轧钢机生产流水线控制系统的设计
【】随着社会的发展，时代的进步，工业4.0时代的到来，信息化自动化产业的飞速发展，在这样一个时代背景下，轧钢机生产流水线就越来越多地出现在工业生产中，代替了人的劳动。PLC作为一种可编程控制器，它的使用操作非常简单，十分方便学习和应用，本文就将采用这一工具对这一轧钢机生产流水线控制系统进行设计和分析。本次设计我将以轧钢机生产流水线的生产过程为例。该程序是由PLC控制的钢材加载、传输、拉伸、入库。在轧钢机的设计中，介绍了其硬件的搭建、软件程序的编写。在程序中使用了大量置复位比较指令来操作轧钢机，摒弃了传统的传感器，采用光栅来对钢材进行检测是否到位。经过拉缸装置拉伸，使得钢材拉伸完成，之后传输至库房入库。
目 录
引言 1
一、轧钢机简介 2
（一）轧钢机的定义 2
（二）轧钢机的标称 2
（三）轧钢机的用途 2
（四）小型轧钢机的主机列 3
（五）轧钢机的总体布局 4
二、轧钢机轧辊的介绍 5
（一）轧钢机轧辊的工作特点 5
（二）轧钢机轧辊的分类 5
三、轧钢机中传感器基本介绍 6
（一）光栅传感器 6
（二）电容传感器 7
(三)行程开关 8
四、控制系统简介 8
（一）PLC的介绍及选型 8
（二） 安川A1000变频器介绍 10
五、PLC控制设计 12
（一）控制要求 12
（二） 梯形图分析 13
（三）调试过程及结果 17
六、设备状况及解决方法 17
（一）密封和漏油问题 17
（二）齿轮机座的润滑 18
（三）其他问题 18
总结 19
参考文献 20
致谢 21
引言
本篇设计的轧钢机已经在许多企业得到认可并投入使用了，许多企业在使用钢材时候会需要不同长度、不同粗细的钢材，我们将以轧钢机生产流水线的生产过程为研究实例，在了解其硬件设备的基础上，分析其PLC程序，更好地了解器件。经过轧钢机拉伸出来的钢材，可以很好的满足企
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
业对钢材的需求。企业通过使用轧钢机，将生产出高质量、优品质、多品种的好钢材，从而进一步满足企业的多样需求。
目前各种类型的轧钢机有很多种功能，例如开胚、型钢、型材、带钢等。本文介绍的轧钢机属于型钢系列的轧钢机，其控制系统采用了PLC作为其控制方式，着重介绍的其机械设备，硬件组成，程序设计，问题调试等。本设备使用的控制系统采三菱FX3U系列的PLC，系统相对简单，便于理解，此前我们在学校也学习过，对此非常了解熟悉易于上手，十分适合我们这个电气自动化专业的学生学习并研究。
一、轧钢机简介
（一）轧钢机的定义
轧钢机又称为轧机，一般将加工在旋转辊之间的物料所产生的压力由轧制机的塑性变形称为轧机，这是一个简单的定义。在大多数情况下，轧钢生产过程要经过几次滚动，还完成了一系列辅助工序，如从仓库到原料的加热，轧制，车削，切割，印刷，轧件收集、卷取成卷等。
一个工件的整个过程由各种机械过程和按单元顺序来完成的单元，或机械系统称为轧制机械或轧机。轧钢机是由若干台工作机组成，这些单元和轧制过程的数量转化为生产力来适应，因此为了使轧机和轧辊能够有效地工作，需要安装一个过程管道机械装置。
轧机是使旋转辊中金属变形的机器的一部分。主设备按一定形式布置在工作线上被称为轧机的主柱。用于执行其他过程的机械装置称为辅助机器。本文设计的轧钢机实物图如下图11所示。
图11 设备实物图
（二）轧钢机的标称
截面尺寸规格与轧机有关，所以初轧机的类是以其轧钢公称直径的大小来分类。小型轧机的公称直径为180450mm。
（三）轧钢机的用途
有两种类型的厂：冷轧和热轧，其中冷轧如图12所示，热轧主要用于开启和钢的生产。冷轧主要用于成品轧制、轧制钢材，代表性冷轧带钢产品金属镀层板（包括镀锡板、镀锌板等）、深冲板（带钢板最多）、电工硅钢片、不锈钢及涂钢板。它也促进了冷轧厂设备技术和控制技术向更高的方向发展。圆25 50毫米，20 40毫米方钢筋。其结构的特点为：
1.三辊式工作机，主电机不可逆，在中下辊与钢辊交替，实现多道次。
