自动轧钢机的PLC控制.doc

洛阳理工学院毕业设计（论文）
自动轧钢机的PLC控制

摘 要

随着生产力和科学技术的不断发展，人们的日常生活和生产活动大量的使用自动化控制，不仅节约了人力资源，而且很大程度的提高了生产效率，又进一步的促进了生产力快速发展，并不断的丰富着人们的生活。
本设计是研制自动化程度高、工作可靠轧钢机的PLC控制系统，使其完成进料、轧钢、出料的自动化程序控制。
该设计充分利用了学习中讲述的可编程控制器（PLC）的多方面的设计知识和方法，再加上接近开关、压力阀的配合使用精确的实现了轧钢机从按下启动按钮开始，到接近开关有信号，输送电动机转，钢板到位后，另一个接近开关有信号轧钢机正转，电磁阀通电，给一个向下的下压量，同时输送电动停转，S2没有信号时，YA失电退回，M3反转，钢板退回，当S1在次有信号时重复以上动作，第三次轧钢完成后S2再次没有信号时，停机下量。

关键词：PLC， 传感器， 电磁阀，钢板， 正转， 反转
AUTOMATIC ROLLING MILL OF PLC CONTROL

ABSTRACT

Along with productive forces and science and technology unceasing development, people's daily life and production activity massive use automation control, not only saved the human resources, moreover very great degree enhancement production efficiency, also the further promotion productive forces fast development, and unceasing was enriching people's life
This design is a high degree of automation, reliable rolling mill of PLC control system, make the finished feeding, rolling, automation control program.
This design makes full use of learning about the programmable logic controller (PLC) of various design knowledge and methods, plus proximity switch, pressure valves with use accurate realized from the press the start button mill began to close a signal switch, motor, conveying, and another steel rolling mill is a signal switch to turn, solenoid valve, gives a downward energized, while conveying output.however, S2 no signal electric stalled, YA losing electricity back plate, back, and from M3 reversal in times when S1 repeat above is a signal, the third after rolling again no signal, S2 down
under.

KEY WORDS: PLC, sensors, solenoid valves, steel, are turning, reverse
目　录

前　言 1
第1章 可编程控制器的基本结构及原理 2
1.1 PLC的基本组成与各部分的作用 2
1.1.1 PLC的基本组成 2
1.1.2 PLC各部分的作用 2
1.2 三菱FX2N系列PLC 4
1.3 可编程控制器的主要原理 5
第2章 系统的硬件设计 7
2.1 PLC机型选择 7
2.2 I/O分配表及其硬件原理图 8
2.3 主电路的设计 11
2.3.1 电动机的选择 11
2.3.2 自动轧钢机的工作方式 11
2.4 轧钢机的工作流程图 13
第3章 系统软件的设计 14
3.1 软件的组成及其作用 14
3.1.1 PLC的内部资源 14
3.1.2 PLC的编程语言 15
3.2 PLC的梯形图程序 17
第4章 系统常见故障分析及维护 21
4.1系统故障的概念 21
4.2 系统故障分析及处理 21
4.2.1 PLC主机系统 21
4.2.2 PLC的I/O端口 22
4.2.3 现场控制设备 22
4.3 系统抗干扰性的分析和维护 23
结 论 24
谢 辞 25
参考文献 26
附　录 27
外文资料翻译 29

6

前　言

自动轧钢机在工业中应用很广泛，以前它采用的是继电器线路控制系统，该系统故障率高，维修不便，极大地影响其工作效率。现代轧钢机发展的趋向是连续化﹑自动化﹑专业化﹐产品质量高﹐消耗低。 60 年代以来轧机在设计﹑研究和制造方面取得了很大的进展﹐使带材冷热轧机﹑厚板轧机﹑高速线材轧机﹑ H 型材轧机和连轧管机组等性能更加完善﹐并出现了轧制速度高达每秒钟 115 米的线材轧机﹑全连续式带材冷轧机﹑ 5500 毫米宽厚板轧机和连续式 H 型钢轧机等一系列先进设备。轧机用的原料单重增大﹐液压 AGC ﹑板形控制﹑电子计算器过程控制及测试手段越来越完善﹐轧制品种不断扩大。一些适用于连续铸轧﹑控制轧制等新轧制方法﹐以及适应新的产品质量要求和提高经济效益的各种特殊结构的轧机都在发展中。本次设计的轧机采用了一整套先进的自动化控制系统，即日本三菱公司近年来推出了具有很高性能价格比的FX系列可编程控制器，全线生产过程和操作监控均由计算机控制实施。它的主要控制特点：
1．网络化快速通讯；
2．系统响应速度快；
3．传动设备动态、静态精度高；
4．轧件跟踪、定位准确；
5．软件编制可靠性高等。
在设计时配有I∕O分配图，I∕O接线图，梯形图和语句表来完成设计的。I∕O分配图是设计的第一步，它能让人清楚地知道PLC的输出和输入点数，并且能够为设计I∕O接线图做准备。I∕O接线图是这个设计里很重要的一个图，它是整个设计完成后进入实际安装时必不可少的一个图。梯形图是在设计PLC程序时做的，它是整个程序的核心。语句表是在梯形图的基础上做出来的，它是为了方便往PLC里输入程序而设计的。当所有的程序都做完了并固化在PLC里面之后就要进行硬件连接。当硬件连接完了需要调试运行。

