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[摘要]：由PLC为核心组成的自动控制系统，称为PLC控制系统，可编程控制器的结构和工作方式与单片机、工控机等不尽相同，与传统的继电器控制也有本质的区别。本文就热轧PLC控制系统的软件设计做一下介绍。
[关键词]：PLC 系统控制 速度控制
中图分类号：V249.122+.1 文献标识码：V 文章编号：1009-914X（2012）10- 0007–01
一、装钢机、步进梁、出钢机自动运行流程概述
板坯在炉前辊道定位后，辊道PLC将允许装钢信号发给加热炉PLC。同时把待入炉板坯的有关数据传送给加热炉PLC。装钢机待加热炉内有装钢空位后，即根据计算的装钢行程装钢入炉，
板坯进入加热炉后，步进梁作周期性的上升、前进、下降、后退运动，将板坯移至出炉侧。在板坯在出炉激光检测到后，步进梁走完正在运行的步进周期，即停止运动。板坯停留在固定梁上，等待出钢。
当L2级计算机或L1级下达“出钢”指令时，出钢机根据计算出的出钢行程，把板坯从炉内送到出炉辊道上。在HMD21或HMD22确认板坯到达出炉辊道时，加热炉PLC将已出炉板坯的数据送交给辊道PLC系统。
二、装钢运行
2.1 装钢机、装料炉门手动运行
（1）装钢机机旁手动
在机旁操作箱选择“机旁”，则操作箱上装钢机操作开关有效。
在此方式下，对装钢机平移而言，有快退、慢退、停止、慢进、快进等5种运行方式。对装钢机升降而言，有快降、慢降、停止、慢升、快升等5种运行方式。
（2）装料炉门机旁手动
在机旁操作箱选择“机旁”，可在操作箱上对装料炉门进行全关、全开操作。当方式选择开关选择NO.1时，为1号炉门单动，当方式选择开关选择NO.2时，为2号炉门单动，当方式选择开关选择“共同”时，为1、2号炉门联动。
2.2 装钢自动运行
（1） 装钢行程计算
式中：st 为装钢行程；
sp为装钢空位；
w为板坯宽度；
d为板坯间距。（d的值由工艺确定）
装钢行程计算中，以装钢机原始位置，作为计算起点。
（2） 板坯测宽
板坯宽度可按下式计算：
式中：pg1：LMD21由OFF变为ON时测得的脉冲发生器计数值。
Pg2：LMD21由ON变为OFF时测得的脉冲发生器计数值。
k： 1个脉冲对应的位移。
（3）装钢空位的计算
装钢空位是指步进梁上最后进入加热炉的那块板坯尾部距推钢机0位的距离。其计算方法如下：
式中：sp： 装钢空位。
st0：上一次装钢行程。
Σwb：从上次装钢结束到本次装钢开始，步进梁前进的总位移。
当sp>sp0时，认为“装钢有空位”，板坯可以入炉，否则装钢机须停在原始位置等待，直到步进梁前进若干长度，腾出空位为止。在决定sp0时，应确保板坯能够全部进入装料门厅，不致有一部分漏在炉门外侧；同时，也不能超过推钢机前后极限的距离。
2.3 装钢平移的速度控制
（1）装钢机前进过程
速度控制曲线如图1所示，在装钢行程的前半段，给装钢机以较大的速度，在到达炉门位置后，逐渐减速，直到装钢位置。速度变化的斜坡时间通过变频器控制面板设定，在斜坡时间比较适中的情况下，可以不考虑推头对板坯的冲击，所以在装钢机刚启动时刻，即给变频器最大速度。
（2）返回过程速度控制曲线如图2所示，考虑到装钢机返回时没有定位要求，当推钢机回到C点时，變频器的速度给定可以稍大。
（3） 装钢机下降时的速度控制
装钢机托杆伸入炉内，把板坯放到步进梁时，要求实现轻放，其速度-位移曲线如下图所示。
4、装钢自动运行
（1）启动条件
·板坯在炉前辊道上定位完毕（来自辊道PLC）
·装钢有空位
·1，2#装料炉门在下位
·1，2#装钢机升降、平移在原始位置
·步进梁运行到下极限位置
（2） 运行条件
·装钢机、装料炉门合闸
·操作箱上装料炉门、装钢机选择远控
·步进梁选择自动
·操作箱及操作台上装钢机“前进”、“后退”选择开关置于0位