2.由于滚筒的旋转和转速不能逆转，可用于高速交流电机和低成本的齿轮减速器。考虑到第一框架件短，滚动负载的数量是不平衡的，以平衡电气负载和减少与飞轮的减速器和电动机之间的电容量。
3.大多数300型钢轧机和轧制钢坯是必需的，轧机需要强大的能力，以及刚性强，因为经常需要改变品种，轧辊结构应考虑配合轧钢机来设计选择。
4.为了便于换辊，三个机座的轧辊都采用梅花接轴连接。
图12 冷轧装置
（四）小型轧钢机的主机列
1.工作基础：
轧机的执行机构工作台，由滚子轴承和滚轮调节机构和滚轮导向装置的平衡机构组成，引导工件进入滚辊，框架和支撑架和座椅框架工作由轨道部件和机构固定在地面上的底座组成。
2.传动装置：
联轴器：联轴器包括电机联轴器和主联轴器，电机联轴器用来连接电动机与减速器的主动齿轮轴；而主联轴器是用来驱动轴减速器和车轮架，由于驱动齿轮扭矩的人字齿轮减速器。
减速器的一个重要条件，为了确定减速器是否用于比较减速器和摩擦损失比低速电机和高速电机的摩擦差，一般来说，当电机转速低于200 250转/分钟时。小轧机速度小于200转。采用减速器时，对这些减速器相应的辊速度为200250次/分，40 50转/分钟，10 15转。
连接轴：由轴连接的轧机齿轮箱、电机、减速器或电动机。本设计采用辊式磨机的布置设计。轧机的连接轴上设有万向节轴、梅花节轴、连接轴和齿轮轴。轧机中常用的花键轴轧机。
飞轮：它是通过滚轮和滚轮空转，带动蓄能器平衡负载传递；既有滚轮空转，又有飞轮加速，节省能源；并通过工件，飞轮齿轮。释放能量帮助滚动。
3.电机的选择：
轧机电机选型与轧机系统紧密相连。设计采用的不可逆轧机工作系统设计，和两个工作系统如图13所示。在这个系统中，滚子在每个滚子方向上的旋转速度是可变的。
图13 轧机的工作制度
（五）轧钢机的总体布局
轧机的主要设备由一系列主要部件组成。轧机的总体布局基本上与主机相同：
主机列三个基本部分组成，主电机，传动机械，工作机座。在齿轮机座与减速器之间是用飞轮连接。在齿轮减速器和安全联轴器。除了上述介绍的安全的轴外，在主列中介绍的，是安全联轴器。安全联轴器：一般与飞轮的轧机，有安全联轴器。工作底座由工作机座和辊机架构成，整体结构原理图如图14所示：其中1台是主电机2是联轴器、3减速机、4安全联轴器、齿轮箱为5，6是梅花万向联轴器，7是工作基准，8花键轴。轧钢机抓钢冷却部分如下图15所示。轧钢机拉伸移动部分如图16所示。
目 录
引言 1
一、轧钢机简介 2
（一）轧钢机的定义 2
（二）轧钢机的标称 2
（三）轧钢机的用途 2
（四）小型轧钢机的主机列 3
（五）轧钢机的总体布局 4
二、轧钢机轧辊的介绍 5
（一）轧钢机轧辊的工作特点 5
（二）轧钢机轧辊的分类 5
三、轧钢机中传感器基本介绍 6
（一）光栅传感器 6
（二）电容传感器 7
(三)行程开关 8
四、控制系统简介 8
（一）PLC的介绍及选型 8
（二） 安川A1000变频器介绍 10
五、PLC控制设计 12
（一）控制要求 12
（二） 梯形图分析 13
（三）调试过程及结果 17
六、设备状况及解决方法 17
（一）密封和漏油问题 17
（二）齿轮机座的润滑 18
（三）其他问题 18
总结 19
参考文献 20
致谢 21
引言
本篇设计的轧钢机已经在许多企业得到认可并投入使用了，许多企业在使用钢材时候会需要不同长度、不同粗细的钢材，我们将以轧钢机生产流水线的生产过程为研究实例，在了解其硬件设备的基础上，分析其PLC程序，更好地了解器件。经过轧钢机拉伸出来的钢材，可以很好的满足企
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
业对钢材的需求。企业通过使用轧钢机，将生产出高质量、优品质、多品种的好钢材，从而进一步满足企业的多样需求。
目前各种类型的轧钢机有很多种功能，例如开胚、型钢、型材、带钢等。本文介绍的轧钢机属于型钢系列的轧钢机，其控制系统采用了PLC作为其控制方式，着重介绍的其机械设备，硬件组成，程序设计，问题调试等。本设备使用的控制系统采三菱FX3U系列的PLC，系统相对简单，便于理解，此前我们在学校也学习过，对此非常了解熟悉易于上手，十分适合我们这个电气自动化专业的学生学习并研究。