第1章 可编程控制器的基本结构及原理

可编程序控制器(Programmable Controller)原本应简称PC，为了与个人计算专称PC相区别，所以可编程序控制器简称定为PLC(Programmable Logic Controller)，但并非说PLC只能控制逻辑信号。PLC是专门针对工业环境应用设计的，自带直观简单并易于掌握编程语言环境的工业现场控制装置。

1.1 PLC的基本组成与各部分的作用

1.1.1 PLC的基本组成
PLC的类型繁多，功能和指令系统也不尽相同，但结构与工作原理则大同小异，通常由主机、输入/输出接口、电源扩展器接口和外部设备接口等几个主要部分组成。PLC的硬件系统结构如图1-1所示。

1.1.2 PLC各部分的作用
1．主机
主机部分包括中央处理器（CPU）、系统程序存储器和用户程序及数据存储器。CPU是PLC的核心，它用以运行用户程序、监控输入/输出接口状态、做出逻辑判断和进行数据处理，即读取输入变量、完成用户指令规定的各种操作，将结果送到输出端，并响应外部设备（如电脑、打印机等）的请求以及进行各种内部判断等。PLC的内部存储器有两类，一类是系统程序存储器，主要存放系统管理和监控程序及对用户程序作编译处理的程序，系统程序已由厂家固定，用户不能更改；另一类是用户程序及数据存储器，主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数据和中间结果。
2．输入/输出（I/O）接口
I/O接口是PLC与输入/输出设备连接的部件。输入接口接受输入设备（如按钮、传感器、触点、行程开关等）的控制信号。输出接口是将主机经处理后的结果通过功放电路去驱动输出设备（如接触器、电磁阀、指示灯等）。I/O接口一般采用光电耦合电路，以减少电磁干扰，从而提高了可靠性。I/O点数即输入/输出端子数是PLC的一项主要技术指标，通常小型机有几十个点，中型机有几百个点，大型机将超过千点。
3．电源
图中电源是指为CPU、存储器、I/O接口等内部电子电路工作所配置的直流开关稳压电源，通常也为输入设备提供直流电源。
4．编程
编程是PLC利用外部设备，用户用来输入、检查、修改、调试程序或监示PLC的工作情况。通过专用的PC/PPI电缆线将PLC与电脑联接，并利用专用的软件进行电脑编程和监控。
5．输入/输出扩展单元
I/O扩展接口用于将扩充外部输入/输出端子数的扩展单元与基本单元（即主机）连接在一起。

图1-1 PLC硬件系统结构图

1.2 三菱FX2N系列PLC

FX2N是FX系列中功能最强、速度最高的微型PLC。它的基本指令执行时间高达0.08us，内置的用户存储器为8K步，也可以扩展到16K步，最大可以扩展到256个I/O点，有多种特殊功能模块和功能扩展板，可以实现多轴定位控制。机内有实时钟，且其PID指令可用于模拟量的闭环控制。有功能很强的数字指令集，例如浮点数运算、开平方和三角函数等。每个FX2N基本单元可以扩展8个特殊单元。
通过通信扩展模板或特殊适配器可以实现多种通信和数据链接，例如CC-Link、AS-i、Profibus、Devicenet等开放式网络通信，RS-232C、RS422和RS-485通信，N:N链接、并行链接、计算机链接和I/O链接。
FX2N系列PLC的基本单元有多种，部分规格型号如表1-1所示；FX2N系列PLC的扩展单元规格型号如表1-2所示；FX2N系列PLC的扩展模块的规格型号如表1-3所示:

