關(guān)于PLC在冶金方面應用

王慧智

摘要：伴隨科技的急速發(fā)展，在鋼鐵冶金企業(yè)自動化控制中PLC憑借它超乎尋常的先進性漸漸普及，它與電氣自動化的結(jié)合使后者的控制過程更加方便，為整個企業(yè)的未來打下堅實的基礎(chǔ)，利于整個企業(yè)巨大潛能的發(fā)揮。

關(guān)鍵詞：PLC；冶金方面；應用

1 系統(tǒng)特點

1.1 PLC系統(tǒng)

PLC是面向用戶的工業(yè)控制計算機，具有許多明顯的特點：

（1）高可靠性：PLC所有的輸入輸出接口電路都采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外部電路與PLC內(nèi)部電路之間實現(xiàn)電氣隔離；PLC各輸入上均采用R-C濾波技術(shù)，其濾波時間常數(shù)一般為10-20ms；PLC各模塊采用了性能良好的開關(guān)電源；PLC所采用的器件都進行嚴格的篩選和老化。

（2）豐富的輸入輸出模塊：PLC針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號，有豐富的模塊供用戶選用，如：DC/AC，數(shù)字量/模擬量，電壓/電流，脈沖/電位等等。PLC相應的輸入輸出模塊與工業(yè)現(xiàn)場的多種器件或者設備相連接。與輸入模塊相連有按鈕、行程開關(guān)、接近開關(guān)等；與輸出模塊相連的有電磁閥、接觸器、電機、指示燈等。為了提高PLC的功能，它還提供了多種人機對話的接口模塊；為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡，PLC還有多種通信模塊。

（3）采用模塊化結(jié)構(gòu)：除了廂體式的小型PLC，目前絕大多數(shù)PLC均采用模塊化結(jié)構(gòu)。PLC的各個部件如CPU、電源等都采用模塊化設計，由機架和電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能用戶可自己組合。

（4）編程簡單：PLC的編程大多數(shù)采用類似于繼電器控制線路的梯形圖格式，形象直觀，易學易懂。

（5）安裝簡單，維修方便。PLC系統(tǒng)發(fā)展初期，主要應用于電氣自動化系統(tǒng)的開關(guān)量控制，對過程控制系統(tǒng)中的大量模擬量數(shù)據(jù)處理功能相對較差、通訊與監(jiān)控功能較弱，難以勝任大型和控制狀況復雜的過程控制系統(tǒng)工作。

1.2 DCS系統(tǒng)

（1）高可靠性：由于DCS將系統(tǒng)控制功能分散在各臺計算機上實現(xiàn)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用容錯設計，因此某一臺計算機出現(xiàn)的故障不會導致系統(tǒng)其它功能的喪失。此外，由于系統(tǒng)中各臺計算機所承擔的任務比較單一，可以針對需要實現(xiàn)的功能采用具有特定結(jié)構(gòu)和軟件的專用計算機，從而使系統(tǒng)中每臺計算機的可靠性也得到提高。

（2）開放性：DCS采用開放式、標準化、模塊化和系列化設計，系統(tǒng)中各臺計算機采用局域網(wǎng)方式通信，實現(xiàn)信息傳輸，當需要改變或擴充系統(tǒng)功能時，可將新增計算機方便地連入系統(tǒng)通信網(wǎng)絡或從網(wǎng)絡中卸下，幾乎不影響系統(tǒng)其他計算機的工作。

（3）靈活性：通過組態(tài)軟件根據(jù)不同的流程應用對象進行軟硬件組態(tài)，即確定測量與控制信號及相互間連接關(guān)系、從控制算法庫選擇適用的控制規(guī)律以及從圖形庫調(diào)用基本圖形組成所需的各種監(jiān)控和報警畫面，從而方便地構(gòu)成所需的控制系統(tǒng)。

（4）易于維護：功能單一的小型或微型專用計算機，具有維護簡單、方便的特點，當某一局部或某個計算機出現(xiàn)故障時，可以在不影響整個系統(tǒng)運行的情況下在線更換，迅速排除故障。

（5）協(xié)調(diào)性：各工作站之間通過通信網(wǎng)絡傳送各種數(shù)據(jù)，整個系統(tǒng)信息共享，協(xié)調(diào)工作，以完成控制系統(tǒng)的總體功能和優(yōu)化處理。

（6）功能齊全：控制算法豐富，集連續(xù)控制、順序控制和批處理控制于一體，可實現(xiàn)串級、前饋、解耦、自適應和預測控制等先進控制，并可方便地加入所需的特殊控制算法。DCS的構(gòu)成方式十分靈活，可由專用的管理計算機站、操作員站、工程師站、記錄站、現(xiàn)場控制站和數(shù)據(jù)采集站等組成，也可由通用的服務器、工業(yè)控制計算機和可編程控制器構(gòu)成。

