冶金自動(dòng)化PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

郭潤(rùn)梅

（甘肅能源化工職業(yè)學(xué)院，甘肅 蘭州 730000）

在冶金自動(dòng)化當(dāng)中應(yīng)用PLC控制系統(tǒng)，能夠模擬人類思維活動(dòng)過(guò)程，從而智能化的控制冶金自動(dòng)化控制系統(tǒng)。PLC控制系統(tǒng)中，具有較廣的涉及范圍，其中體現(xiàn)了仿生控制系統(tǒng)理論、信息控制理論、計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、哲學(xué)等多學(xué)科的理論和技術(shù)，是一種復(fù)雜的系統(tǒng)。利用PLC控制系統(tǒng)，能夠?qū)θ祟愂止せ顒?dòng)加以替代，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)冶金自動(dòng)化系統(tǒng)智能化控制，提高工作效率和工作質(zhì)量。

1 PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)成配置

PLC控制系統(tǒng)一般是西門(mén)子S7-300/400系統(tǒng)，利用微機(jī)硬件技術(shù)及軟件系統(tǒng)，能夠有效控制數(shù)據(jù)和應(yīng)用算法，進(jìn)而完成工作任務(wù)。PLC控制系統(tǒng)硬件配置方面，采用了2套PLC柜體、1臺(tái)網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)、1臺(tái)工程師站，另有2臺(tái)互為冗余的控制站。2套PLC柜體是下位機(jī)，在冶金自動(dòng)化生產(chǎn)中，應(yīng)用于汽輪機(jī)主機(jī)與輔助機(jī)器中?？刂普局邪↖/O模塊、冗余模塊、電源模塊、S7-400控制處理器、以外網(wǎng)接口模塊等。1臺(tái)工程師站、2臺(tái)控制站是上位機(jī)，采用了Windows XP sp3操作系統(tǒng)、19LCD顯示器、雙網(wǎng)卡、320G硬盤(pán)、4GB得RAM，2.8GHz的Intel CPU。PLC控制系統(tǒng)軟件配置方面，1臺(tái)工程師站采用了FIX6.15開(kāi)發(fā)版監(jiān)控軟件，2臺(tái)控制站采用了FIX6.15運(yùn)行版監(jiān)控軟件，控制站采用了STEP 7 V5.5 SP2編程軟件[1]。

2 PLC控制系統(tǒng)的控制功能

PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用前，應(yīng)初始化處理數(shù)據(jù)系統(tǒng)，通常在控制系統(tǒng)中運(yùn)行，或是在精密點(diǎn)檢之后運(yùn)行，或是在系統(tǒng)出現(xiàn)重大故障后，重新啟動(dòng)時(shí)進(jìn)行初始化處理。在初始化處理過(guò)程中，主要流程是對(duì)過(guò)程設(shè)備狀態(tài)及條件信息進(jìn)行讀取，對(duì)設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)、工藝流程圖等加以顯示，將全部計(jì)數(shù)器和定時(shí)器清零，自動(dòng)設(shè)置設(shè)備操作方式為手動(dòng)模式，操作人員通過(guò)手動(dòng)操作處理，將設(shè)備調(diào)整到指定的狀態(tài)和方式。操作員對(duì)各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢查，核對(duì)運(yùn)行條件，進(jìn)而將操作方式調(diào)整到正常運(yùn)行模式[2]。

操作員確認(rèn)正常后，將程序從手動(dòng)模式開(kāi)始運(yùn)行，待正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，切換到自動(dòng)模式運(yùn)行。選擇操作場(chǎng)所的過(guò)程中，需要在PLC中控制的設(shè)備，在機(jī)旁操作箱設(shè)置了遠(yuǎn)控/近控權(quán)限選擇開(kāi)關(guān)。如果選擇近控的操作地點(diǎn)，將開(kāi)關(guān)調(diào)到近控的位置，通過(guò)機(jī)旁操作箱的操作按鈕、操作指示燈，控制設(shè)備啟動(dòng)或停止。如果選擇遠(yuǎn)控的操作地點(diǎn)，將開(kāi)關(guān)調(diào)到遠(yuǎn)控的位置，通過(guò)中控室設(shè)置的PLC控制站實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作。在PLC控制系統(tǒng)控制過(guò)程中，如果有1臺(tái)控制站出現(xiàn)故障，另外1臺(tái)控制站就會(huì)將報(bào)警信號(hào)發(fā)出，同時(shí)對(duì)故障報(bào)告打印。操作員通過(guò)正常工作站操作，指導(dǎo)故障排除。在PLC系統(tǒng)發(fā)生冗余板卡故障、CPU故障、通信故障等故障時(shí)，將會(huì)向冗余板卡、冗余CPU、通訊鏈路等冗余設(shè)備切換，同時(shí)操作站又對(duì)報(bào)警信號(hào)發(fā)出并且對(duì)故障報(bào)告進(jìn)行打印。對(duì)于非冗余板卡故障，對(duì)報(bào)警信號(hào)發(fā)出，通知專業(yè)人員將故障修復(fù)。