表1-1 FX2N系列PLC的基本单元
AC电源，DC24V输入
输入点数
输出点数
扩展模块可用点数
继电器输出
晶闸管输出
晶体管输出
FX2N-16MR-001
—
FX2N-16MT
8
8
24～32
FX2N-32MR-001
FX2N-32MS-001
FX2N-32MT
16
16
24～32
FX2N-48MR-001
FX2N-48MS-001
FX2N-48MT
24
24
48～64
FX2N-64MR-001
FX2N-64MS-001
FX2N-64MT
32
32
48～64
FX2N-80MR-001
FX2N-80MS-001
FX2N-80MT
40
40
48～64
FX2N-128MR-001
—
FX2N-128MT
64
64
48～64

表1-2 FX2N系列PLC的扩展单元
型号
总I/O数目
输入
输出
数目
电压
类型
数目
类型
FX2N-32ER
32
16
24V直流
漏型
16
继电器
FX2N-32ET
32
16
24V直流
漏型
16
晶体管
FX2N-48ER
48
24
24V直流
漏型
24
继电器
FX2N-48ET
48
24
24V直流
漏型
24
晶体管
FX2N-48ER-D
48
24
24V直流
漏型
24
继电器（直流）
FX2N-48ET-D
48
24
24V直流
漏型
24
晶体管（直流）

表1-3 FX2N系列PLC的扩展模块
型号
总I/O数目
输入
输出
数目
电压
类型
数目
类型
FX2N-16EX
16
16
24V直流
漏型
—
—
FX2N-16EYT
16
—
—
—
16
晶体管
FX2N-16EYR
16
—
—
—
16
继电器

1.3 可编程控制器的主要原理

CPU连续执行用户程序、任务的循环序列称为扫描，CPU的扫描周期包括读输入、执行程序、处理通信请求、执行CPU自诊断测试及写输出等内容。
PLC可被看成是在系统软件支持下的一种扫描设备。它一直周而复始地循环扫描并执行由系统软件规定好的任务。用户程序只是扫描周期的一个组成部分，用户程序不运行时，PLC也在扫描，只不过在一个周期中去除了用户程序和读输入、写输出这几部分内容。典型的PLC在一个周期中可完成以下5个扫描过程。
1. 自诊断测试扫描过程
为保证设备的可靠性，及时反应所出现的故障，PLC都具有自监视功能。自监视功能主要由时间监视器完成。WDT是一个硬件定时器，每一个扫描周期开始前都被复位。WDT的定时可由用户修改，一般在100～200ms之间。其它的执行结果错误可由程序设计者通过标志位进行处理。
2. 与网络进行通信的扫描过程
一般小型系统没有这一扫描过程，配有网络的PLC系统才有通信扫描过程，这一过程用于PLC之间及PLC与上位计算机或终端设备之间的通信。
3. 用户程序扫描过程
机器处于正常运行状态下，每一扫描周期内部包换扫描过程。该过程在机器运行中是可控的，即用户可以通过软件进行设定。用户程序的长短，会影响过程所用的时间.

第2章 系统的硬件设计

2.1 PLC机型选择

由于本次设计的内容不是那么复杂，结合实际生产状况来考虑选用三菱的FX2N-32MR-001型号的PLC来完成本次设计的控制要求。在轧钢机控制系统中有5个输入和6个输出。考虑到I/O接口要留有10﹪~15﹪的预留。所以输入得有6个接口，输出得有7个接口。而FX2N-32MR-001型号的PLC有16个输出和16个输入，能够满足设计要求。FX2N-32MR-001型号的PLC的工作电压为220V，50∕60HZ。PLC的基本结构如图1-1所示。他主要有六部分组成：CPU（中央处理器）、存储器、输入∕输出（I∕O）接口电路、电源、外设接口、输入∕输出（I∕O）扩展接口。其外形图如图2-1所示:

图2-1 FX2N-32MR-001的外形图

2.2 I/O分配表及其硬件原理图

轧钢机有4台电动机当按下SB1启动油泵M4，按下SB3加工开始，S1有信号表示有钢板，电动机M1 M2转，钢板到位后，S2有信号M3正转，电磁阀YA通电，给一个向下的下压量，同时M1 M2停转，S2没有信号时，YA失电退回，M3反转，钢板退回，当S1在次有信号时重复以上动作，第三次轧钢完成后S2再次没有信号时，停机下量。其I/O接口的分配如表2-1所示：

