西門子PLC在冷軋鋼帶中的應(yīng)用

趙潔

摘 要：文章首先對PLC的概念進行了簡單介紹，然后以西門子PLC300在冷軋鋼帶生產(chǎn)線中的具體應(yīng)用為例，對PLC系統(tǒng)在冷軋鋼帶生產(chǎn)線的應(yīng)用、故障診斷、系統(tǒng)控制等方面進行了詳細的探討，最后對PLC系統(tǒng)在冷軋鋼帶生產(chǎn)線應(yīng)用中要注意的問題進行了闡述，為PLC系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)中的具體應(yīng)用提供了很好的指導(dǎo)作用，同時也為PLC系統(tǒng)的推廣提供了有效的支撐。

關(guān)鍵詞：西門子PLC；冷軋帶鋼；應(yīng)用

引言

軋鋼是生產(chǎn)和生活中最常見的一種鋼材，其需求量極大，但冷軋鋼帶的生產(chǎn)線常常因為控制問題造成生產(chǎn)停滯，給企業(yè)帶來了很大的不便，為了更好的控制冷軋鋼帶生產(chǎn)中各個部分的協(xié)調(diào)控制，引入了西門子的PLC控制系統(tǒng)，通過PLC與計算機的控制，生產(chǎn)線可以實現(xiàn)自動控制，極大的減輕了工人的勞動強度，保證鋼帶的質(zhì)量、產(chǎn)量、成材率，取得了較好的經(jīng)濟效益。文章根據(jù)生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，對PLC系統(tǒng)在鋼帶生產(chǎn)線上的應(yīng)用、故障診斷、系統(tǒng)控制以及要注意的問題等方面進行了具體的探討，為PLC系統(tǒng)在冷軋鋼帶生產(chǎn)線上的使用提供了指導(dǎo)，同時為PLC系統(tǒng)在冶金領(lǐng)域的推廣應(yīng)用提供了有效的支撐。

1 西門子PLC在冷軋鋼帶中的應(yīng)用分析

1.1 PLC的概念簡介

PLC可編程控制器是一種在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用的數(shù)字運算系統(tǒng)，通常由主機、I/O接口、電源、輸入/輸出擴展單元以及編程器組成。它主要通過在可編程存儲器內(nèi)部儲存可執(zhí)行的邏輯運算、定時、計數(shù)、數(shù)據(jù)處理等邏輯指令，在生產(chǎn)時通過與檢測傳感器互相通信，控制輸入和輸出，調(diào)節(jié)生產(chǎn)中需要嚴格控制的參數(shù)（如溫度、壓力）。PLC系統(tǒng)具有可靠性強、應(yīng)用范圍廣、控制靈活、功能完備、性能優(yōu)良的特點，而且設(shè)計安裝簡單、調(diào)試周期短、體積小、重量輕、維修方便，非常適合在冷軋鋼帶生產(chǎn)線中使用。

1.2 PLC控制系統(tǒng)自動故障診斷的應(yīng)用分析

目前西門子PLC300系統(tǒng)的控制系統(tǒng)都可以進行硬件故障的自動檢測，在硬件出現(xiàn)故障時會發(fā)出報警信息，通常應(yīng)用到位置控制、溫度控制等關(guān)鍵部位，保證生產(chǎn)線安全高效的生產(chǎn)。隨著計算機技術(shù)及人機交互技術(shù)的發(fā)展，由PLC組成的控制系統(tǒng)的功能也變得越來越強大。在PLC控制的軋鋼生產(chǎn)設(shè)備中，PLC提供的故障診斷功能是軋鋼生產(chǎn)中極為關(guān)鍵的功能，保護了軋鋼設(shè)備，降低了故障損失和維修時間。PLC主要是通過對接收到的數(shù)字量和模擬量信號的正常與否對硬件進行診斷，為了更好的保護設(shè)備，通常將故障診斷程序與過程控制相結(jié)合，可以在緊急狀態(tài)時保護軋鋼設(shè)備，避免巨大損失。

PLC控制系統(tǒng)自動故障診斷的工作原理是：將檢測傳感器輸送的信號模擬量與系統(tǒng)內(nèi)設(shè)的極限信號模擬量進行對比，如果接收信號模擬量遠離極限信號模擬量值，說明傳感器檢測的設(shè)備在正常工作；如果兩者相同或相差不大，說明設(shè)備處于危險狀態(tài)，如果設(shè)備處于危險狀態(tài)的時間超過了預(yù)期，PLC控制系統(tǒng)就會啟動開關(guān)量模塊或者PLC控制系統(tǒng)主動發(fā)出信號，輸出診斷結(jié)果并報警，緊急狀態(tài)下甚至?xí)詣泳o急停機，從而達到保護設(shè)備的目的。西門子PLC300系列控制系統(tǒng)采用并行分布式結(jié)構(gòu)，操作站是上位機，PLC作為下位機使用，操作站可以同時對多個PLC進行管理，供PLC完成程序下載，生產(chǎn)線上的設(shè)備故障都是由PLC根據(jù)開關(guān)量故障信號的檢測自動判斷，然后通過自身進行復(fù)雜的邏輯判斷進行出理的，而且緊急情況下的生產(chǎn)線緊急停機也是由PLC自行完成的。

