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[摘要]：随着我国科技的进步和现代工业对于机械自动化和专业化要求的提高，对自动化控制技术在工业设备中的应用和发展也给出了更深的思考。本文在简要介绍轧钢机和PLC控制系统的基础上，对于如何将PLC控制系统应用于现代轧钢机中进行了简单的分析，并就相关问题进行了讨论。
[关键词]：轧钢机 PLC控制 自动化研究
中图分类号：TG333 文献标识码：TG 文章编号：1009-914X（2012）29- 0249 -01
1引言
工业设备的自动化和专业化进程，在一定程度上反应了一个国家生产力水平的提高，自从60年代轧钢机在我国的首次应用到现在近五十年的发展，已经在设计、制造和生产等多方面取得了较大的进步和发展。下面从轧钢机的组成和发展历程等方面进行一下简单的介绍。
2 关于轧钢机的简单简介
2.1 轧钢机的组成和分类
轧钢机从字面可以简单的理解为轧制钢材的机器设备，它不仅包括进行钢材轧制生产工艺的主要设备同时还包括完成此工艺的一些基本辅助设备和工序。其主要的工作原理是使轧件在转动的轧辊间产生塑性变形并达到所需的尺寸和断面形状。
轧钢机械设备的组成可以分为主要和辅助设备两大类，其中主设备是指使钢件发生塑性变形的设备也可以被称为主机列，其可以通过下图进行简单的概括：
其中：1-齿轮机座；2-减速器；3-飞轮；4-万向接轴；5、6-主联接轴节；7-主电机；8-工作机座
辅助设备概括可分为进行轧件移送和改变轧件外形两种，其中移送设备包括推床和升降台等，改变外形设备有卷曲和剪切设备等。
轧钢机根据其结构形式和用途的不同有较多的分类，其通过轧辊数量的不同可以分为二辊式、三辊式和复二辊式及特殊式四种，这四种由于机构的不同用途也各不相同。二辊式轧机由于其结构简单操作方便可应用于钢锭轧制成矩形坯及轨梁和中厚板的轧制。三辊式由于其设备简单和投资少多用于开坯和型钢的生产，复二辊式轧机在轧辊调整和孔型配置方面有较广泛的应用。特殊轧机是根据不同产品设计的专用轧机主要有钢球轧机或车轮轧机等。
2.2 轧钢机主要设备元件的简单介绍
轧辊属于轧钢机工作中与轧件直接接触并使钢件发生塑性变形的重要消耗性部件，它对生产中高产和低消耗等各项指标影响很大所有往往根据生产消耗需要进行专门的设计和制造。
机架是承受轴承座传来的全部轧制力的轧钢工作机座骨架，不仅具备足够的强度和刚性同时还是装卸轧钢机座上的各零件及快速换辊的重要组成。机架根据其结构的不同可分为闭式和开式机架两类，闭式机架通常用在受力大或要求轧件精度高而不经常换辊的轧钢机中，开式机架由于其换辊方便的优点广泛地应用在型钢轧机上。
2.3 轧钢机的发展历史和方向
根据历史记载最早的轧钢机始于14 世纪的欧洲，随后在西班牙﹑比利时和英国相继出现。在19 世纪的中叶第一台可逆式板材轧机在英国成功投产并轧出了船用铁板，并随着蒸汽动力的发展轧钢机在1853 年的美国实现了升降台机械化生产的三辊式的型材轧机。随着冶金工业和现代科技的发展﹐轧机发展的趋向于连续、自动和专业化，不仅在提高产品质量方面取得了较大的进步同时在减少能量消耗方面也取得了较大的进步。
随着我国钢铁工业对产品质量和劳动生产率要求的不断提高，使得轧钢设备的发展趋向于连续、自动和大型、高速化。在连续化方面成功实现了全连续式冷轧机无头轧制的应用并成功的解决了板卷的穿带和抛尾问题，在自动化方面实现了从板坯上料到卷取的全部电子计算机控制。
3 关于PLC自动化控制的简介
3.1 PLC的定义和发展历程的简单介绍