表2-1 I/O分配表
输入
输出
油泵启动按扭
X0
传送电机M1
Y0
油泵停止按扭
X1
传送电机M2
Y1
自动加工按扭
X2

轧钢电机M3
正转
Y2
钢板传送接近开关
X3
反转
Y3
轧钢接近开关
X4
电磁阀YA
Y4

油泵电机M4
Y5

在本次系统设计中，将5个输入信号和6个输入信号按各自的功能类型分好，并与PLC的I/O点一一对应，编排地址如图2-2所示。电气原理图是根据电气控制系统的工作原理，采用电器元件展开的形式，利用图形符号和项目符号表示电路各电器元件中导电部件和接线端子连接关系的电路图。电气原理图并不按电器元件实际布置来绘制，而是根据它在电路中所起的作用画在不同的部位上。电气原理图具有结构简单、层次分明的特点，适合研究和分析电路工作原理，在设计研发和生产现场等方面得到广泛应用。如图2-3所示:

图2-2 I/O端子接线图

图2-3电器原理图

2.3 主电路的设计

2.3.1 电动机的选择
根据需要本次设计的轧钢机控制系统，不需要多大的功率。为了简化产品结构电动机的转速不宜过高。本次设计选用YB132S-8型号的电动机。其具体的参数如表2-2所示:

表2-2电动机参数
型号
功率/KW
满载转速
堵转转矩
最大转矩
同步转速750r/min
YB132S-8
2.2
710
2.0
2.0

2.3.2 自动轧钢机的工作方式
操作面板，分别有SB1启动，SB2停止，SB3加工三个按扭。工作时，先按下SB1启动按扭，油泵电机启动，使液压系统进入正常工作；然后按下SB3加工按扭，轧钢机开始工作，传感器S1开始检测是不是有钢板，若有钢板传送电机M1和M2起动，使钢板向左运动，当钢板传送到传感器S2位置时，S2发出信号使电磁阀动作，起动液压系统向下压住钢板，同时M1和M2停转，轧钢电机M3正转使钢板继续向左运动，直到钢板超出S2，S2检测不到钢板而使电磁阀复位，同时M3反转当S1再次有信号时重复以上动作。直到第3次S2检测不到信号时，使钢板退回，M3停转。待工作完毕后按下SB2停止按扭，使轧钢机停机。如图2-4所示：

图2-4结构示意图

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2.4 轧钢机的工作流程图

我们根据设计要求绘制了整个系统的工作流程图，以便可以更清楚的认识该轧钢机的全过程，整个系统的工作流程图，如图2-5所示：

图2-5工作流程图
第3章 系统软件的设计

3.1 软件的组成及其作用

3.1.1 PLC的内部资源
PLC中的每一个输入/输出、内部存储单元、定时器和计数器等都称为软元件。各软元件有其不同的功能，有固定的地址。
软元件是PLC内部的具有一定功能的器件，这些器件实际上是由电子电路、寄存器及存储器单元等组成。它们都具有继电器的特性，但没有机械触点。为了把这种元器件与传统电器控制中的继电器区分开来，这里把它们称为软元件或软继电器。这些软继电器的最大特点是其触点（包括常开触点和常闭触点）可以无限次使用。
编程时，用户只需记住软元件的地址即可。每一个软元件都有一个地址与之相对应，软元件的地址编排采用区域号加区域内编号的方式。即PLC内部根据软元件的功能不同，分成了许多区域，如输入/输出继电器区、定时器区、计数器区、特殊继电器区等。下面分别介绍下。
1. 定时器
电气自动控制的大部分领域都需要用定时器进行时间控制，灵活地使用定时器可以编制出复杂动作的控制程序。它是PLC中重要的编程元件，是累计时间增量的内部器件。
定时器的工作过程与继电-接触器控制系统的时间继电器基本相同，但它没有瞬动触点。使用时要提前输入时间预设值。当定时器的输入条件满足时开始计时，当前值从0开始按一定的时间单位增加；当定时器的当前值达到预设值时，定时器触点动作。利用定时器的触点就可以得到控制所需的延时时间。
2. 计数器
计数器可用来累计输入脉冲的个数，经常用于对产品进行计数或者进行特定功能的编程。使用时要提前输入它的特定植。当输入触发条件满足时，计数器开始累计它的输入端脉冲电位上升延的次数，当计数器计数达到预定的设定值时，其常开触点闭合，常闭触点断开。
3. 输入继电器
输入继电器一般都有一个PLC的输入端子与之对应，它用于接受外部的开关信号。当外部的开关信号为闭合时，输入继电器的线圈得电，在程序中常开触点闭合，常闭触点断开。
4. 输出继电器
输出继电器一般都有一个PLC上的输出端子与之对应。当通过程序使得输出继电器线圈得电时，PLC上的输出端开关闭合，它可以作为控制外部负载的开关信号。同时在程序中其常开触点闭合，常闭触点断开。
5. 内部位存储器
内部位存储器的作用和继电-接触器控制系统中的中间继电器相同，它在PLC中没有输入/输出端与之对应，因此它的触点不能驱动外部负载，这是与输出继电器的主要区别。它主要起逻辑控制作用。
以上几个是我们在本次系统设计的过程中可能需要用到的PLC软元件，另外PLC还有很多其它的软元件。

