PLC控制技術(shù)在鋼鐵工業(yè)中的應(yīng)用

摘 要：在經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的今天，越來(lái)越多的高科技技術(shù)特別是自動(dòng)控制技術(shù)不斷地被開發(fā)和應(yīng)用，讓我國(guó)的眾多行業(yè)領(lǐng)域得到了不斷的發(fā)展，國(guó)家的經(jīng)濟(jì)實(shí)力也得到了更大的提高。PLC控制技術(shù)是繼電順序基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的以微處理器為核心的工業(yè)自動(dòng)化控制裝置，其控制功能強(qiáng)，可靠性高，編程簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)組合靈活，使其得到了巨大的發(fā)展空間，廣泛應(yīng)用在機(jī)械制造、汽車生產(chǎn)、工業(yè)研究等相關(guān)行業(yè)領(lǐng)域，PLC技術(shù)的應(yīng)用讓工業(yè)行業(yè)開啟了新的發(fā)展時(shí)代。本文就PLC技術(shù)在鋼鐵工業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：PLC控制技術(shù)；鋼鐵工業(yè)；應(yīng)用

前言

PLC的中文全稱為可編程序控制器。主要應(yīng)用在工業(yè)環(huán)境的生產(chǎn)制造中。PLC主要通過可編程的存儲(chǔ)器進(jìn)行內(nèi)部程序的存貯，通過相關(guān)的邏輯運(yùn)算、順序執(zhí)行、定時(shí)程序、計(jì)數(shù)操作和算術(shù)操作等一系列程序指令的數(shù)字模擬輸入和輸出，對(duì)各種工業(yè)機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)制造進(jìn)行有效控制和管理。

PLC控制技術(shù)開發(fā)于20世紀(jì)70年代，其便捷有效的優(yōu)勢(shì)在工業(yè)行業(yè)領(lǐng)域引發(fā)了一場(chǎng)技術(shù)改革。在最近幾年中，PLC也與CAD（CAM）、工業(yè)機(jī)器人一同成為了工業(yè)行業(yè)發(fā)展中的重要技術(shù)支柱，工業(yè)行業(yè)開始走向了自動(dòng)化時(shí)代。PLC系統(tǒng)自身可以成為相當(dāng)于一個(gè)控制系統(tǒng)，同時(shí)也是集散控制系統(tǒng)（DCS）、監(jiān)視控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（SCADA）的重要組成部件。

1 PLC系統(tǒng)的組成和應(yīng)用

PLC系統(tǒng)主要由電源系統(tǒng)、中央處理器、輸入輸出接口、通信接口、存儲(chǔ)器、編程器等組成，一些PLC系統(tǒng)在組成部分中還添加了智能輸入輸出接口和拓展接口模塊。

PLC可編程控制器的程序編寫語(yǔ)言種類較多，一般有控制系統(tǒng)流程圖、梯形圖語(yǔ)言和語(yǔ)句表編程語(yǔ)言三種。其中控制系統(tǒng)流程圖主要應(yīng)用在過程控制的程序編寫；梯形圖則主要應(yīng)用在離散控制的程序編寫；語(yǔ)句表編程則是與匯編語(yǔ)言較為相似的低級(jí)編程語(yǔ)言。

PLC可編程控制器的軟件系統(tǒng)主要有系統(tǒng)監(jiān)控程序和用戶程序兩個(gè)組成部分。其中系統(tǒng)監(jiān)控程序主要用于對(duì)PLC的執(zhí)行過程進(jìn)行監(jiān)督和控制，主要由管理程序、用戶指令解釋程序和標(biāo)準(zhǔn)程序模塊系統(tǒng)調(diào)用構(gòu)成；用戶程序則是指對(duì)控制設(shè)備的程序語(yǔ)言進(jìn)行編寫的程序器系統(tǒng)，一般PLC系統(tǒng)中都會(huì)自帶編程器。

PLC在開關(guān)邏輯、閉環(huán)系統(tǒng)控制、運(yùn)動(dòng)順序、監(jiān)控技術(shù)、分布控制等都有所應(yīng)用。