一、轧钢机简介
（一）轧钢机的定义
轧钢机又称为轧机，一般将加工在旋转辊之间的物料所产生的压力由轧制机的塑性变形称为轧机，这是一个简单的定义。在大多数情况下，轧钢生产过程要经过几次滚动，还完成了一系列辅助工序，如从仓库到原料的加热，轧制，车削，切割，印刷，轧件收集、卷取成卷等。
一个工件的整个过程由各种机械过程和按单元顺序来完成的单元，或机械系统称为轧制机械或轧机。轧钢机是由若干台工作机组成，这些单元和轧制过程的数量转化为生产力来适应，因此为了使轧机和轧辊能够有效地工作，需要安装一个过程管道机械装置。
轧机是使旋转辊中金属变形的机器的一部分。主设备按一定形式布置在工作线上被称为轧机的主柱。用于执行其他过程的机械装置称为辅助机器。本文设计的轧钢机实物图如下图11所示。
图11 设备实物图
（二）轧钢机的标称
截面尺寸规格与轧机有关，所以初轧机的类是以其轧钢公称直径的大小来分类。小型轧机的公称直径为180450mm。
（三）轧钢机的用途
有两种类型的厂：冷轧和热轧，其中冷轧如图12所示，热轧主要用于开启和钢的生产。冷轧主要用于成品轧制、轧制钢材，代表性冷轧带钢产品金属镀层板（包括镀锡板、镀锌板等）、深冲板（带钢板最多）、电工硅钢片、不锈钢及涂钢板。它也促进了冷轧厂设备技术和控制技术向更高的方向发展。圆25 50毫米，20 40毫米方钢筋。其结构的特点为：
1.三辊式工作机，主电机不可逆，在中下辊与钢辊交替，实现多道次。
2.由于滚筒的旋转和转速不能逆转，可用于高速交流电机和低成本的齿轮减速器。考虑到第一框架件短，滚动负载的数量是不平衡的，以平衡电气负载和减少与飞轮的减速器和电动机之间的电容量。
3.大多数300型钢轧机和轧制钢坯是必需的，轧机需要强大的能力，以及刚性强，因为经常需要改变品种，轧辊结构应考虑配合轧钢机来设计选择。
4.为了便于换辊，三个机座的轧辊都采用梅花接轴连接。
图12 冷轧装置
（四）小型轧钢机的主机列
1.工作基础：
轧机的执行机构工作台，由滚子轴承和滚轮调节机构和滚轮导向装置的平衡机构组成，引导工件进入滚辊，框架和支撑架和座椅框架工作由轨道部件和机构固定在地面上的底座组成。
2.传动装置：
联轴器：联轴器包括电机联轴器和主联轴器，电机联轴器用来连接电动机与减速器的主动齿轮轴；而主联轴器是用来驱动轴减速器和车轮架，由于驱动齿轮扭矩的人字齿轮减速器。
减速器的一个重要条件，为了确定减速器是否用于比较减速器和摩擦损失比低速电机和高速电机的摩擦差，一般来说，当电机转速低于200 250转/分钟时。小轧机速度小于200转。采用减速器时，对这些减速器相应的辊速度为200250次/分，40 50转/分钟，10 15转。
连接轴：由轴连接的轧机齿轮箱、电机、减速器或电动机。本设计采用辊式磨机的布置设计。轧机的连接轴上设有万向节轴、梅花节轴、连接轴和齿轮轴。轧机中常用的花键轴轧机。
飞轮：它是通过滚轮和滚轮空转，带动蓄能器平衡负载传递；既有滚轮空转，又有飞轮加速，节省能源；并通过工件，飞轮齿轮。释放能量帮助滚动。
3.电机的选择：
轧机电机选型与轧机系统紧密相连。设计采用的不可逆轧机工作系统设计，和两个工作系统如图13所示。在这个系统中，滚子在每个滚子方向上的旋转速度是可变的。
图13 轧机的工作制度
（五）轧钢机的总体布局
轧机的主要设备由一系列主要部件组成。轧机的总体布局基本上与主机相同：
主机列三个基本部分组成，主电机，传动机械，工作机座。在齿轮机座与减速器之间是用飞轮连接。在齿轮减速器和安全联轴器。除了上述介绍的安全的轴外，在主列中介绍的，是安全联轴器。安全联轴器：一般与飞轮的轧机，有安全联轴器。工作底座由工作机座和辊机架构成，整体结构原理图如图14所示：其中1台是主电机2是联轴器、3减速机、4安全联轴器、齿轮箱为5，6是梅花万向联轴器，7是工作基准，8花键轴。轧钢机抓钢冷却部分如下图15所示。轧钢机拉伸移动部分如图16所示。
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