3.1.2 PLC的编程语言
PLC是通过运行编写的用户程序实现控制任务的。程序的编制就是用一定的编程语言对一个控制任务进行描述。PLC中的程序由系统程序和用户程序两部分组成，系统程序由PLC生产厂家提供，它支持用户程序的运行；用户程序是用户为完成特定的控制任务而编写的应用程序。要开发应用程序，首先要掌握PLC的编程语言。
FX2N系列PLC的编程语言非常丰富，有梯形图、语句表、功能块图和顺序功能图等，用户可以选择一种编程语言，如果需要，也可混合使用几种语言编程。这些编程语言都是面向用户的，它使控制程序的开发、输入、调试和修改工作大大简化。我们在本次设计中选择梯形图编程。以下我们详细介绍下梯形图的概念。
梯形图左边有一条垂直的线称作左母线，右边一条虚线称为右母线。母线之间是触点的逻辑连接和线圈的输出。
PLC梯形图具有以下一些特点：
1. PLC的梯形图是“从上到下”按行绘制的，两侧的竖线类似电气控制图的电源线，通常称作母线（Bus Bar），大部分梯形图只保留左母线；梯形图的每一行是“从左到右”绘制，左侧总是输入接点，最右侧为输出元素，触点代表逻辑“输入”条件，如开关、按纽、内部条件等；线圈通常代表逻辑“输出”结果，如指示灯、接触器、中间继电器、电磁阀等。对FX2N系列的PLC来说，还有一种输出“盒”（功能框），它代表附加的指令，如定时器、计数器或数学运算等功能指令。在本次设计中，我们就多次使用了中间继电器。
2. 电气控制电路左右母线为电源线，中间各支路都加有电压，当支路接通时，有电流流过支路上的触点与线圈。而梯形图的左右母线是一种界限线，并未加电压，梯形图中的支路（逻辑行）接通时，并没有电流流动，有时称有“电流”流过，只是一种假想电流，只为了分析方便。梯形图中的假想电流在图中只能作单方向的流动，即只能从左向右流动。层次改变（接通的顺序）也只能先上后下，与程序编写时的步序号是一致的。
3. 梯形图中的输入接点如X0、X1等，输出线圈Y0、Y1等不是物理接点和线圈，而是输入、输出存储器中输入、输出点的状态，并不是接线时现场开关的实际状态；输出线圈只对应输出映像区的相应位，该位的状态必须通过I/O模块上对应的输出单元才能驱动现场执行机构。
4. 梯形图中使用的各种PLC内部器件，如辅助继电器、定时器、计数器等，也不是真的电器元件，但具有相应的功能，因此通常按电气控制系统中相应器件的名称称呼它们。梯形图中每个继电器和触点均为PLC存储器中的一位，相应位为“1”，表示继电器线圈通电、常开接点闭合或常闭接点断开；相应位为“0”，表示继电器线圈断电、常开接点断开或常闭接点闭合。
5. 梯形图中的继电器触点既可常开，又可常闭，其常开、常闭触点的数目理论上是无穷多个（受存储容量限制），也不会磨损，因此，梯形图设计中，可不考虑触点数量，这给设计者带来很大方便。对于外部输入信号，只要接入一个信号到PLC即可。
6. 电气控制电路中各支路是同时加上电压并行工作的，而PLC是采用循环扫描方式工作，梯形图中各元件是按扫描顺序依次执行的，是一种串行处理方式。由于扫描时间很短（一般不过几十毫秒），所以控制效果同电气控制电路是基本相同的。但在设计梯形图时，对这种并行处理与串行处理的差别有时候应予注意，特别是那些在程序执行阶段还要随时对输入、输出状态存储器进行刷新操作的PLC，不要因为对串行处理这一特点考虑不够而引起偶然的误操作。

