环形炉电器控制系统设计.doc

常州工程职业技术学院 毕业综合课题（设计、论文） （2010届） 题目： 环型炉电气控制系统设计 学生： 任昊 系部： 自动化技术系 专业班级： 自动化0721 指导教师： 刘华扬 专业技术职务： 高级工程师 摘 要 随着科技技术的不断发展，对生产工艺的要求不断提高，电气控制技术经历了从手动到自动、从简单到复杂、从单一到多功能、从硬件控制到软件控制的不断变革，可编程控制器PLC随之问世。 在PLC诞生之前，工业控制设备的主流品种是以继电器、接触器为主体的控制装置。通过继电器、接触器、位置开关保护电器及其他控制元件的线路连接，可以实现一定的控制逻辑，从而实现了生产设备的各种操作控制，这种由导线连接决定器件间逻辑关系的控制方式称为接线逻辑。 采用了接线逻辑的控制系统操作方法简单、工作稳定、成本低廉，被广泛应用。手动控制逐步过渡到了自动控制。 随着工业自动化程度的不断提高，采用接线逻辑控制方式的工业控制系统的缺陷不断地暴露出来。首先是复杂的系统使用成百上千个各种各样的继电器，成千上万根导线连接得密如蛛网，只要有一个电器，一根导线出现故障，系统就不能正常工作，这就大大降低了这种接线系统的可靠性。其次是这种系统的维修及改造很不容易，特别是技术改造。电子技术的发展为人们发明一种以存储逻辑代替接线逻辑的工业控制设备创造了条件，这种设备便是PLC。 PLC以微处理器处理技术为核心，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术，以软件手段实现各种控制功能，形成一套以继电器梯形图为基础的形象编程语言和模块化的软件结构，避免了接线逻辑的不足。 本文将以江苏常宝钢管公司无缝钢管生产线环形炉的电器控制系统的设计为课题来论述PLC的工业应用。论文内容包括了对环形炉原理及其在整个工艺流程中的作用的简单讲解、三菱PLC的介绍及选型、工艺控制要求的分析、硬件的设置、软件的设计、所用到的指令的讲解、I/O的分配等。 关键字：PLC 环形炉 自动控制 目录 第1章 绪论 1 1.1课题背景 1 1.2环形炉PLC控制系统的研究意义 2 第2章 PLC可编程控制器简介 4 2.1 PLC可编程控制器的定义 4 2.2 PLC的硬件结构 4 2.3PLC的工作原理 5 2.4主要功能 6 2.5可编程控制器特点 8 2.6可编程控制技术的发展趋势 8 第3章 系统设计 10 3.1系统控制对象介绍 10 3.1.1环形炉简介 10 3.1.2环形炉结构及辅助设备 10 3.2系统控制要求分析 13 3.2.1总体分析 13 3.2.2 操作设计 14 3.3系统硬件设计 15 3.3.1输入端 15 3.3.2输出端 15 3.3.3 PLC控制器选型 16 3.3.4系统框图 17 3.3.5 I\O分配表 17 3.3.6 PLC外部接线图 19 3.3.7操作面板设计 20 3.3.8装出料机械手电动机控制电路 20 3.3.9推头液动回路设计 21 3.3.12机械手气动回路设计 22 3.4系统程序设计 23 3.4.1 IST指令简介 23 3.4.2程序流程图 25 3.4.3控制梯形图 27 第4章 结论 31 致谢 32 参考文献 32  第1章 绪论 1.1课题背景 随着社会的不断发展，市场的竞争越来越激烈，热轧无缝钢管生产成本的降低已经与钢铁企业的生存息息相关。由于热轧无缝钢管的生产规格、品种、钢种较多，轧管机组对管坯加热温度均匀性要求较高，所以环形加热炉是保证机组生产出优质无缝钢管的关键设备。环形炉加热是加热炉中的一种，是将连铸钢坯从室温加热到1280℃以上，供轧管机组对其进行后续加工的加热设备。与其它炉相比，环形炉具有占地少、低能耗和适应性强的特点，特别适合热轧钢管厂的生产要求。炉底机械是环形炉的主要设备。炉底机械用以支撑并带动由装料机送入的冷坯并使其在炉内旋转加热到一定的温度。在冶金行业中，人力及能源消耗的大户是加热炉，改善加热炉和送取料机的控制方式以成为提高资源利用效率的最主要途径。 继电器逻辑控制柜是PLC 诞生之前最广泛使用的一种顺序控制器，即通过继电器控制线圈之间的硬连线来实现某种顺序控制逻辑。但是由于继电器控制柜的控制逻辑是由硬连线决定的，所以要改变其控制逻辑就必须改变其硬连线。改变硬连线需要设备停产，而且时间较长。显然由于工业的变革， 在生产制造方面，这种传统的方法已无法满足人们的需要。1968年，美国通用汽车公司(GM 公司)为了适应汽车型号不断更新的趋势，试图研制一种能尽量减少因汽车型号变动而重新设计汽车装配线上各种继电器控制线路的方法，从而降低生产成本，缩短产品开发周期，并提出了著名