2 PLC控制技術(shù)在鋼鐵工業(yè)中的應(yīng)用和優(yōu)點(diǎn)

PLC控制技術(shù)的自身特點(diǎn)是系統(tǒng)構(gòu)成靈活，容易拓展，使用較為便捷，能夠在各種環(huán)境惡劣的條件下進(jìn)行工作，抗干擾能力較強(qiáng)，具體較高的可靠性。PLC技術(shù)打破了傳統(tǒng)的手動(dòng)操作，大大節(jié)約了人力、物力和財(cái)力，在鋼鐵工業(yè)中更是得到了廣泛的應(yīng)用。PLC技術(shù)在鋼鐵工業(yè)中主要進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)的數(shù)據(jù)采集和控制實(shí)時(shí)過程的順序執(zhí)行，是鋼鐵工業(yè)中的獨(dú)立控制主機(jī)。其結(jié)合計(jì)算機(jī)及應(yīng)用程序的控制，更直觀的使生產(chǎn)設(shè)備、過程及狀態(tài)得到有效的控制，使鋼鐵工業(yè)的生產(chǎn)效率得到了很大提高，鋼鐵產(chǎn)品的質(zhì)量更穩(wěn)定，也為鋼鐵工業(yè)單位獲取了更多的經(jīng)濟(jì)效益。

例如以下一些案例的說明，充分體現(xiàn)了PLC技術(shù)在鋼鐵工業(yè)的應(yīng)用情況。

（1）PLC在鋼鐵工業(yè)中主要應(yīng)用于對(duì)產(chǎn)品原材料的稱量和集料控制，一些混合材料的下料比例分配和相關(guān)的流量計(jì)算也有PLC技術(shù)的參與。（2）PLC應(yīng)用在鋼鐵工業(yè)的高爐設(shè)備中。在煉鋼工作中，PLC技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了對(duì)投料、氧槍、電極等的控制，滿足了煉鋼工作的相關(guān)要求和指標(biāo)。在軋制工作中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)軋制參數(shù)的控制。（3）PLC應(yīng)用在煉鋼混鐵爐的生產(chǎn)過程控制中。通過PLC與計(jì)算機(jī)相結(jié)合可實(shí)現(xiàn)如下功能：

①可自動(dòng)繪制鐵水Si、Mn、P、S成分控制圖，以形象直觀方式顯示全過程鐵水成分波動(dòng)情況，從而監(jiān)控工序狀態(tài)。②自動(dòng)統(tǒng)計(jì)混鐵爐爐役運(yùn)行情況，并核算當(dāng)月入爐量占累計(jì)入爐量的百分值、爐役運(yùn)行天數(shù)和回爐鋼入爐量，以便及時(shí)向上級(jí)管理部門輸送有關(guān)混鐵爐的管理信息。③可自動(dòng)繪制所有班組的Si、S、T℃制表符頻度圖，供有關(guān)人員了解生產(chǎn)進(jìn)度及節(jié)奏情況。

PLC控制技術(shù)在鋼鐵工業(yè)中的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)如下：

（1）PLC控制技術(shù)的使用，促使了鋼鐵工業(yè)的自動(dòng)化發(fā)展，減少了生產(chǎn)員工的工作壓力，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。（2）PLC在鋼鐵工業(yè)的應(yīng)用中，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，能夠在較為惡劣的環(huán)境中進(jìn)行工作，能源消耗較低，抗干擾能力較強(qiáng)，具有很高的可靠性。（3）PLC技術(shù)在運(yùn)行過程中對(duì)時(shí)間的控制精度較高，獨(dú)特的控制方式和執(zhí)行方式能夠準(zhǔn)確快捷地控制鋼鐵設(shè)備。（4）PLC系統(tǒng)的體積較小，結(jié)構(gòu)安裝較為簡(jiǎn)單，接線方便，在鋼鐵工業(yè)的設(shè)備改造、施工和調(diào)試的應(yīng)用中，能夠有效縮短進(jìn)行周期。（5）每年因鐵水成分、溫度控制好可減少不合格品5～10爐鋼（每爐按60t鋼水，2800元/t鋼計(jì)算），可取得經(jīng)濟(jì)效益約84～168萬(wàn)元。

3 鋼鐵工業(yè)PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在鋼鐵工業(yè)的產(chǎn)品生產(chǎn)中，鐵、鋼、軋等工藝對(duì)象復(fù)雜多樣，具有非結(jié)構(gòu)化、強(qiáng)耦合和不確定的特點(diǎn)。因此，PLC控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中，要加強(qiáng)對(duì)各個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)的參數(shù)變化和過程的分析和考慮。設(shè)計(jì)過程如下：