3.2 PLC的梯形图程序

梯形图语言具有形象、直观、简单明了、易于理解的特点，特别适用于开关量逻辑控制，是所有编程语言的首选。在这里，我们采用梯形图编程。如图3-1所示:

图3-1梯形图

语句表
0 LD X0
1 OR Y5
2 ANI X1
3 OUT Y5
4 LD X2
5 OR M1
6 AND Y5
7 ANI M3
8 OUT M1
9 LD Y5
10 AND M1
11 MPS
12 LD X3
13 OR Y0
14 ANB
15 ANI X4
16 OUT Y0
17 OUT Y1
18 MRD
19 AND X4
20 ANI Y3
21 OUT Y2
22 OUT Y4
23 MRD
24 LD Y2
25 OR M2
26 ANB
27 OUT M2
28 MRD
29 AND M2
30 ANI Y2
31 ANI Y0
32 OUT Y3
33 OUT C0 K3
34 MPP
35 AND C0
36 OUT M3
37 END

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第4章 系统常见故障分析及维护

为了延长PLC控制系统的寿命，在系统设计和生产使用中要对该系统的设备消耗、元器件设备故障发生点有较明白的估计，也就是说，要知道整个系统哪些部件最容易出故障，以便采取措施，希望能对PLC过程控制系统的系统设计和维护有所帮助。

4.1系统故障的概念

系统故障一般指整个生产控制系统失效的总和，它又可分为PLC故障和现场生产控制设备故障两部分。 PLC系统包括中央处理器、主机箱、扩展机箱、I/O模块及相关的网络和外部设备。现场生产控制设备包括I/O端口和现场控制检测设备，如继电器、接触器、阀门、电动机等。

4.2 系统故障分析及处理

4.2.1 PLC主机系统
PLC主机系统最容易发生故障的地方一般在电源系统、电源在连续工作、散热中、电压和电流的波动冲击是不可避免的。系统总线的损坏主要由于现在PLC多为插件结构，长期使用插拔模块会造成局部印刷板或底板、接插件接口等处的总线损坏，在空气温度变化、湿度变化的影响下，总线的塑料老化、印刷线路的老化、接触点的氧化等都是系统总线损耗的原因。所以在系统设计和处理系统故障的时候要考虑到空气、尘埃、紫外线等因素对设备的破坏。目前PLC的主存储器大多采用可擦写ROM，其使用寿命除了主要与制作工艺相关外，还和底板的供电、CPU模块工艺水平有关。而PLC的中央处理器目前都采用高性能的处理芯片、故障率已经大大下降。对于PLC主机系统的故障的预防及处理主要是提高集中控制室的管理水平，同时在系统维护时，严格按照操作规程进行操作，谨防人为的对主机系统造成损害。

4.2.2 PLC的I/O端口
PLC最大的薄弱环节在I/O端口。PLC的技术优势在于其I/O端口，在主机系统的技术水平相差无几的情况下，I/O模块是体现PLC性能的关键部件，因此它也是PLC损坏中的突出环节。要减少I/O模块的故障就要减少外部各种干扰对其影响，首先应按照其使用的要求进行使用，不可随意减少其外部保护设备，其次分析主要的干扰因素，对主要干扰源要进行隔离或处理。

4.2.3 现场控制设备
在整个过程控制系统中最容易发生故障地点在现场，现场中最容易出故障的有以下几个方面：
1. 第1类故障点是在继电器。接触器、PLC控制系统的日常维护中，电器备件消耗量最大的为各类继电器和空气开关，主要原因除产品本身外，就是现场环境比较恶劣，接触器触点容易打火或氧化，然后发热变形直至不能使用。所以减少此类故障应尽量选用高性能继电器，改善元器件使用环境，减少更换的频率，以减少其对系统运行的影响。
2. 第2类故障多发点在阀门等设备上。因为这类设备的关键执行部件，利用电动执行机构推拉阀门或闸板的位置转换，机械、电气、液压等各环节稍有不到位就会产生误差或故障。长期使用缺乏维护，机械、电气失灵是故障产生的主要原因，因此在系统运行时要加强对此类设备的巡检，发现问题及时处理。
3. 第3类故障点是传感器和仪表。这类故障在控制系统中一般反映在信号的不正常。这类设备安装时信号线的屏蔽层应单端可靠接地，并尽量和动力电缆分开敷设，特别是高干扰的变频器输出电缆，而且要在PLC内部进行软件滤波。这类故障的发生及处理也和日常巡检有关，发现问题应及时处理。