2 PLC控制系統(tǒng)簡介

首先，在運用PLC控制系統(tǒng)之前，要實現(xiàn)對數(shù)據(jù)系統(tǒng)的初始化處理，一般情況下，要在控制系統(tǒng)投入運行或精密點檢后運行時或者當系統(tǒng)發(fā)生重大故障后，重新啟動時進行初始化處理，進行初始化處理的工作步驟包括有：第一，讀入過程設備狀態(tài)信息、條件信息；第二，顯示工藝流程圖及設備目前狀態(tài)；第三，所有定時器、計時器清零；第四，設備操作方式自動設置成“手動”方式；第五，由操作員進行“手動”操作處理，使各設備處于操作員指定的方式、狀態(tài)；第六，操作員確認各設備的當前狀態(tài)是否正常，運行條件是否具備，由操作員將操作方式設在正常運行的模式；第七，操作員確認一切正常后，程序運行先從“手動”方式開始，設備正常運行后再切換到“自動”方式。

其次，進行操作場所的選擇。一些需要在PLC上控制的設備在機旁操作箱上設有“遠控/近控”權(quán)限選擇開關(guān)，將操作地點分為：“近控”操作：將選擇開關(guān)設置為“近控”位置時，利用機旁操作箱上的操作指示燈及操作按鈕在現(xiàn)場完成設備的啟動（開啟）、停止（關(guān)閉）操作?！斑h控”操作：將選擇開關(guān)設置為“遠控”位置時，利用設置在中控室的PLC控制站進行遠方操作。

最后，如果在PLC控制系統(tǒng)控制的過程中，一臺控制站發(fā)生故障時，另一臺控制站發(fā)出報警信號，打印故障報告，操作員到正常的工作站進行操作，直到系統(tǒng)恢復。當PLC故障（包括通訊故障、CPU故障、冗余板卡故障）時，自動無擾切換到冗余設備（通訊鏈路、冗余CPU、冗余板卡），操作站發(fā)出報警信號，并打印故障報告。非冗余板卡故障時，發(fā)出報警信號，由專業(yè)人員確認并排除故障。

3 PLC控制系統(tǒng)用于冶金自動化控制的設計應用

3.1 優(yōu)化設計

在PLC控制系統(tǒng)用于冶金自動化控制的過程之中，可以充分的結(jié)合人工智能系統(tǒng)的先進理論技術(shù)以及相應的工作實踐經(jīng)驗。在傳統(tǒng)的冶金自動化控制過程之中，主要采用的設計手段就是通過結(jié)合實際的工作經(jīng)驗來進行控制系統(tǒng)的設計，這種設計方法缺乏先進的系統(tǒng)理論的支持，在實際的運行過程中，往往會出現(xiàn)一些難以解決的故障問題。通過對PLC控制系統(tǒng)的應用，可以有效的優(yōu)化對于冶金自動化控制系統(tǒng)的設計，并通過對先進的計算機科學技術(shù)的應用，有效的縮減產(chǎn)品從設計到成型的時間，有效的提升了冶金自動化控制的控制效率。

3.2 故障診斷設計

一般情況下，冶金設備所出現(xiàn)的故障問題具備著非線性的特點，這就給冶金自動化控制系統(tǒng)解決冶金設備的故障問題帶來了很多的困難。在這樣的背景下，通過在冶金自動化控制系統(tǒng)之中引進PLC控制系統(tǒng)，可以有效的提升冶金自動化控制系統(tǒng)的檢索效率。并通過對PLC控制系統(tǒng)之中的專家系統(tǒng)、模糊邏輯算法、神經(jīng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的應用，更加有效的確定冶金設備之中出現(xiàn)故障的區(qū)域，可以有效的提升冶金設備的故障診斷有效率。

3.3 智能控制設計

在冶金自動化控制過程引進PLC控制系統(tǒng)已經(jīng)成為了科學領(lǐng)域的未來發(fā)展趨勢，一般情況下，冶金自動化控制過程引進PLC控制系統(tǒng)主要集中在對于PLC控制系統(tǒng)之中的模糊算法、專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的引進之上。PLC控制系統(tǒng)對于冶金自動化系統(tǒng)的主要應用層面也主要集中在以下幾個層面：第一，進行對冶金設備之中的數(shù)據(jù)參數(shù)的分析；第二，對于冶金設備的運行狀態(tài)的實時監(jiān)督管理；第三，對于控制系統(tǒng)的有效管理；第四，對于冶金系統(tǒng)之中出現(xiàn)的故障進行及時的記錄分析。

4 總結(jié)

PLC以其自身獨特的優(yōu)勢提升了鋼鐵冶金企業(yè)電氣化控制的穩(wěn)定性，同時，PLC在鋼鐵冶金企業(yè)電氣化控制上具有巨大的發(fā)展前景。我們應該順從PLC技術(shù)的發(fā)展趨勢，以PLC的網(wǎng)絡化發(fā)展帶動鋼鐵冶金企業(yè)的工業(yè)自動化發(fā)展。不斷改進PLC的技術(shù)，使其更好地服務于電氣自動化控制，促進我國工業(yè)長期穩(wěn)定的發(fā)展。

參考文獻

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[2]蔡新華.PLC的運用，北京：航空航天大學出版社，2008年.

[3]范瑞.研究電氣自動化發(fā)展趨勢.山東工業(yè)技術(shù).2016（05）

（作者單位：本鋼集團有限公司北營煉鐵廠）