活。有固定式适于小型系统或机床，组合式适于集控制系统。最少的PLC只有6点，而AB的ControlLogix系统的容量达128000点。

（2）可靠性高。PLC的MTBF一般在40000～50000h以上，有的在10-20万h，且均有完善的自诊断功能。

（3）编程方便。控制具有极大灵活性。PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。

（4）功能强大。PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。

（5）适应工业环境。适应高温、振动、冲击和粉尘等恶劣环境以及电磁干扰环境。

（6）安装、维修简单。与DCS相比，价格低。PLC用存储逻辑代替接线逻

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辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。

1.5 PLC的功能

（1）控制功能。包括顺序控制、逻辑控制、定时、计数等。 （2）数据采集与输出。

（3）输入/输出接口调理功能。具有A/D、D/A转换功能，通过I/O模块完成对模拟量的控制和调节，具有温度、运动等测量接口。

（4）数据处理功能。包括基本数学运算、比较、对字节的运算、PID运算、滤波等。

（5）支持人机界面功能。提供操作者以监视机器/过程工作必需的信息。允许操作者和PC系统与其应用程序相互作用，以便作决策和调整，实现工业计算机的分散和集中操作与监视系统。

（6）通信、联网功能。现代PLC大多数都采用了通信、网络技术，有RS232或RS485接口，可进行远程I/O控制，多台 PLC可彼此间联网、通信，外部器件与一台或多台可编程控制器的信号处理单元之间，实现程序和数据交换，如程序转移、数据文档转移、监视和诊断。

（7）编程、调试等，并且大部分支持在线编程。

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2.轧钢机控制设计

2.1轧钢机介绍及发展

轧钢机，据说在14世纪欧洲就有轧机，但记载的是1480年意大利人达’芬h型连轧钢机。1553年法国人不律列尔（Brulier）轧制出金和银板材，用以制造金币。此后在西班 牙，比利时和英国相继出现轧机。1728年英国设计的生产棒材用的轧机。 十九世纪中叶，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年美国开始用三辊式的型材轧机（图2 最初的三辊式侧视图），并用蒸汽机传动的升降台实现机械化。 1859年制造了第一台连轧机。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。 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 115 米的线材轧机﹑全连续式带材冷轧机﹑ 5500 毫米宽厚板轧机和连续式 H 型钢轧机等一系列先进设备。 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。

2.2 设计任务

某轧钢机的模拟控制如图1所示。图中S1为检测传送带上有无钢板传感器，S2为检测传送带上钢板是否到位传感器。M1、M2为传送带电动机；M3F和M3R为传送带电动机M3的正转和反转指示灯；Y1为锻压机。

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图2.1 轧钢机控制

按下启动按钮，M1、M2运行，待加工钢板存储区中的钢板自动往传送带上运送。若S1检测到有钢板在传送带上时，M3电动机正转，指示灯M3F亮。当传送带上的钢板已过S1检测信号且S2检测到钢板到位时，电磁阀YV动作，M3电动机反转，指示灯M3R亮。Y1锻压机向钢板冲压一次，S2信号消失。当S1再次检测到有信号时，M3电动机正转，如此重复3次，停机1分钟，将已加工好的钢板放入加工后钢板存储区。 2.2 设计要求

（1）PLC型号：西门子公司S7系列，S7-300

（2）编程环境：SIMATIC Manager /Step7 V5.4或更高版本

（3）根据控制要求分配PLC I/O地址，画出PLC与控制对象的接线图，设计控制流程，按照模块化的方式设计程序，既可以采用LAD编程，也可以采用STL编程，还可以采用组合方式编程。

（4）编写的需要输入PLC，调试通过

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3．系统硬件设计

根据控制要求，本设计有2个检测信号，S1用于检测待加工钢板是否已在传输带上，S2用于检测待加工钢板是否到达加工点。S1有效时，M1、M2工作，M3正转。S2有效时，M3反转，Y1动作。轧钢机需要重复三次，停机一分钟，将加工好的钢板放入加工后钢板存储区，因此需要计数器和定时器，并且计数达到预定值后还要复位。

3.1 总体设计

图3.1 PLC控制

3.2 主电机回路

根据要求画出的主控制线路图,其中FR热继电器用于电动机的过载保护，断相及电流不平衡运行保护。FU熔断器起电机主回路短路保护作用。

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