4.3 系统抗干扰性的分析和维护

由于PLC是专门为工业生产环境设计的装置，因此一般不需要再采取特殊措施就能直接用于工业环境中。单如果工业环境过于恶劣，如干扰特别强烈，可能使PLC引起错误的输入信号；运算出错误的结果；产生出错误的输出信号；造成错误的动作，就不能保证控制系统正常、安全运行。因此为提高控制系统的可靠性，在设计时采取相应有效的抗干扰措施是非常有必要的。
外界干扰的主要来源有：
1. 电源的干扰
供电电源的波动以及电源电压中高次谐波产生的干扰。
2. 感应电压的干扰
PLC周围邻近的大容量设备启动和停止时，因电磁感应引起的干扰；其他设备或空中强电场通过分布电容串入PLC引起的干扰。
3. 输入输出信号的干扰
输入设备的输入信号线间寄生电容引起的差模干扰和输入信号线与大地间的共模干扰；在感性负载的场合，输出信号由断开-闭合时产生的突变电流和由闭合-断开的反向感应电势以及电磁接触器的接点产生电弧等产生的干扰。
4. 外部配线干扰
因各种电缆选择不合理，信号线绝缘降低，安装、布线不合理等产生的干扰。提高PLC控制系统抗干扰性能的措施：
(1) 科学选型；
(2) 选择高性能电源，抑制电网干扰；
(3) 正确的选择接地点，完善接地系统；
(4) 柜内合理选线配线，降低干扰。

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结 论

本次的设计从应用的角度出发，通过实验验证轧钢机控制系统，可靠高、抗干扰能力强这是它的重点之一。PLC的平均无故障间隔时间可达几十万小时，且硬件和软件上均采用了提高可靠性的措施，由于PLC用软件取代了继电-接触控制系统中大量的中间继电器、时间继电器计数器等低压电器，因此整个设计、安装、接线的工作量大大的减少。
设计PLC控制系统需遵循一定的设计原则，对控制对象的特点和要求需深入的了解，在满足工艺工程、环境要求和性能价格比等条件下，应合理的选择PLC的机型，正确进行内存估计，有效的选择I/O点，并按一定步骤进行系统的硬软件的设计。
使用时，为了避免干扰信号对PLC产生的影响，应采取以下措施：
1. 使用PLC远离高压电源和高压设备，且不能和高压电器安装在一个控制柜中；
2. PLC的电源应与系统动力设备的电源分开配线；
3. 良好的接到是保护PLC安全可靠运行的重要条件；
4. PLC的输入输出端接感性负载时应并联二极管或RC阻容吸收电路；
5. PLC还可以利用软件进行可靠性设计。

谢 辞

本文是在李素芳老师的悉心指导下完成的。导师为论文课题的研究提出了许多指导性的意见，为论文的撰写、修改提供了许多具体的指导和帮助。在本文结束之际，特向我敬爱的导师致以最崇高的敬礼和深深的感谢！
经过近段的努力，使我顺利的完成了毕业设计。这份毕业设计既是对过去三年所学知识的总结，又是自己学习提高的良机。
实践是最好的老师。通过毕业设计，一方面可以发现自己的不足，纠正学习中的错误；另一方面又可以积累丰富的知识，吸取别人好的方法和经验，增强对复杂问题的解决能力，摸索出一套解决综合问题的方法，为自己以后的工作和学习打下坚实的基础。
毕业设计中既动脑、又动手，是一个理论与实际结合的过程。仅仅有理论是不够的，更重要的是实际的，是我们所设计的实物，具有设计合理，经济实用的优点。这就需要我们设计者考虑问题是要仔细、周密，不能有丝毫的大意。对设计方案的优越化，也需要我们综合各方面的因素考虑，尤其是实际，最后我还想向教育我、支持我的老师，时刻关心我的父母、给我巨大帮助的同学表示最诚挚的谢意！

参考文献

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