基于plc自动轧钢机控制设计毕业论文

基于plc自动轧钢机控制设计毕业论文内容摘要：

—— 成品 —— 横移 —— 锯切 —— 冷床 —— 描号 —— 搜集 —— 打捆 —— 过磅 —— 入库（打标牌、贴标 5 签） —— 码垛 —— 发车 . 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 2020 年已达 万吨，镀锡板在 2020 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 : 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 6 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。 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。 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。 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。 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 7 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[。 8 第二章 可编程控制器 PLC 的由来和定义 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。 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。 可编程序控制器的发展历程及问题和解决对策 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 9 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 10 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[。 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 11 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。