（1）總體設(shè)計(jì)：主要內(nèi)容是對(duì)控制對(duì)象和控制范圍進(jìn)行確定，對(duì)控制設(shè)備的自身控制要求和過程進(jìn)行了解，通過對(duì)控制流程的完整認(rèn)識(shí)，確定控制系統(tǒng)的功能和標(biāo)準(zhǔn)要求。通過輸入?yún)?shù)對(duì)前端智能儀器和傳感器的類型規(guī)格進(jìn)行選擇，選擇過程主要以輸入信號(hào)的種類、儀器精度和響應(yīng)時(shí)間等為主要考慮方向。（2）PLC的選擇：PLC類型規(guī)格在選擇上主要考慮輸入輸出接口的數(shù)量、電壓大小、對(duì)控制器的響應(yīng)快慢、編程語(yǔ)言類型等。（3）硬件設(shè)計(jì)：通過對(duì)控制系統(tǒng)的控制過程進(jìn)行設(shè)計(jì)和傳感器的選擇，對(duì)PLC系統(tǒng)的輸入輸出接口進(jìn)行合理分配和地址編號(hào)，將PC端子和現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的系統(tǒng)布線圖進(jìn)行設(shè)計(jì)和繪畫。（4）軟件設(shè)計(jì)：對(duì)控制對(duì)象的要求和目標(biāo)進(jìn)行分析，在滿足控制對(duì)象的控制要求和目標(biāo)的基礎(chǔ)上進(jìn)行控制過程時(shí)序流程圖的設(shè)計(jì)，確定好編程語(yǔ)言的種類，通過流程圖和輸入輸出參數(shù)對(duì)PLC邏輯控制程序進(jìn)行設(shè)計(jì)，最后遵循硬件設(shè)計(jì)圖對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行接線和調(diào)試。

4 PLC在鋼鐵工業(yè)中的發(fā)展形勢(shì)和方向

4.1 發(fā)展趨勢(shì)

4.1.1 PLC可編程控制器將向著產(chǎn)品和編程語(yǔ)言多樣性的方向進(jìn)行發(fā)展，實(shí)現(xiàn)一個(gè)PLC系統(tǒng)能夠使用多種編程語(yǔ)言。

4.1.2 PLC將向著散型、智能型、現(xiàn)場(chǎng)總線型、輸入輸出模塊化的方向發(fā)展，擁有遠(yuǎn)程通信和強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)化的功能。

4.1.3 PLC將實(shí)現(xiàn)更多的功能、速度也會(huì)更加快捷、存儲(chǔ)容納量也將得到提高、系統(tǒng)對(duì)于信息的處理能力也得到加強(qiáng)、人機(jī)界面得到完善。

4.1.4 PLC的硬件費(fèi)用將下降，軟件和集成系統(tǒng)的費(fèi)用上升，引進(jìn)更多CPU結(jié)構(gòu)、冗余備用技術(shù)、熱撥插技術(shù)和自診斷技術(shù)，保證PLC系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性。

4.2 發(fā)展前景

PLC技術(shù)在之前主要應(yīng)用于離散控制，然而，隨著PLC系統(tǒng)與其他系統(tǒng)設(shè)備的結(jié)合，PLC技術(shù)不再局限于傳統(tǒng)的離散控制，更多新型的控制功能也得到了實(shí)現(xiàn)。隨著PLC技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，在鋼鐵工業(yè)的發(fā)展過程中，PLC控制技術(shù)也將有更多新的控制技術(shù)融入。

5 結(jié)束語(yǔ)

PLC技術(shù)是一項(xiàng)高科技控制技術(shù)，通過控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和建立，實(shí)現(xiàn)了對(duì)工業(yè)設(shè)備的生產(chǎn)控制，自身的優(yōu)勢(shì)和功能特點(diǎn)也使其得到了更大應(yīng)用范圍，其發(fā)展空間也在不斷加大。隨著PLC技術(shù)的不斷引進(jìn)，我國(guó)的工業(yè)行業(yè)也得到了巨大的發(fā)展，鋼鐵工業(yè)的生產(chǎn)效率得到了有效的提高，實(shí)現(xiàn)了更大的經(jīng)濟(jì)效益。

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