1.3 PLC在冷軋帶鋼生產(chǎn)線中的具體應(yīng)用

西門子PLC300是目前冷軋生產(chǎn)線上應(yīng)用最為廣泛的一種可編程控制器，主要應(yīng)用在生產(chǎn)線自動生產(chǎn)控制、卷取機及機架間張力自動控制、帶鋼產(chǎn)品的厚度自動控制等方面，不僅大大提高了控制的精度，還提高了軋鋼生產(chǎn)的效率。西門子PLC300系列控制器的特點是可以較為方便的實現(xiàn)過程控制運輸、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)通信以及數(shù)據(jù)交換運算。在軋鋼生產(chǎn)過程中，卷曲張力和軋制張力都由控制系統(tǒng)根據(jù)傳感器輸入值自動計算，并通過系統(tǒng)反饋調(diào)節(jié)軋輥之間的距離，控制鋼帶的厚度。

1.4 西門子PLC300在軋鋼機電氣控制中的應(yīng)用分析

軋鋼機是軋鋼生產(chǎn)線的核心設(shè)備，其電氣控制系統(tǒng)對設(shè)備的正常運行至關(guān)重要。目前軋鋼機的控制系統(tǒng)是采用計算機系統(tǒng)與PLC聯(lián)合控制，計算機系統(tǒng)與PLC300之間使用PPI通信模塊。與傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)相比，它使用的是虛擬開關(guān)量的邏輯控制，通過邏輯程序?qū)崿F(xiàn)過程控制，簡化了控制流程，減少了控制設(shè)備，既降低了成本，又增強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。目前西門子PLC300系列的控制系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)直線運動或圓周運動的控制，PLC語言可以通過編碼器直接驅(qū)動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。在PLC控制系統(tǒng)中，輸入和輸出模塊都是通過I/O接口進行模擬量和數(shù)字量之間的A/D轉(zhuǎn)換，對壓力、流量、溫度等持續(xù)變化的模擬量實現(xiàn)閉環(huán)控制。PLC控制系統(tǒng)的通信包括PLC與上位機、PLC之間以及其他設(shè)備之間的通信，這些通信都是CNC的通信方式，可以實現(xiàn)順利控制和反饋調(diào)節(jié)。如西門子PLC300與上位機之間采用RS232接口，可以順利的實現(xiàn)信息的交換。

1.5 西門子PLC在軋鋼生產(chǎn)線應(yīng)用中應(yīng)注意的問題

西門子PLC300系統(tǒng)在應(yīng)用中性能很穩(wěn)定，通常不需要采取特殊措施保護，但如果環(huán)境過于惡劣，如強烈電磁干擾、安裝使用方式不當(dāng)?shù)?，還是有可能造成程序錯誤或運算錯誤，最終造成輸入錯誤，并引起輸出錯誤，使設(shè)備失控和誤動作，使PLC無法正常運行，所以必須提高PLC控制系統(tǒng)的可靠性，具體措施是：（1）安裝好控制系統(tǒng)的地線，包括系統(tǒng)地線、屏蔽地線、交流地線以及保護地線等；（2）PLC控制系統(tǒng)要遠離強烈的振動源，以防頻率在10～55Hz之間的振動對PLC控制系統(tǒng)的破壞；（3）PLC控制系統(tǒng)應(yīng)該遠離氯化氫等腐蝕性強、易燃的氣體，通常將PLC控制系統(tǒng)安裝在封閉的控制室或控制柜中；（4）PLC控制系統(tǒng)要避開強電磁干擾源，如大功率整流設(shè)備電磁干擾、大功率電力設(shè)備電磁信號干擾、大型電焊機的電磁干擾等，尤其不要與高壓電器設(shè)備的控制系統(tǒng)同一開關(guān)柜；（5）PLC控制系統(tǒng)的輸入和輸出線路分開，開關(guān)量與模擬量的線路也要分開，控制線、PLC電源線、I/O接口線、動力線等都應(yīng)該分別配線，變壓器與PLC和I/O接口之間應(yīng)該使用雙膠線進行連接。

2 結(jié)束語

PLC可編程控制器是一款通信性好、靈活性強、可靠性高、性能優(yōu)良的控制器，PLC控制系統(tǒng)在使用過程中具有編制程序簡單、安裝調(diào)試周期短、維護方便的優(yōu)點。目前在冷軋帶鋼生產(chǎn)線中使用的PLC控制系統(tǒng)，能夠很方便地實現(xiàn)卷取機和軋機之間張力自動控制、生產(chǎn)線生產(chǎn)過程自動生產(chǎn)控制以及帶鋼厚度的自動控制，在操作上可以簡單方便的通過人際交互界面進行生產(chǎn)線的自動調(diào)節(jié)。PLC控制系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)線上的穩(wěn)定運行，大大的減輕了操作人員的工作強度，同時提高了生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率、帶鋼的質(zhì)量、成材率和經(jīng)濟效益。在科技迅猛發(fā)展的今天，PLC可編程控制器以其獨特的優(yōu)勢在軋鋼生產(chǎn)領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用，而隨著PLC技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC控制系統(tǒng)也越來越智能化，給生產(chǎn)線的自動化生產(chǎn)帶來了極大的便利，相信在不遠的將來PLC技術(shù)必然會在軋鋼生產(chǎn)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

參考文獻

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