PLC在鋼鐵冶金企業電氣自動化控制中的應用

王偉哲

摘?要：在我國的鋼鐵冶金行業中，其自動化控制技術中的PLC的應用具有著重要意義。PLC的應用有效提高了生產工作的安全性和效率，同時降低了運維成本，全面提高鋼鐵行業電氣自動化控制的整體質量。因此本文主要對PLC在鋼鐵冶金企業自動化控制中的應用進行相應的分析，在此基礎上提出下文內容。

關鍵詞：PLC;鋼鐵冶金;軋鋼;電氣自動化;應用;分析

鋼鐵冶金工業的工藝流程復雜程序繁多，自動化技術的應用能給企業帶來經濟效益并推動行業前進。PLC技術作為工廠自動化控制系統的核心部分對于行業自動化技術的發展具有關鍵作用。

1 PLC的概念及控制功能

1.1 PLC的概念

PLC是可編程邏輯控制器的英文縮寫，是一種工控計算機，也是現在電氣自動化控制的核心組件。PLC通過以太網、Profibus、Tc-net等總線技術與上位機相連，通過執行存儲器中的程序來實現邏輯運算、控制、模數轉換等多種功能。PLC常用的圖形編程語言如梯形圖、時序圖等。PLC與傳動設備、I/O設備、電磁閥、繼電器和各類儀器儀表等相連，通過數字或模擬量輸入方式采集設備信號并將指令輸出給現場設備實現控制目的。PLC具有抗干擾強、可擴展、指令豐富、編程語言易掌握、維護簡便、成本低等優勢而被廣泛應用于各行業的自動化控制中。

1.2 PLC在鋼鐵行業基礎自動化中的作用

目前在鋼鐵行業常見的3級工廠自動化控制體系中，基礎自動化（Level 1）就是以PLC及其上位機為核心搭建的。L1的主要功能是能夠直接控制工藝設備的傳動、液壓、流體、執行機構等，工藝閉環控制、定位、時序和設備保護功能通常都包含在該級控制中。L1的信息可以傳輸給過程自動化（Level 2）用于更復雜的運算和控制，比如在軋線物料跟蹤功能中L1的PLC可以采集和處理物料跟蹤信息，向下直接控制設備動作，向上給L2的宏觀物料跟蹤提供追蹤數據。操作員通過上位機可看到工藝和設備參數并執行工藝操作。

2 PLC的技術在鋼鐵行業中的應用

2.1 在熱軋產線中的應用

目前我國常見的熱連軋產線主要由四道工序構成，第一道是加熱爐;連鑄生產的板坯進入加熱爐進行均熱，進一步提高產品質量。該工序的生產環境存在煤氣、高溫等危險性，由PLC、熱電偶和電控燒嘴構成的燃燒控制系統能為加熱爐提供穩定精確安全的爐溫控制。第二道是軋機前的高壓水除鱗系統;利用高壓水沖擊去除板坯表面氧化鐵皮，提高產品表面質量。PLC通過HMD捕捉到板坯到達除鱗位置的信號后控制噴射閥組快速準確打開和關閉。高壓水除鱗是熱軋產線的關鍵設備，工藝復雜設備連鎖多，利用PLC控制除鱗系統可以提高控制精度和可靠性同時降低用水量，降低維護難度。

第三道是軋機系統;軋機系統由粗軋機和精軋機組成，粗軋機通常執行多道次軋制，配合壓力定寬機和立輥提供大壓下量，產出合格的中間坯。精軋機組的各道次機架按照工藝要求提供相應的負荷分配進行軋制。軋機系統主要由傳動、液壓、潤滑等部分組成，軋鋼工藝中控制帶鋼板型和軋制質量至關重要的AGC厚度控制、HGC輥縫控制和彎竄輥功能就是依靠對電氣液壓系統的精確控制來實現的。液壓系統的控制核心部分是由上位機、PLC主站、DP從站和現場檢測元件構成。通過采集和處理現場設備信號，PLC對不同功能的液壓泵站的參數進行精確快速的控制，由液壓缸實現AGC、HGC、軋制力控制和活套張力控制等重要工藝功能。

最后一道工序是冷卻和卷取;帶鋼通過快冷、層流等冷卻方式將帶鋼冷卻到指定溫度進行卷取作業生成合格的熱軋商品卷。卷取工序中采用分布式控制系統，卷取PLC站與精軋通訊，分站與各液壓站閥臺相連，通過對帶鋼的材質、厚度、寬度和精軋拋鋼速度等數據的運算處理實現側導板控制、助卷輥踏步和動態卷取張力控制等功能。PLC控制系統具有優秀的可靠性和穩定性，它的應用既提高了軋鋼的質量和產量，又改善了生產條件。

2.2 在電機變頻調速中的應用

在鋼鐵企業的生產應用中大功率電機往往采取變頻調速方式，而電機電能的轉換最終反映在工藝設備的運行參數上，如泵壓力和軋輥轉速。PLC與變頻器的組合控制成本低、響應快，因此得到了廣泛的應用。PLC常見的控制方式是通過I/O模塊模擬量控制變頻器或通過通訊模塊串行總線控制變頻器。在PLC、變頻器、電機這個系統中，PLC發出指令控制變頻器，變頻器控制電機的效果則通過電機輸出的轉速等反饋給PLC形成一個變頻調速的閉環控制。

3 PLC在鋼鐵冶金自動化控制過程中的應用前景分析

PLC作為基礎自動化控制的核心部分廣泛應用于鋼鐵冶金行業。隨著工廠自動化水平的不斷提高，為保證PLC對生產流程的控制更精確，提高數字化和智能化水平進而提高PLC控制系統的服務性能將是未來發展的方向。

4 總結

通過上述的內容進行分析后得出，在鋼鐵冶金行業中合理應用PLC技術能夠提高生產環節的安全性、穩定性、準確性和效率，有助于降低各環節成本，為行業發展提供持續穩定的動力。隨著我國電氣自動化技術的發展，國產PLC的軟硬件水平有了極大提高，PLC技術在冶金行業電氣自動化控制中將繼續發揮重要作用。

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