基于西門子PLC技術的冶金企業自動化控制技術研究

劉躍志

（江蘇泰富恒通特種材料有限公司，江蘇 泰州 225300）

中國在冶金技術不夠成熟的階段便已經有了一定的冶煉方法，推動著冶金行業的發展。但由于社會經濟水平的日益進步，科技化的生活也逐漸影響著冶金技術不斷升級換代。由于行業的特殊性，冶金企業的工作存在著危險性高、環境惡劣等問題，對其中工作人員的身體健康乃至生命安全都存在著一定的風險。現如今中國各大規模的冶金企業都開始引進自動化的設備，使得原有的傳統人工的冶金方式得到徹底的改變[1]。對于這些自動化設備的操作需要專業的自動化控制技術，方能發揮其最大的價值，為此西門子PLC技術應運而生。西門子PLC是德國在二十世紀六十年代末推出的可編程邏輯控制器，是一種專門針對工業生產研發的依靠數字運算原理進行操作的電子設備，它采用一類可編程的存儲器，使得設備可以實現存儲程序、邏輯運算、順序控制、定時技術等面向用戶指令的功能，利用模擬數據的輸入、輸出完成工業生產，由于其操作簡單、安全性高從而逐漸取代了傳統的繼電式控制裝置。今年來西門子PLC技術不斷發展，結合計算機技術以及現代信號處理技術，根據用戶的需求突破邏輯控制的局限，控制生產運作的全過程，紛紛被各個冶金企業所采用。

1 自動化控制技術設計

1.1 物料跟蹤

在冶金企業的工作過程當中，需要加工的原料投入比例會直接決定成品的成分含量和內部結構，除了需要精確原料的配比外，在反應過程當中還會因為原料質量、設備故障等客觀原因產生不完全反應，這就需要對反應的整個流程當中的物料反應情況進行跟蹤，包括：對固態、液體、氣態原料的分布情況、位置以及速度。物料跟蹤的組成部分分為檢測儀表和記錄裝置，在大多數的冶金企業當中，對鋼坯的跟蹤主要由分布在整個軋制線上的西門子PLC紅外線檢測器組成[2]。在反應加工過程中檢測器放射紅外線掃描到運動中的軋件表面上，檢測器的檢測信號以計算機能夠讀取的方式進行傳輸，即0和1，0代表不存在物料，1則代表存在物料，將信號直接傳輸到計算機端，結合西門子PLC對其他部分的控制參數由計算機加以記錄并對每個軋件編號跟蹤，以便加以控制。

1.2 設備狀態的監測和控制

設備狀態的監測利用西門子PLC技術由CPU、輸入及輸出模塊、接觸器、傳輸裝置、按鈕開關、電氣電路以及外界拓展設備等所構成，其具體的結構如圖1所示。

圖1 西門子PLC技術控制系統回路結構圖

從圖中可以看出，整個電路主要由開關按鈕、傳感器以及電磁閥組成[3]。關于設備狀態的監測主要觀察是否正常運行，具體包括對流量、溫度等參數的監控，例如在加熱爐當中其需要用到的風量和溫度不可控性極強，通常由控制器和執行系統組成，最直觀的控制方法就是對利用西門子PLC技術對冶金設備開關的控制，通過PLC當中所編寫的程序，實現開關量控制，進而根據程序決定設備運行的先后順序和具體的運行時間和時長，實現可靠的順序控制。

1.3 工藝參數的監測和控制

冶金工業設備在實際工作當中，需要時常關注運行狀況包含：過程中的濕度以及壓力等相關參數，如果這些參數偏離正常范圍，輕則影響產品質量，重則會引發工業事故。主要采用機械、電氣、物理的手段來控制產品的數量、尺寸、性能、成分等，PLC技術在這方面的作用十分顯著，預先計算出得出相關參數的模擬值，規定正常的浮動范圍，當設備狀態傳遞給計算機后自動運行判斷程序，當前的工藝參數在浮動范圍之內則繼續運行，若偏離正常范圍則通過電路停止關閉開關，迫使工作停止。

1.4 實時操作控制

西門子PLC技術自動化控制方法整體主要分為集中控制和分布控制，兩種控制方式的操作指導方式不同。集中控制是利用PLC程序控制某一個工作的整個流程，而分布控制方法則每一個程序只針對一種設備進行編程。由于需要實時進行控制，西門子PLC技術模塊對不同的電氣元件都具備不同的屏蔽系統，無論是電氣元件的質量還是電磁輻射的屏蔽能力都應該達到合格的標準。起到屏蔽作用的每個程序模塊將信息傳輸到操作控制中心，讓冶金工作人員實時觀察加工動態。除了關注冶煉時的處理狀況，由于冶金工業的流程特殊性，在生產完成后會產生一些工業廢渣，這些廢渣當中會存在大量的重金屬會破壞生態環境。所欲實時操作控制要在生產工作完成之后對廢料進行降解處理，從根本上解決工業給環境帶來的負面影響。

2 結語

中國的工業和制造業自從改革開放以來得到的大力的推行，進而得到了大幅度的提升。通過西門子PLC技術在冶金自動化控制當中起到的關鍵性影響，給冶金技術的發展提供動力。在工業設備結合不同的產品要求編寫出相應的可控制程序，這樣才能對未來冶金行業的進步，做出更加卓越的貢獻，推動國家綜合國力的快速發展。