PLC在軋鋼技術中的應用研究

彭彬

【摘要】PLC是一種具有編程存儲器實質(zhì)工業(yè)控制計算機，通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。近些年來，隨著PLC模擬量處理、數(shù)字運算以及人機接口技術的迅速發(fā)展，PLC在鋼鐵企業(yè)控制領域中占有了主導地位。本文結合實際首先闡述了PLC在軋鋼生產(chǎn)中的應用類型，然后分析了PLC軋鋼技術應用優(yōu)勢，最后探討了其在軋鋼生產(chǎn)中的抗干擾措施。

【關鍵詞】PLC；軋鋼技術；應用類型；干擾

【中圖分類號】TP393 【文獻標識碼】B 【文章編號】1672-5158（2013）01—0407-01

1 PLC在軋鋼生產(chǎn)中的應用類型

1.1 用于開關量的邏輯控制

這是PLC最基本、最廣泛的應用領域。這種功能取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制。開關量的邏輯控制可用于單機控制，也可用于多機群控，亦可用于自動生產(chǎn)線的控制等等。在軋鋼生產(chǎn)工藝中可以對主機設備進行合分閘控制，可以單起與單停車、連起與聯(lián)停車等眾多操作控制。

1.2 用于過程控制

PLC通過編程設計可以控制驅動設備進行直線、圓周以及往返等各類運動。現(xiàn)在制造商PLC的專用的運動模塊功能強大。具有擴展輸入輸出，模擬量控制和通訊、鏈接功能等擴展性。大大增強了自動化應用的靈活性和控制能力。PLC過程控制在軋鋼生工藝中作用顯著，譬加熱爐、潤滑與液壓站及主機設備等的設備中的溫度、壓力、流量、液位和速度等連續(xù)變化的量必須進行檢測反饋控制，PLC能夠通過相應的A/D和D/A轉換模塊以及各種類型控制算法程序來處理這些變化量，完成對溫度、壓力以及流量等連續(xù)變化的模擬量的PID控制形，形成閉環(huán)控制。

1.3 用于數(shù)據(jù)處理

當前PLC在具備矩陣、函數(shù)、邏輯等各類數(shù)學運算功能，同時也能夠完成數(shù)據(jù)傳遞、排序和查表以及位操作，這些功能可以對軋鋼工藝中的各類數(shù)據(jù)進行采集、分析以及處理。數(shù)據(jù)處理對大中型軋鋼廠控制系統(tǒng)作用明顯，其CNC功能能夠把支持順序控制的PLC與數(shù)字控制設備緊密結合。

1.4 用于通訊連網(wǎng)

PLC的通訊包括PLC與PLC之間、PLC與上位計算機之間和它的智能設備之間的通訊，能夠實現(xiàn)信息交換，構成“集中管理，分散控制”的分布控制系統(tǒng)，其I/O模塊可以根據(jù)功能需求進行生產(chǎn)現(xiàn)場分散控制，利用網(wǎng)絡聯(lián)結構成集中管理信鼠的分布式網(wǎng)絡系統(tǒng)。這些功能滿足了軋鋼生產(chǎn)中通訊要求。

2 PLC在軋鋼技術應用優(yōu)勢

2.1 抗干擾能力強，可靠性高

PLC在應用中通常采用大規(guī)模集成電路技術，內(nèi)部電路抗干擾能力強，可靠性高。在軋鋼工藝中運用PLC編程進行控制，電氣接線及開關接點比繼電接觸器控制減少數(shù)倍，電氣故障易于查找，同時PLC控制系統(tǒng)具備故障自我檢測功能，控制系統(tǒng)發(fā)生故障時，系統(tǒng)能夠立刻報警。能夠設計編程外圍設備元件的故障診斷，可以對PLC控制系統(tǒng)外的電路與設備進行故障診斷保護，大大提升了軋鋼生產(chǎn)工藝整控制系統(tǒng)的運行可靠性。

2.2 配套功能強大，適用性強。

當前PLC技術迅速發(fā)展，各種規(guī)模的工業(yè)控制場合都能有相應配套的各類規(guī)模的PLC系列化產(chǎn)品，不但具備完善的邏輯處理功能，同時數(shù)據(jù)運算能力強大，能延伸到各種數(shù)字控制領域。運用PLC人機界面技術對軋鋼生產(chǎn)工藝進行控制，可以進行位置控制與溫度控制。

2.3 維護方便，容易改造

運用PLC的存儲邏輯代替接線邏輯，控制設備外部的接線大大減少，在軋鋼生產(chǎn)中運用PLC技術能夠縮短控制系統(tǒng)設計與建造的周期，日常維護簡單，根據(jù)需要可以能夠使軋鋼生產(chǎn)設備改變自動控制程序，優(yōu)化生產(chǎn)工藝過程。