PLC的英文全称为Programmable Logic Controller，简称为PLC，通过国际电工委员会前后颁发的PLC标准的草案第一稿，第二稿于1987年将其定义为一种专为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子系统。它可以通过可编程的存储器在进行内部程序存储的同时对数字或模拟式输入/输出来进行逻辑运算、顺序控制、定时和计数与算术操作等并最终实现用户的指令和各种机械或生产过程的控制。
PLC是在美国数字公司研制出基于集成电路和电子技术的控制装置并首次实现程序化手段应用于电气控制的基础上发展起来的，其发展最为快速的时期是上世纪的80年代～90年代中期，在这一时期 PLC逐渐进入过程控制领域并在某些应用上逐渐取代了传统的DCS系统。由于其具有通用性强、使用编程简便和抗干扰能力强的优点在工业自动化控制中的顺序控制逐渐体现出无法取代的优越性。
3.2 PLC的基本组成和应用
PLC控制系统的基本组成可以分为箱体式和模块式两种，它们的组成基本相同但箱体式PLC相对于模块式PLC在具有大致相同的CPU模塊、I/O模块、内存、电源模块等的同时多了显示面板的设置。对于两种类型的PLC控制都属于总线式开放型结构而且其I/O能力可根据用户的需要进行扩展与组合，其基本结构可如下图所示：
图2 PLC控制系统基本结构简图
PLC控制最初主要用于开关量的逻辑控制，但随着其控制技术的不断进步应用领域也在不断的扩大。不仅在模拟量及数字量的控制、采集和存储数据方面都取得了较大的进步，同时还实现了控制系统进行监控和大范围、跨地域的联网、通讯的控制与管理。
4 PLC自动化控制在轧钢中的应用
首先关于PLC在轧钢机中应用的主体框架如下图所示：
其次根据上图浅析PLC控制技术在轧钢机中应用的基本技术要求：
1）按下启动按钮后上下两扎辊电机（M1）启动并运转，设置轧制方向从右向左。左右两侧的辊道电机（M2和M3）同时启动并进行逆时针运转实现向左输送。
2）设备启动后PLC通过S1有效信号的传递来检测是否有等待的扎件，如有则通过某一路开出控制电磁铁动作开启轧件挡板使轧件进入右侧轨道，若无轧件则保持等待状态。
3）通过设定的时间确保轧件完全进入后则释放电磁铁并关闭轧件挡板。
4）轧辊间设置的热金属探测仪可以通过S2进行轧制信号的高仿真操作，当S2显示高电平时表示正在进行轧制，当由高电平变为低电平时表示轧件已经轧制完成。这样PLC就可以控制两侧辊道停止并将电磁液压阀Y2进行动作使左侧辊道翘起。
5）操作原理和上述（4）基本一致，只是由S3进行仿真并由左向右输送，当高电平变为低电平时表示轧件轧制完成并回到了轧辊的右侧，这时PLC断开电磁阀Y2电源停止左侧辊道的运转。
6）在经过1秒钟将左侧辊道放平后便可以启动左右侧辊道电机向左输送开始下一次的轧制。
7）在重复（4）～（6）的操作后完成第二次轧制，并准备好第三次轧制，在完成第三次轧制后便可以将左侧辊道继续向左输送3秒并最终将轧件送出轧机结束轧制工程。
5 结语
通过上文对PLC控制技术以及轧钢机的简单介绍，使我们对于这两方面的组成和发展有了更进一步的了解，同时也对两者的结合和应用有了更深的认识。虽然在实际的应用和控制中这两方面都还存在很多的问题和需要改进的方面，但我们有理由相信这两方面的发展会随着时代和科技的进步更上一层台阶。
参考资料：
[1]矫志杰，何纯玉，牛文勇，刘相华.中厚板轧机全自动轧钢控制功能的在线实现[J]. 东北大学学报：自然科学版，2005，（8）：751-754.
[2]季柳岷.当前国内轧钢电气传动系统的现状和发展趋势[J]. 自动化信息，2004，（4）：9-13.