3 冶金自動(dòng)化PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

在冶金自動(dòng)化控制過(guò)程中，對(duì)PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)人工智能系統(tǒng)先進(jìn)理論技術(shù)，以及相關(guān)工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的良好融合。

在以往的冶金作業(yè)中，也對(duì)自動(dòng)化控制加以運(yùn)用，而主要應(yīng)用的設(shè)計(jì)方式，就是根據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。但是這種設(shè)計(jì)方法，缺少先進(jìn)系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)支撐，因而在實(shí)際工作當(dāng)中，可能會(huì)出現(xiàn)一些故障問(wèn)題，無(wú)法有效的解決。

而應(yīng)用PLC控制系統(tǒng)之后，使得冶金自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)得到了進(jìn)一步的優(yōu)化。應(yīng)用了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)等，使得產(chǎn)品設(shè)計(jì)到成型之間的時(shí)間大大縮短，冶金自動(dòng)化控制效率和質(zhì)量也得到了良好的提高。

3.2 故障診斷設(shè)計(jì)

在冶金設(shè)備運(yùn)行當(dāng)中，通常會(huì)出現(xiàn)的故障問(wèn)題，一般都具有非線性特點(diǎn)。

因此，對(duì)于冶金自動(dòng)化控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，在冶金設(shè)備故障診斷及維修方面，就面臨著更大的難度?；谶@樣的情況，將PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用到冶金自動(dòng)化控制系統(tǒng)當(dāng)中，能夠使冶金自動(dòng)化控制系統(tǒng)檢索效率得到提升。

通過(guò)應(yīng)用PLC控制系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、模糊邏輯算法、專家系統(tǒng)等，能夠?qū)σ苯鹪O(shè)備當(dāng)中發(fā)生故障的位置更好的確定，從而使冶金設(shè)備故障診斷、故障維修效率得到提高[3]。

3.3 智能控制設(shè)計(jì)

將PLC控制系統(tǒng)引入到冶金自動(dòng)化控制過(guò)程當(dāng)中，是在當(dāng)前科技不斷發(fā)展進(jìn)步的背景下，冶金工業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)和方向。

通常來(lái)說(shuō)，將PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用到冶金自動(dòng)化控制過(guò)程中，主要是應(yīng)用PLC控制系統(tǒng)中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、專家系統(tǒng)、模糊算法等相關(guān)功能。此外，在冶金自動(dòng)化系統(tǒng)當(dāng)中，對(duì)于PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在幾個(gè)不同的方面。利用PLC控制系統(tǒng)，能夠有效的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)冶金設(shè)備運(yùn)行情況和監(jiān)督管理，準(zhǔn)確分析冶金設(shè)備中相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)，有效管理控制系統(tǒng)運(yùn)行及功能，及時(shí)記錄分析冶金系統(tǒng)運(yùn)行中發(fā)生的故障等。

4 小結(jié)

在當(dāng)前的工業(yè)領(lǐng)域中，隨著科技的不斷發(fā)展進(jìn)步，很多先進(jìn)的技術(shù)得以應(yīng)用和推廣，使得工業(yè)領(lǐng)域發(fā)展取得了極大的進(jìn)步。

冶金是工業(yè)領(lǐng)域中的一個(gè)重要分支，在冶金行業(yè)中應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)冶金自動(dòng)化，對(duì)于工作效率和工作質(zhì)量的提升，都有著重要的價(jià)值。PLC控制系統(tǒng)是一種先進(jìn)的控制系統(tǒng)，將其應(yīng)用于冶金自動(dòng)化中，能夠取得十分理想的效果。因此，對(duì)于PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)成和配置應(yīng)加以明確，結(jié)合其控制功能，根據(jù)冶金自動(dòng)化實(shí)際需求合理設(shè)計(jì)，從而發(fā)揮出更好的應(yīng)用效果。