PLC在鋼鐵冶金企業(yè)電氣自動化控制中的應(yīng)用

袁 劍

（江西新余鋼鐵集團有限公司自動化部，江西 新余 338001）

PLC自動控制系統(tǒng)主要指的是建立在可編程邏輯控制器的基礎(chǔ)上，結(jié)合電氣設(shè)備的實際運行體系打造的智能化、自動化控制方案，能夠有效協(xié)助人工落實電氣設(shè)備以及生產(chǎn)鏈條的管理。其中融合了計算機技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)以及數(shù)字信息技術(shù)，可以結(jié)合不同的生產(chǎn)工具以及生產(chǎn)指令落實自動控制。因此建立在鋼鐵冶金電氣化自動控制的角度落實PLC自動控制系統(tǒng)的分析，不僅是文章論述的重要內(nèi)容，也是以提升PLC自動控制系統(tǒng)應(yīng)用價值為目的落實的課題研究。

1 基礎(chǔ)案例分析

為了進一步提升本文論述的有效性，文章建立在某冶金企業(yè)自動控制系統(tǒng)研發(fā)案例的基礎(chǔ)上，以西門子S7系列PLC自動控制系統(tǒng)作為核心體系，綜合西門子S7編程軟件、 In touch組態(tài)軟件進行細節(jié)分析。

首先從PLC選型的角度來講，可以結(jié)合具體的控制任務(wù)進行采集以及控制點數(shù)分析，及DI/DO點位、AI/AO點位，然后便可以推算出需要的模板配置和模板數(shù)量。通常來講，若點數(shù)小于100，那么可以選擇S7-200系列，若點數(shù)小于1000，那么可以選擇S7-300系列，若點數(shù)大于等于1000，則可以選擇S7-400系列。模板數(shù)量為點數(shù)/單個模板通道數(shù)。建立在該企業(yè)實際的生產(chǎn)線需求角度進行分析之后，確定PLC自動控制系統(tǒng)為西門子S7-400系列，詳細的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 PLC自動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2 PLC自動控制系統(tǒng)的具體構(gòu)建方法

2.1 連接方式

當(dāng)前大部分西門子PLC自動控制系統(tǒng)的連接方法，以下位連接和同位連接為主，首先下位連接主要指的是PLC和遠程單元進行連接，實現(xiàn)主站和從站單元之間的連接。在這個過程中，TRC自動系統(tǒng)可以建立在 Profidus-DP通訊技術(shù)的基礎(chǔ)上，與遠程戰(zhàn)之間打造分布式的自動化系統(tǒng)，能夠進行現(xiàn)場及自動化控制。該種連接方法只會產(chǎn)生一根總線，能夠有效避免多根電纜出現(xiàn)故障。

同位連接主要指的是PLC和PLC之間進行連接，是建立在多臺PLC主站的基礎(chǔ)上，打造交互性的連接網(wǎng)絡(luò)，總的來講是PLC通訊模板的連接。西門子S7系統(tǒng)可以建立在網(wǎng)絡(luò)組態(tài)的基礎(chǔ)上，指定其中某兩個PLC成為協(xié)作伙伴，能夠共用一個ID號碼。本工程中采用的通訊模板為工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)卡，能夠直接打造兩臺PLC之間的ISO協(xié)議，從而提升其通信質(zhì)量。

2.2 In touch操作站建設(shè)

建立在上位監(jiān)控軟件的基礎(chǔ)上，西門子公司推出了in touch組態(tài)軟件平臺，可以建立在自動化的基礎(chǔ)上，將所有的操控人員以及監(jiān)控任務(wù)納入其中。其功能較為強大，利用組態(tài)軟件能夠結(jié)合具體的組合畫面進行基礎(chǔ)的自動化控制，常見的功能以顯示、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)處理、報警、報表、安全控制以及打印為主，同時In touch操作站的硬件基礎(chǔ)是建立在工控機以及工業(yè)網(wǎng)卡的基礎(chǔ)上形成的， Windows98/nt/2000系統(tǒng)是軟件的基礎(chǔ)架構(gòu)。

2.3 通訊網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)

通訊網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)主要為工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線網(wǎng)為主。