3 PLC在軋鋼技術中應用措施

盡管PLC能夠在生產(chǎn)環(huán)境中直接應用，但軋鋼企業(yè)生產(chǎn)環(huán)境惡劣，電力系統(tǒng)線路及其設備復雜，所產(chǎn)生的電磁場很容易對PLC造成干擾。此外，PLC安裝與使用不合適，其程序或者運算很容易出現(xiàn)錯誤，所產(chǎn)生的誤輸入與誤輸出將會導致驅動設備出現(xiàn)誤動作，甚至失控。因此，PLC在軋鋼企業(yè)穩(wěn)定可靠工作，不但要其抗干擾能力，而且要進行精心設計安裝以及維護。

3.1 PLC安裝工作環(huán)境要求

一是軋鋼廠熱源多，環(huán)境溫度高，安PLC設備必須避開避開熱源，遠離其他電氣設備發(fā)熱元件，其溫度在0-55℃之內(nèi)，同時，其周圍易于通風散熱；二是空氣的相對濕不得大于85%，并且無凝露現(xiàn)象，以保障其絕緣良好性；三是PLC在安裝時要遠離震動源，不可避免時要用裝設減震措施；四是PLC設備要避免與氯化氫、硫化氫等腐蝕和易燃的氣體接觸，氧化鐵皮較多的環(huán)境要裝設封閉性控制室與控制柜；五是為減少設備與地之間的干擾，可裝設帶屏蔽層的隔離變壓器，提高其可靠性，同時，為預防普通整流濾波電源所產(chǎn)生紋波對PLC的影響，一般要選擇外接直流24V電源給PLC系統(tǒng)的輸入端供電。

3.2 抗干擾措施

在軋鋼企業(yè)中，電磁干擾是造成PLC控制系統(tǒng)發(fā)生故障的主要原因，影響PLC控制系統(tǒng)的干擾源很多，空間輻射干擾、電力系統(tǒng)外部引線、信號線路引入的干擾、接地系統(tǒng)混亂引起的干擾以及變頻器干擾等都能對PLC控制系統(tǒng)產(chǎn)生影響。PLC在軋鋼企業(yè)應用中主要主要有以下抗干擾措施。

（1）抑制電網(wǎng)干擾

電源變壓器是電源部分重要元件之一，為抑制電網(wǎng)電壓以及電流對PLC系統(tǒng)的干擾，一般要裝設帶屏蔽層的變比為1：1的隔離變壓器，同時注意變壓器的屏蔽層良好接地，為減少電源線間干擾，次級線圈連接線要使用雙絞線，條件許可，可以在電源輸入端串接LC濾波電路。

（2）安裝與布線合理

PLC控制系統(tǒng)在安裝時，動力線、控制線、PLC電源線以及I/O線均要分別配線，如不可避免處于同一線槽，要將交流線與直流線分開捆扎，盡可能使用分槽走線來降低干擾；二是PLC在裝設時要遠離電焊機、大功率變頻器以及大型動力電氣設備等易產(chǎn)生強干擾的元件。同時，PLC控制系統(tǒng)不得與高壓電器裝設在于一個開關柜，柜內(nèi)PLC電源線應該與動力線的距離不得小于200mm，如果柜內(nèi)裝設有功率較大的繼電器、接觸器的線圈等感性負載，PLC要并聯(lián)RC消弧電路。

3.3 I/O端的接線要合理

為有效預防PLC自身系統(tǒng)的相互干擾，一是在PLC裝設時，交流輸出線與直流輸出線不能使用同根電纜，輸入端走線與輸出端走線要分開輸出線盡可能遠離高壓線與動力線，PLC模擬量信號的傳送要選用屏蔽線，其屏蔽層一端或兩端接地。同時為預防PLC的輸出負載產(chǎn)生的干擾，在直流輸出可以加裝續(xù)流管保護，交流輸出加裝阻容吸收電路。

3.4 完善接地系統(tǒng)

PLC的正常運行必須靠良好的系統(tǒng)接地、屏蔽接地、交流接地地以及保護接地來保障。因此，必須要完善接地系統(tǒng)，—是為抑制附加在電源及輸入、輸出端的干擾，PLC應該使用專用地線，其接地點要與動力設備的接地點分開，二是PLC控制系統(tǒng)信號電纜的選擇與敷設應嚴格按照有關規(guī)定執(zhí)行。屏蔽電纜的屏蔽層應按以上要求進行接地。

3.5 抑制變頻器干擾

抑制變頻器對PLC控制系統(tǒng)的措施主要有三種。一是針對來自電源的傳導干擾加隔離變壓器；二是為防止變頻器紋波的干擾加裝濾波器；三是減少變頻器輸出在能量傳輸過程中線路產(chǎn)生電磁輻射加裝輸出電抗器。

4 結束語

總之，PLC在軋鋼企業(yè)大量推廣應用，成為控制軋鋼驅動設備的中樞，其指令復執(zhí)、故障診斷、自恢復功能、完備的人機界面以及原來越精準的通訊設備系統(tǒng)對軋鋼生產(chǎn)工藝越來越大。軋鋼企業(yè)在PLC實際應用中，要根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境合理安裝，并通過硬件與軟件等抗干擾技術有效的抑制干擾，讓PLC系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運行。

參考文獻

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