[3]林为民，苏芳.PLC-5/250在轧钢控制系统中的应用[J]. 冶金自动化，1993，（5）：13-15
[关键词]：轧钢机 PLC控制 自动化研究
中图分类号：TG333 文献标识码：TG 文章编号：1009-914X（2012）29- 0249 -01
1引言
工业设备的自动化和专业化进程，在一定程度上反应了一个国家生产力水平的提高，自从60年代轧钢机在我国的首次应用到现在近五十年的发展，已经在设计、制造和生产等多方面取得了较大的进步和发展。下面从轧钢机的组成和发展历程等方面进行一下简单的介绍。
2 关于轧钢机的简单简介
2.1 轧钢机的组成和分类
轧钢机从字面可以简单的理解为轧制钢材的机器设备，它不仅包括进行钢材轧制生产工艺的主要设备同时还包括完成此工艺的一些基本辅助设备和工序。其主要的工作原理是使轧件在转动的轧辊间产生塑性变形并达到所需的尺寸和断面形状。
轧钢机械设备的组成可以分为主要和辅助设备两大类，其中主设备是指使钢件发生塑性变形的设备也可以被称为主机列，其可以通过下图进行简单的概括：
其中：1-齿轮机座；2-减速器；3-飞轮；4-万向接轴；5、6-主联接轴节；7-主电机；8-工作机座
辅助设备概括可分为进行轧件移送和改变轧件外形两种，其中移送设备包括推床和升降台等，改变外形设备有卷曲和剪切设备等。
轧钢机根据其结构形式和用途的不同有较多的分类，其通过轧辊数量的不同可以分为二辊式、三辊式和复二辊式及特殊式四种，这四种由于机构的不同用途也各不相同。二辊式轧机由于其结构简单操作方便可应用于钢锭轧制成矩形坯及轨梁和中厚板的轧制。三辊式由于其设备简单和投资少多用于开坯和型钢的生产，复二辊式轧机在轧辊调整和孔型配置方面有较广泛的应用。特殊轧机是根据不同产品设计的专用轧机主要有钢球轧机或车轮轧机等。
2.2 轧钢机主要设备元件的简单介绍
轧辊属于轧钢机工作中与轧件直接接触并使钢件发生塑性变形的重要消耗性部件，它对生产中高产和低消耗等各项指标影响很大所有往往根据生产消耗需要进行专门的设计和制造。
机架是承受轴承座传来的全部轧制力的轧钢工作机座骨架，不仅具备足够的强度和刚性同时还是装卸轧钢机座上的各零件及快速换辊的重要组成。机架根据其结构的不同可分为闭式和开式机架两类，闭式机架通常用在受力大或要求轧件精度高而不经常换辊的轧钢机中，开式机架由于其换辊方便的优点广泛地应用在型钢轧机上。
2.3 轧钢机的发展历史和方向
根据历史记载最早的轧钢机始于14 世纪的欧洲，随后在西班牙﹑比利时和英国相继出现。在19 世纪的中叶第一台可逆式板材轧机在英国成功投产并轧出了船用铁板，并随着蒸汽动力的发展轧钢机在1853 年的美国实现了升降台机械化生产的三辊式的型材轧机。随着冶金工业和现代科技的发展﹐轧机发展的趋向于连续、自动和专业化，不仅在提高产品质量方面取得了较大的进步同时在减少能量消耗方面也取得了较大的进步。
随着我国钢铁工业对产品质量和劳动生产率要求的不断提高，使得轧钢设备的发展趋向于连续、自动和大型、高速化。在连续化方面成功实现了全连续式冷轧机无头轧制的应用并成功的解决了板卷的穿带和抛尾问题，在自动化方面实现了从板坯上料到卷取的全部电子计算机控制。
3 关于PLC自动化控制的简介
3.1 PLC的定义和发展历程的简单介绍
PLC的英文全称为Programmable Logic Controller，简称为PLC，通过国际电工委员会前后颁发的PLC标准的草案第一稿，第二稿于1987年将其定义为一种专为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子系统。它可以通过可编程的存储器在进行内部程序存储的同时对数字或模拟式输入/输出来进行逻辑运算、顺序控制、定时和计数与算术操作等并最终实现用户的指令和各种机械或生产过程的控制。
