附件1：课程设计题目轧钢机控制学院物流工程学院专业物流工程班级物流1202班姓名余永强指导教师于蒙2015 年7 月 6 日附件2：课程设计任务书学生姓名：余永强专业班级：物流1202班指导教师：于蒙工作单位：武汉理工大学题目: 轧钢机控制初始条件：1.PLC型号：西门子公司S7系列，S7-3002.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。

要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）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。

时间安排：2015.6.23-2015.6.24 布置任务，阅读指导书2015.6.24-2015.6.28 编制I/O地址分配表，PLC外部接线图2015.6.28-2015.7.2 绘制主电路，编写PLC控制程序2015.7.2-2015.7.3 答辩指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日本科生课程设计成绩评定表指导教师签字：2015年07月06 日轧钢机控制摘要自从1969年美国DEC公司研制出世界上第一台可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller：PLC）以来，经过三十多年的发展与实践，其功能和性能已经有了很大提高，从当初用于逻辑控制和顺序控制领域扩展到运动控制和过程控制领域。

可编程逻辑控制器（PLC）也改称为可编程控制器（Programmable Controller：PC）,由于个人计算机也简称PC，为了避免混淆，可编程控制器仍然被称为PLC。

本设计是基于PLC的轧钢机控制系统。

使用型号为西门子公司S7系列的S7-300的PLC。

实现在轧制中前进、后退、锻压的往复运动过程。

当按下启动按钮，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。

并通过I/O地址的分配，实现PLC与控制路线的接口连接，经过调试仿真，达到设计要求。

关键词：PLC目录1PLC概述 (3)1.1PLC历史 (3)1.2PLC基本结构 (4)1.3PLC的工作原理 (5)1.4PLC的特点 (5)1.5PLC的功能 (6)2轧钢机控制设计 (7)2.1设计任务 (7)2.2设计要求 (7)3系统硬件设计 (8)3.1总体设计 (8)3.2主电机回路 (8)3.3PLC轧钢机I/O分配表 (9)3.4PLC轧钢机I/O外部接线图 (9)4系统软件设计 (10)4.1程序流程图 (10)4.2LAD程序设计 (11)5系统组态及调试 (14)5.1硬件组态 (14)5.2仿真调试 (15)5.3联机调试 (18)6小结 (21)参考文献 (22)1PLC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。

1.1PLC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。

1.2 PLC 基本结构图1.1 PLC 基本结构图（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。

按 钮 选择开关 电 源 限位开关1.3PLC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。

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。

1.4PLC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。

1.5PLC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。