冶金工業(yè)自動化中PLC技術(shù)的應(yīng)用探析

許亮

摘 要：科學(xué)技術(shù)的發(fā)展給各行業(yè)均帶來了諸多變化，在冶金工業(yè)中運(yùn)用PLC技術(shù)對于冶金工業(yè)的發(fā)展有著巨大的推動作用。通過PLC技術(shù)的應(yīng)用能有效地改善冶金工業(yè)的自動化水平，將基于計算機(jī)技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的PLC技術(shù)應(yīng)用于冶金工業(yè)自動化中，對于生產(chǎn)過程的控制有著不容忽視的作用，并且可增強(qiáng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，促進(jìn)冶金工業(yè)的發(fā)展。文章將對冶金工業(yè)自動化中PLC技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析，探討PLC技術(shù)在冶金工業(yè)自動化中的作用，并對其發(fā)展前景進(jìn)行論述，以期促進(jìn)PLC技術(shù)在冶金工業(yè)自動化中的優(yōu)化及應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：冶金工業(yè)；自動化；PLC技術(shù)

隨著冶金工業(yè)的發(fā)展，自動化水平的提高也顯得越來越重要。而科技的發(fā)展為這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供了契機(jī)，PLC技術(shù)的應(yīng)用能給冶金工業(yè)自動化的進(jìn)一步提高提供技術(shù)支持，促進(jìn)冶金工業(yè)自動化水平的提高。但在PLC技術(shù)的應(yīng)用過程中，由于在設(shè)備應(yīng)用上重視程度上的差異，因而PLC技術(shù)的應(yīng)用水平也不盡相同。目前，仍然有相當(dāng)多的冶金工業(yè)并未真正的將PLC技術(shù)利用好，PLC技術(shù)應(yīng)用的廣度與深度尚且有待提高。

1 PLC的構(gòu)成

PLC實(shí)質(zhì)上是一種基于計算機(jī)技術(shù)發(fā)展而來的工業(yè)控制裝置，主要在邏輯控制、數(shù)據(jù)處理等方面有著突出的作用。隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，PLC已成為自動化的三大支柱之一，在工業(yè)控制中相當(dāng)普及。而PLC主要是由CPU、電源、存儲器、I/O電路及接口電路組成如圖1所示，其中最主要的是CPU（中央處理器），對于邏輯及數(shù)學(xué)運(yùn)算有著重要的作用，可以協(xié)調(diào)整個工作的運(yùn)行。而存儲器主要是存儲系統(tǒng)的監(jiān)控、邏輯變量、信息存儲、用戶程序等；電源主要是由掉電保護(hù)系統(tǒng)及備用系統(tǒng)構(gòu)成；接口電路主要是由鍵盤和顯示接口相連接、I/O接口與通信接口相連接構(gòu)成的現(xiàn)場設(shè)備及外圍設(shè)備；最后輸入電路可以將輸入信號進(jìn)行隔離和電平轉(zhuǎn)化，輸出電路可以將輸出的結(jié)果進(jìn)行放大與電平轉(zhuǎn)化，從而對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行驅(qū)動[1]。

2 PLC的應(yīng)用

2.1 控制開關(guān)中的應(yīng)用

PLC技術(shù)的應(yīng)用已遍及多個行業(yè)，在鋼鐵、石油、化工、機(jī)械制造等方面都有所應(yīng)用。在具體的PLC技術(shù)應(yīng)用中，控制開關(guān)的應(yīng)用最為基本。在過去的開關(guān)控制中應(yīng)用的是繼電器邏輯控制電路的方法，但隨著科技的發(fā)展，已逐步被開關(guān)邏輯控制所取代。基于PLC技術(shù)的開關(guān)邏輯控制能實(shí)現(xiàn)數(shù)字量控制與順序控制，因而使得開關(guān)的控制能更高靈活，無論是對單臺設(shè)備的控制還是多機(jī)的自動控制都方便有效。