PLC是在美国数字公司研制出基于集成电路和电子技术的控制装置并首次实现程序化手段应用于电气控制的基础上发展起来的，其发展最为快速的时期是上世纪的80年代～90年代中期，在这一时期 PLC逐渐进入过程控制领域并在某些应用上逐渐取代了传统的DCS系统。由于其具有通用性强、使用编程简便和抗干扰能力强的优点在工业自动化控制中的顺序控制逐渐体现出无法取代的优越性。
3.2 PLC的基本组成和应用
PLC控制系统的基本组成可以分为箱体式和模块式两种，它们的组成基本相同但箱体式PLC相对于模块式PLC在具有大致相同的CPU模塊、I/O模块、内存、电源模块等的同时多了显示面板的设置。对于两种类型的PLC控制都属于总线式开放型结构而且其I/O能力可根据用户的需要进行扩展与组合，其基本结构可如下图所示：
图2 PLC控制系统基本结构简图
PLC控制最初主要用于开关量的逻辑控制，但随着其控制技术的不断进步应用领域也在不断的扩大。不仅在模拟量及数字量的控制、采集和存储数据方面都取得了较大的进步，同时还实现了控制系统进行监控和大范围、跨地域的联网、通讯的控制与管理。
4 PLC自动化控制在轧钢中的应用
首先关于PLC在轧钢机中应用的主体框架如下图所示：
其次根据上图浅析PLC控制技术在轧钢机中应用的基本技术要求：
1）按下启动按钮后上下两扎辊电机（M1）启动并运转，设置轧制方向从右向左。左右两侧的辊道电机（M2和M3）同时启动并进行逆时针运转实现向左输送。
2）设备启动后PLC通过S1有效信号的传递来检测是否有等待的扎件，如有则通过某一路开出控制电磁铁动作开启轧件挡板使轧件进入右侧轨道，若无轧件则保持等待状态。
3）通过设定的时间确保轧件完全进入后则释放电磁铁并关闭轧件挡板。
4）轧辊间设置的热金属探测仪可以通过S2进行轧制信号的高仿真操作，当S2显示高电平时表示正在进行轧制，当由高电平变为低电平时表示轧件已经轧制完成。这样PLC就可以控制两侧辊道停止并将电磁液压阀Y2进行动作使左侧辊道翘起。
5）操作原理和上述（4）基本一致，只是由S3进行仿真并由左向右输送，当高电平变为低电平时表示轧件轧制完成并回到了轧辊的右侧，这时PLC断开电磁阀Y2电源停止左侧辊道的运转。
6）在经过1秒钟将左侧辊道放平后便可以启动左右侧辊道电机向左输送开始下一次的轧制。
7）在重复（4）～（6）的操作后完成第二次轧制，并准备好第三次轧制，在完成第三次轧制后便可以将左侧辊道继续向左输送3秒并最终将轧件送出轧机结束轧制工程。
5 结语
通过上文对PLC控制技术以及轧钢机的简单介绍，使我们对于这两方面的组成和发展有了更进一步的了解，同时也对两者的结合和应用有了更深的认识。虽然在实际的应用和控制中这两方面都还存在很多的问题和需要改进的方面，但我们有理由相信这两方面的发展会随着时代和科技的进步更上一层台阶。
参考资料：
[1]矫志杰，何纯玉，牛文勇，刘相华.中厚板轧机全自动轧钢控制功能的在线实现[J]. 东北大学学报：自然科学版，2005，（8）：751-754.
[2]季柳岷.当前国内轧钢电气传动系统的现状和发展趋势[J]. 自动化信息，2004，（4）：9-13.
[3]林为民，苏芳.PLC-5/250在轧钢控制系统中的应用[J]. 冶金自动化，1993，（5）：13-15