首先工業(yè)以太網(wǎng)ethernet是符合國際標(biāo)準(zhǔn)的專用網(wǎng)絡(luò)，主要針對工業(yè)生產(chǎn)體系而設(shè)計。工業(yè)以太網(wǎng)可以建立在ISO以及TCP/IP通訊協(xié)議的基礎(chǔ)上進行網(wǎng)絡(luò)通訊，通過IEEE802.3落實區(qū)域控制，具有極為強大的單元網(wǎng)絡(luò)[1]。

現(xiàn)場總線網(wǎng)則以Profibus為主，主要指的是針對現(xiàn)場的設(shè)備以及整體的工業(yè)生產(chǎn)體系落實基礎(chǔ)控制，是建立在過程控制單元以及現(xiàn)場操作站的基礎(chǔ)上，打造的交互性計算機網(wǎng)絡(luò)體系，其中能夠提供全數(shù)字化管理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的雙向和分散性傳輸，支持多分支傳輸。能夠有效滿足工業(yè)生產(chǎn)以及機械化管理的實際需求，是當(dāng)前工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)集成化發(fā)展的重要產(chǎn)物。

3 PLC在鋼鐵冶金中實踐應(yīng)用

3.1 協(xié)調(diào)配料

我國當(dāng)前的鋼鐵冶金發(fā)展體系已經(jīng)逐步進入了電氣化以及智能化時代，因此PLC自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用途徑也逐漸增多，尤其是在配料調(diào)配方面有著極強的應(yīng)用價值。利用PLC自動控制技術(shù)實現(xiàn)配料協(xié)調(diào)能夠有效提升配比的精準(zhǔn)性，同時可以在同一時間結(jié)合多個物料系統(tǒng)落實集中控制和調(diào)配。這種方式不僅能夠提升冶金生產(chǎn)效率，也可以有效抵抗外界環(huán)境的干擾，降低成本，增強配料協(xié)調(diào)的有效性[2]。

3.2 落實故障響應(yīng)

在PLC自動控制技術(shù)與鋼鐵冶金生產(chǎn)線相融合之后，能夠通過電氣自動化控制系統(tǒng)實現(xiàn)電氣設(shè)備以及生產(chǎn)線的故障分析，通過自動定位技術(shù)能夠快速的定位故障發(fā)生點，并且建立在聲光預(yù)警的基礎(chǔ)上，及時的發(fā)出警報，也可以結(jié)合故障的類型自動的進行停機，避免故障影響進一步擴散；同時建立在傳感器以及數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，能夠快速的將故障的類型以及相關(guān)信息傳輸?shù)饺藱C交互界面，及時的通知維修人員進行針對性的檢修。

3.3 進行生產(chǎn)優(yōu)化調(diào)控

結(jié)合鋼鐵冶金工業(yè)生產(chǎn)的特點來講，首先消耗量較大，其次生產(chǎn)環(huán)境較差，因此在長期從事生產(chǎn)線作業(yè)的過程中，相關(guān)工作人員的壓力逐步增加，同時傳統(tǒng)的管理方式可能會導(dǎo)致電氣設(shè)備或者其他的運行體系出現(xiàn)故障。而利用PLC自動控制系統(tǒng)進行優(yōu)化，能夠有效提升整體線路管控的精準(zhǔn)性和合理性，在提升儲存器容量的同時，可以落實好電氣自動化系統(tǒng)的內(nèi)部程序控制。這種方式能夠滲透到人工無法觸及的領(lǐng)域，在提升人工管理效率的同時，也能夠有效降低管控壓力，促使鋼鐵冶金生產(chǎn)體系更具科學(xué)性和高效性，利用人機交互配合能夠有效增強生產(chǎn)線的運行質(zhì)量。