·操作箱及操作台上炉门“开”、“关”选择开关置于0位
·步进梁未运行于踏步、停中位、只出炉方式
·炉壁保护检测器CMD21、CMD22为OFF
·无“装料急停”，无装钢机、炉门故障信号
（3）其他
·高速计数器清零：为了防止累积误差，在装钢机每次返回原始位置时进行清零。
·炉门超时保护：当炉门升降过程中，如果因主令控制器、极限开关损坏，会导致炉门无法停止运行，发生故障。为避免此种情况，特设置超时保护，即当炉门升降时间超过正常周期时，让炉门停止运行。
·板坯入炉确认：对于板坯是否入炉的判定，须结合测宽的结果来进行。
当测得板坯宽度w > w0 时，认为板坯已进入加热炉。W0可根据工艺所提入炉板坯的最小宽度确定。板坯“定位完毕”信号的保持。
当辊道PLC发来“定位完毕”信号，提示装钢入炉，然而装钢机往往因为炉内空位不足，而不能启动，故须在接到“定位完毕”信号后，进行保持，直到装钢机返回途中，才予以复位。
三、步进梁控制
3.1 步进梁控制原理
在液压站起动后，控制油路上相应电磁阀的开闭，使液压缸动作，从而实现步进梁的升降、平移。
步进梁运行速度由比例阀开度及阀两端的压力差决定。压力差在调试完毕后，即为一固定值。比例阀开度大致与阀内电磁线圈电流成正比例，线圈电流大小由比例阀放大器的输入电压决定，该输入电压可由PLC模拟输出通道给定。所以，在程序中改变放大器输入电压值，可以调节步进梁运行速度。
3.2 步进梁运行速度-位置曲线
当步进梁作升降运行，将板坯托起或放到固定梁上，在接近固定梁时，应保持较低速度。步进梁升降或平移过程中，在接近终点时，应逐渐减速停车。步进梁平移行程：500mm，允许前后超行程<30mm。步进梁升降行程：升100mm，降100mm，共200mm。步进周期：52S。
图4为步进梁上升或下降时的运行曲线。横轴为步进梁位移，纵轴为步进梁速度。升、降有两段高速，托钢前和托钢后。
参考文献：
[1]马晓凯，热轧自动化控制，中国冶金工业出版社，2000.
[2]王绍田，PLC控制系统设计新思路，电子科技出版社，2001.
[关键词]：PLC 系统控制 速度控制
中图分类号：V249.122+.1 文献标识码：V 文章编号：1009-914X（2012）10- 0007–01
一、装钢机、步进梁、出钢机自动运行流程概述
板坯在炉前辊道定位后，辊道PLC将允许装钢信号发给加热炉PLC。同时把待入炉板坯的有关数据传送给加热炉PLC。装钢机待加热炉内有装钢空位后，即根据计算的装钢行程装钢入炉，
板坯进入加热炉后，步进梁作周期性的上升、前进、下降、后退运动，将板坯移至出炉侧。在板坯在出炉激光检测到后，步进梁走完正在运行的步进周期，即停止运动。板坯停留在固定梁上，等待出钢。
当L2级计算机或L1级下达“出钢”指令时，出钢机根据计算出的出钢行程，把板坯从炉内送到出炉辊道上。在HMD21或HMD22确认板坯到达出炉辊道时，加热炉PLC将已出炉板坯的数据送交给辊道PLC系统。
二、装钢运行
2.1 装钢机、装料炉门手动运行
（1）装钢机机旁手动
在机旁操作箱选择“机旁”，则操作箱上装钢机操作开关有效。
在此方式下，对装钢机平移而言，有快退、慢退、停止、慢进、快进等5种运行方式。对装钢机升降而言，有快降、慢降、停止、慢升、快升等5种运行方式。
（2）装料炉门机旁手动
在机旁操作箱选择“机旁”，可在操作箱上对装料炉门进行全关、全开操作。当方式选择开关选择NO.1时，为1号炉门单动，当方式选择开关选择NO.2时，为2号炉门单动，当方式选择开关选择“共同”时，为1、2号炉门联动。
2.2 装钢自动运行
（1） 装钢行程计算
式中：st 为装钢行程；
sp为装钢空位；
w为板坯宽度；
d为板坯间距。（d的值由工艺确定）
装钢行程计算中，以装钢机原始位置，作为计算起点。
（2） 板坯测宽