2.2 閉環(huán)過程控制與運(yùn)動控制

PLC技術(shù)能在應(yīng)用的過程中用模擬量模塊實(shí)現(xiàn)模擬量與數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，從而在主機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用不同的控制算法程序?qū)δM量進(jìn)行處理，完成閉環(huán)過程控制。而在運(yùn)動控制中，PLC技術(shù)的控制運(yùn)用途徑較多，不論是在圓周運(yùn)動中還是在直線運(yùn)動都能進(jìn)行有效的控制，因而在許多領(lǐng)域中都能得到廣泛的應(yīng)用。但在通常情況下PLC技術(shù)應(yīng)用的是可驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)及伺服電機(jī)中的單軸或多軸位置的專用運(yùn)動控制模塊。

2.3 數(shù)據(jù)處理及通信聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

在冶金這種大型的工業(yè)生產(chǎn)中，數(shù)據(jù)處理的效率是提高生產(chǎn)的重要方面。PLC技術(shù)能利用矩形運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、排序、查表等對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析與處理，提高數(shù)據(jù)處理的效率。通信聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展使得PLC技術(shù)的應(yīng)用已突破了時間與空間的局限，在運(yùn)用的過程中能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信、監(jiān)控及維修等，進(jìn)一步提高智能化、自動化水平。

3 冶金行業(yè)中的具體應(yīng)用情況

3.1 煉鐵除塵中的應(yīng)用

在冶金工業(yè)中對于PLC技術(shù)的需求主要體現(xiàn)在產(chǎn)品的性能、安全性能、擴(kuò)展的靈活性及維護(hù)方面。PLC作為冶金行業(yè)的主控系統(tǒng)，在鋼鐵生產(chǎn)中的多個環(huán)節(jié)都要用到PLC技術(shù)，在采選礦、燒結(jié)、鑄造、等方面都有所應(yīng)用。在具體的應(yīng)用上，可以除塵站的利用為依據(jù)，除塵器主要由控制柜、水箱、壓力罐、空壓機(jī)和水泵構(gòu)成，運(yùn)用PLC技術(shù)可以對水箱中的水位、水溫、壓力、電磁閥門的開關(guān)進(jìn)行自動的控制。在運(yùn)行的過程中用水泵將水箱中的水抽到水管中，并用壓力罐將水壓出形成高壓水柱，最終將灰塵洗凈。因而在整個的冶金工業(yè)自動化中PLC技術(shù)的應(yīng)用已相當(dāng)普及[2]。

3.2 電動機(jī)變頻調(diào)速中的應(yīng)用

隨著PLC指令系統(tǒng)的優(yōu)化，在電動變頻調(diào)速的控制中主要是利用PWM對電動機(jī)發(fā)出指令，這種控制不僅在接收信號下能控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)還能對電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，從而滿足高爐除塵風(fēng)機(jī)的工藝要求，如圖2所示。在高爐中出鐵場的除塵系統(tǒng)就具備PLC的這種功能，在高爐出鐵的時候，在爐臺前安裝的紅外感應(yīng)器就會給PLC發(fā)出高溫信號，而后對這種信號進(jìn)行自動的處理將其傳輸給變頻器，在變頻器發(fā)出的指令下，除塵機(jī)電機(jī)就能在工頻下自動地工作將粉塵吸出；而在出鐵完成后，鐵場紅外測溫器將給PLC發(fā)出低溫信號，改變運(yùn)行的頻率，在低頻狀態(tài)下運(yùn)行，繼而避免無論在出鐵與否的狀態(tài)下都處于工頻的高耗能情況，達(dá)到節(jié)能的目的，降低工業(yè)生產(chǎn)成本。