3.4 降耗增效

結(jié)合鋼鐵冶金工業(yè)的實際生產(chǎn)情況來講，往往需要消耗大量的能源，同時生產(chǎn)線的持續(xù)性運行也會導(dǎo)致部分能源損耗，這與當(dāng)前的節(jié)能環(huán)保社會發(fā)展體系有一定的矛盾性，因此建立在降耗增效的原則基礎(chǔ)上，打造高質(zhì)量的冶金生產(chǎn)體系至關(guān)重要。而綜合能源消耗的實際原因來講，在整體設(shè)備以及生產(chǎn)線系統(tǒng)啟停的過程中，繼電器以及開關(guān)的不合理控制是導(dǎo)致能源消耗的主要因素。那么利用PLC自動控制系統(tǒng)，針對整體生產(chǎn)線的開關(guān)量以及順序落實針對性的調(diào)控，不僅可以進行獨立控制操作，還能夠配合專業(yè)的信息和通信體系落實自動聯(lián)動。這一過程能夠有效實現(xiàn)生產(chǎn)線的性能優(yōu)化，促使綜合調(diào)配更加合理，并且建立在節(jié)能降耗的基礎(chǔ)上，進行能源消耗情況的分析，來落實生產(chǎn)線的性能優(yōu)化，從而滿足現(xiàn)代化發(fā)展政策對冶金工業(yè)提出的要求。

3.5 變頻調(diào)速

PLC自動控制系統(tǒng)最大的優(yōu)勢電視可以實現(xiàn)對整體生產(chǎn)線的全過程監(jiān)控，并且結(jié)合具體的生產(chǎn)狀態(tài)落實信號接收結(jié)合，接收到的信號分析，生產(chǎn)線需要進行調(diào)整的重點，然后落實相關(guān)設(shè)備的轉(zhuǎn)速調(diào)控，將其控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，同時能夠滿足具體的生產(chǎn)需求，例如在高爐除塵風(fēng)機運轉(zhuǎn)的過程中，可以結(jié)合生產(chǎn)場所中的煙塵指數(shù)進行調(diào)整；在高爐出鐵的過程中，可以結(jié)合爐臺前的紅外傳感器來分析產(chǎn)品的具體溫度，并且通過變頻器發(fā)出指令信號能夠及時的進行生產(chǎn)線，電氣設(shè)備以及相關(guān)系統(tǒng)的反應(yīng)，這種變頻調(diào)速功能不僅能夠提升整體生產(chǎn)線的運行效率，還可以有效實現(xiàn)能源節(jié)約。

4 注意事項

利用西門子PLC自動控制技術(shù)，實現(xiàn)鋼鐵冶金工業(yè)的電氣化發(fā)展，需要將關(guān)注點放在在運行環(huán)境以及外部干擾方面，首先針對運行環(huán)境來講，環(huán)境溫度需要控制在0～50℃以內(nèi)，同時也要落實好濕度處理，若濕度過大則直接會影響PLC自動控制系統(tǒng)的絕緣性能。

針對干擾因素來講，在PLC技術(shù)運行過程中，要結(jié)合整體的生產(chǎn)環(huán)境，落實外界干擾因素的監(jiān)控，例如強電以及柜內(nèi)干擾因素較大，會直接影響自動控制系統(tǒng)的運行效果。從實踐角度來講，可以通過安裝隔離變壓器來降低干擾程度。

除此之外，自動控制技術(shù)的應(yīng)用還需要結(jié)合具體的生產(chǎn)線運行需求進行調(diào)整，因此在落實好當(dāng)前系統(tǒng)研發(fā)的基礎(chǔ)上，還需要進一步實現(xiàn)技能創(chuàng)新以及管理創(chuàng)新，從而進一步提升PRC自動控制體系的應(yīng)用價值。

5 結(jié)語

綜上所述，近些年為了進一步增強冶金行業(yè)的發(fā)展，質(zhì)量打造智能化的電氣控制系統(tǒng)，已經(jīng)成為了多方關(guān)注的重點，而西門子PLC自動控制系統(tǒng)憑借其多功能的操作站能夠有效實現(xiàn)多人員以及多任務(wù)集成管理，在滿足鋼鐵冶金生產(chǎn)需求的同時，能夠建立在節(jié)能環(huán)保以及優(yōu)化控制的角度進行生產(chǎn)線的調(diào)整，這對于增強鋼鐵冶金生產(chǎn)效率降低成本有極大的促進作用，同時能夠進一步強化冶金企業(yè)的自動化程度推進我國鋼鐵產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展。