板坯宽度可按下式计算：
式中：pg1：LMD21由OFF变为ON时测得的脉冲发生器计数值。
Pg2：LMD21由ON变为OFF时测得的脉冲发生器计数值。
k： 1个脉冲对应的位移。
（3）装钢空位的计算
装钢空位是指步进梁上最后进入加热炉的那块板坯尾部距推钢机0位的距离。其计算方法如下：
式中：sp： 装钢空位。
st0：上一次装钢行程。
Σwb：从上次装钢结束到本次装钢开始，步进梁前进的总位移。
当sp>sp0时，认为“装钢有空位”，板坯可以入炉，否则装钢机须停在原始位置等待，直到步进梁前进若干长度，腾出空位为止。在决定sp0时，应确保板坯能够全部进入装料门厅，不致有一部分漏在炉门外侧；同时，也不能超过推钢机前后极限的距离。
2.3 装钢平移的速度控制
（1）装钢机前进过程
速度控制曲线如图1所示，在装钢行程的前半段，给装钢机以较大的速度，在到达炉门位置后，逐渐减速，直到装钢位置。速度变化的斜坡时间通过变频器控制面板设定，在斜坡时间比较适中的情况下，可以不考虑推头对板坯的冲击，所以在装钢机刚启动时刻，即给变频器最大速度。
（2）返回过程速度控制曲线如图2所示，考虑到装钢机返回时没有定位要求，当推钢机回到C点时，變频器的速度给定可以稍大。
（3） 装钢机下降时的速度控制
装钢机托杆伸入炉内，把板坯放到步进梁时，要求实现轻放，其速度-位移曲线如下图所示。
4、装钢自动运行
（1）启动条件
·板坯在炉前辊道上定位完毕（来自辊道PLC）
·装钢有空位
·1，2#装料炉门在下位
·1，2#装钢机升降、平移在原始位置
·步进梁运行到下极限位置
（2） 运行条件
·装钢机、装料炉门合闸
·操作箱上装料炉门、装钢机选择远控
·步进梁选择自动
·操作箱及操作台上装钢机“前进”、“后退”选择开关置于0位
·操作箱及操作台上炉门“开”、“关”选择开关置于0位
·步进梁未运行于踏步、停中位、只出炉方式
·炉壁保护检测器CMD21、CMD22为OFF
·无“装料急停”，无装钢机、炉门故障信号
（3）其他
·高速计数器清零：为了防止累积误差，在装钢机每次返回原始位置时进行清零。
·炉门超时保护：当炉门升降过程中，如果因主令控制器、极限开关损坏，会导致炉门无法停止运行，发生故障。为避免此种情况，特设置超时保护，即当炉门升降时间超过正常周期时，让炉门停止运行。
·板坯入炉确认：对于板坯是否入炉的判定，须结合测宽的结果来进行。
当测得板坯宽度w > w0 时，认为板坯已进入加热炉。W0可根据工艺所提入炉板坯的最小宽度确定。板坯“定位完毕”信号的保持。
当辊道PLC发来“定位完毕”信号，提示装钢入炉，然而装钢机往往因为炉内空位不足，而不能启动，故须在接到“定位完毕”信号后，进行保持，直到装钢机返回途中，才予以复位。
三、步进梁控制
3.1 步进梁控制原理
在液压站起动后，控制油路上相应电磁阀的开闭，使液压缸动作，从而实现步进梁的升降、平移。
步进梁运行速度由比例阀开度及阀两端的压力差决定。压力差在调试完毕后，即为一固定值。比例阀开度大致与阀内电磁线圈电流成正比例，线圈电流大小由比例阀放大器的输入电压决定，该输入电压可由PLC模拟输出通道给定。所以，在程序中改变放大器输入电压值，可以调节步进梁运行速度。
3.2 步进梁运行速度-位置曲线
当步进梁作升降运行，将板坯托起或放到固定梁上，在接近固定梁时，应保持较低速度。步进梁升降或平移过程中，在接近终点时，应逐渐减速停车。步进梁平移行程：500mm，允许前后超行程<30mm。步进梁升降行程：升100mm，降100mm，共200mm。步进周期：52S。
图4为步进梁上升或下降时的运行曲线。横轴为步进梁位移，纵轴为步进梁速度。升、降有两段高速，托钢前和托钢后。
参考文献：
[1]马晓凯，热轧自动化控制，中国冶金工业出版社，2000.
[2]王绍田，PLC控制系统设计新思路，电子科技出版社，2001.