3.3 電氣自動化控制中的應(yīng)用

鋼鐵企業(yè)屬于高耗能企業(yè)，在生產(chǎn)的過程中，環(huán)境相對比較惡劣，不論是對人體健康還是對機(jī)器設(shè)備都會造成一定危害。由于生產(chǎn)環(huán)境中的金屬粉塵多，而腐蝕性氣體也會出現(xiàn)泄露的情況，在這種情況下傳統(tǒng)電氣的連接線常會因為腐蝕作用產(chǎn)生故障，常導(dǎo)致電路的短路、開路、接地等問題。同時，在電控盤之間的電控連接線上，線路一旦出現(xiàn)問題，會給維修造成很大的困難，因為控制線路一般較長并且線路復(fù)雜，維護(hù)量也較大，會給安裝和調(diào)試帶來不便，浪費(fèi)大量的人力物力。而運(yùn)用PLC技術(shù)可以解決傳統(tǒng)電氣連接線上的線路問題，PLC中的存儲器可以用于內(nèi)部程序的存儲，在邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計數(shù)等方面能直接給出指令，從而在數(shù)字化的模擬輸入或輸出中控制各種類型的生產(chǎn)設(shè)備與生產(chǎn)過程，達(dá)到自動控制的目的，這種自動化的控制不僅方便有效，還有助于提高控制的效率，節(jié)約大量人力物力的支出，降低生產(chǎn)成本[3]。

3.4 配料系統(tǒng)中的應(yīng)用

在冶金自動化生產(chǎn)線中的自動配料系統(tǒng)主要是在配料的過程中針對不用的物料進(jìn)行輸送、配比、加熱、混合等，從而完善配料流程，在鋼鐵冶金的應(yīng)用相當(dāng)普及。但在物料配比中對于材料的配比控制卻是一大難題，其原因就在于不同的狀態(tài)下，控制的情況也存在較大差異。在手動的狀態(tài)下，不僅要根據(jù)生產(chǎn)的情況計算各種物料的配比，還要根據(jù)配比計算出具體物料的用量，并對設(shè)備進(jìn)行設(shè)定，由此完成配比的工作。但是，一旦生產(chǎn)配比的參數(shù)發(fā)生改變或生產(chǎn)設(shè)備發(fā)生變動時，又需要對設(shè)備進(jìn)行重新的設(shè)定，而這時又需計算各種物料的配比及用量，因而整個的操作流程繁瑣復(fù)雜，準(zhǔn)確性不高，并且會給工作帶諸多的不便。而使用PLC技術(shù)，可以使用變頻調(diào)速喂料機(jī)構(gòu)以及配料控制軟件包，從而完成物料的傳送、配比控制、數(shù)據(jù)管理等工作，并通過網(wǎng)絡(luò)將多個配料系統(tǒng)進(jìn)行集合控制，實(shí)現(xiàn)高效率的控制。PLC技術(shù)的應(yīng)用，有利于提高配料的效率，提高其配料的準(zhǔn)確性，在各種惡劣的環(huán)境下進(jìn)行自動化的操作，具有抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，并且可以大大減少人力的投入，保障生產(chǎn)環(huán)節(jié)的高效、安全。

4 PLC技術(shù)在冶金工業(yè)自動化應(yīng)用中的前景

在國家高速發(fā)展的建設(shè)時期，鋼鐵的需求量仍在不斷地增加，因而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動化，提高生產(chǎn)效率將是鋼鐵行業(yè)的現(xiàn)實(shí)需要。PLC技術(shù)在冶金工業(yè)中的應(yīng)用對提高自動化的生產(chǎn)有著重要的作用，而在未來不論是運(yùn)用微小型的PLC，還是大型的PLC ，在自動化的控制上均將會進(jìn)一步提高，并且將綜合更多的應(yīng)用功能，使PLC技術(shù)的應(yīng)用能更加廣泛，在實(shí)際的運(yùn)用中把整個的自動化控制網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，大大提高自動化控制水平。

5 結(jié)束語

PLC技術(shù)在冶金工業(yè)自動化中的應(yīng)用優(yōu)勢可謂是有目共睹，對于實(shí)現(xiàn)冶金工業(yè)的高效、安全生產(chǎn)具有重要作用。因而在冶金工業(yè)高速發(fā)展的當(dāng)下，應(yīng)當(dāng)針對PLC技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢及冶金工業(yè)的生產(chǎn)特點(diǎn)，提高冶金工業(yè)的自動化生產(chǎn)水平。在具體的生產(chǎn)過程中，要優(yōu)化冶金工業(yè)的工藝線，促進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)水平的提高，并對PLC技術(shù)的應(yīng)用給予重視，從而促進(jìn)整個冶金工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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[3]王麗娟.淺談PLC技術(shù)在工業(yè)自動化中的應(yīng)用[J].商，2012（15）：241.