電氣運行PLC數(shù)字化控制及其電氣運行主要技術(shù)分析

徐小明

（衡陽華菱鋼管有限公司，湖南 衡陽 421001）

0 引 言

隨著時代的發(fā)展與進步，可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）內(nèi)部結(jié)構(gòu)也在持續(xù)更新，并在諸多領(lǐng)域中發(fā)揮著應(yīng)用優(yōu)勢。尤其是在電子技術(shù)、控制技術(shù)以及計算機技術(shù)快速更新的背景下，PLC技術(shù)的應(yīng)用更為廣泛，在集成其原本的邏輯判斷功能基礎(chǔ)上，還兼顧著對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一處理及數(shù)據(jù)通信等諸多功能。

1 電氣自動控制中PLC技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

電氣自動化控制過程中，PLC技術(shù)基于強大的邏輯控制功能具有較好的應(yīng)用優(yōu)勢，并在持續(xù)應(yīng)用過程中逐漸積累經(jīng)驗，為電氣化系統(tǒng)的長效發(fā)展提供了保障。

可編程控制作為最為核心的PLC功能，以編程方式可儲存極多的信息，且在技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)不會出現(xiàn)信息丟失情況，為系統(tǒng)的整體控制環(huán)節(jié)提供了完備條件[1]。由于脫離了線路連接，使得PLC技術(shù)在應(yīng)用過程中消除了傳統(tǒng)控制信號接收的延遲影響，為PLC技術(shù)在短時間內(nèi)達到系統(tǒng)自動控制目的奠定了基礎(chǔ)。即使在不同的電氣控制系統(tǒng)內(nèi)，依然可以使用PLC技術(shù)，其具有多樣化與實踐性的應(yīng)用特征，實踐性較強。從未來發(fā)展角度來看，PLC技術(shù)隨著時間的逐漸發(fā)展會融合多類技術(shù)，聯(lián)合應(yīng)用條件下能夠被應(yīng)用在較為復(fù)雜的電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，凸顯出高效融合的能力優(yōu)勢，為快速適應(yīng)技術(shù)應(yīng)用環(huán)境奠定了堅實基礎(chǔ)。

2 PLC技術(shù)的應(yīng)用

PLC以其內(nèi)部預(yù)存程序為任務(wù)執(zhí)行基礎(chǔ)，可以完成順序控制、算術(shù)操作等用戶發(fā)出的不同指令[2]。輸出方面通常為數(shù)字信號或模擬信號，主要是對機械或生產(chǎn)過程予以全面控制，包括運行效率、夾緊效果等。現(xiàn)階段所使用的PLC主要包括6個部分，分別為功能模塊、輸出與輸入接口電路、中央處理單元、存儲器、通信模塊以及電源模塊[3]。實際運行過程中，各部分緊密關(guān)聯(lián)，互相協(xié)調(diào)配合。

相較于其他控制設(shè)備，PLC技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢更多，是保證鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)效率與產(chǎn)品生產(chǎn)效果的關(guān)鍵因素，整體安全性與可靠性較高，能夠有效抵抗周邊干擾因素，操作起來較為方便且相關(guān)程序的編程較為簡單。此外，其生產(chǎn)成本較低，這使得批量生產(chǎn)所獲得的產(chǎn)品具有極高的性價比[4]。在鋼鐵生產(chǎn)領(lǐng)域，PLC技術(shù)有著極高的應(yīng)用地位。我國對鋼鐵產(chǎn)品有著較高的質(zhì)量要求，在鋼鐵生產(chǎn)過程中必須保證其生產(chǎn)的高效性、安全性，并強調(diào)維持自身高精度與高質(zhì)量特性的重要意義[5]。從這一角度來看，將PLC融入鋼鐵生產(chǎn)過程中是實現(xiàn)產(chǎn)量、質(zhì)量持續(xù)提升的關(guān)鍵因素。

3 應(yīng)用PLC技術(shù)的主控自動化系統(tǒng)

該主控自動化系統(tǒng)包含電源、冷卻風(fēng)扇等，其框架可擴展性較強，方便后續(xù)各類插件的隨時增減與內(nèi)容擴充。所插入的各類插件板通常包括計算器、通信板、CPU板等，起到了極為重要的功能控制與內(nèi)容豐富作用。

一般應(yīng)用在PLC技術(shù)領(lǐng)域的編程語言主要包括語句表、功能框圖、梯形圖以及順序功能流程圖等，該主控自動化系統(tǒng)在專業(yè)操作系統(tǒng)的應(yīng)用背景下所使用的編程類型為順序功能圖與功能框圖[6]。相較于傳統(tǒng)的機械設(shè)備控制系統(tǒng)，在兼顧其原有邏輯功能塊的背景下，即使面對具有復(fù)雜特征的傳動控制環(huán)境，也能充分調(diào)動傳統(tǒng)標(biāo)準庫，為短時間內(nèi)實現(xiàn)大量傳動控制目標(biāo)奠定堅實基礎(chǔ)。

系統(tǒng)的人機接口（Human Machine Interface，HMI）界面使用的是圖形編譯器平臺。生產(chǎn)操作人員在使用系統(tǒng)人機交互功能時，主要以HMI界面所呈現(xiàn)出的信息為主，操作起來較為便利，且能夠保證生產(chǎn)設(shè)備工作狀態(tài)監(jiān)督的及時性，從而在緊急狀態(tài)下對處于生產(chǎn)進程的一系列材料進行干預(yù)[7]。此外，操作界面同樣為操作者提供了故障曲線、溫度曲線記錄等功能，方便操作者對故障進行分析。一旦有機組故障產(chǎn)生，便能快速報警并進行信息記錄，為維護與維修人員在第一時間定位設(shè)備故障奠定基礎(chǔ)。通過曲線分析與數(shù)據(jù)記錄，保證了維護人員對故障進行全面分析的及時性。

4 電氣控制環(huán)節(jié)PLC技術(shù)的應(yīng)用要點

（1）優(yōu)化PLC系統(tǒng)的預(yù)警功能。強化對PLC系統(tǒng)的監(jiān)控，是對設(shè)備運行情況及時檢測的重要基礎(chǔ)，確保在第一時間解決存在的設(shè)備障礙。此外工作人員與管理人員一旦發(fā)現(xiàn)問題也能夠及時通過預(yù)警系統(tǒng)發(fā)出警告，并做好對故障的分類工作，從而制定并落實相應(yīng)解決措施，進而提高設(shè)備運行的安全性。

（2）提升PLC系統(tǒng)的信號可控性。PLC系統(tǒng)的信號可控性是決定設(shè)備安全穩(wěn)定運行的重要基礎(chǔ)，工作人員要提高檢查設(shè)備運行情況的頻率，確保及時發(fā)現(xiàn)潛在的隱患。此外，應(yīng)強化對設(shè)備操作人員的培訓(xùn)，提高其整體職業(yè)素養(yǎng)，確保工作人員能夠嚴格遵循操作規(guī)范進行PLC相關(guān)操作。

5 電氣自動控制領(lǐng)域中PLC技術(shù)的實際應(yīng)用

5.1 交通領(lǐng)域

交通領(lǐng)域中電氣自動控制技術(shù)主要控制的是交通道路中的信號燈等設(shè)備，PLC強大的綜合控制功能使其能夠依照預(yù)先編寫的程序執(zhí)行顯示任務(wù)，繼而保證線路控制的準確性與有效性。從交通系統(tǒng)的實際應(yīng)用角度來看，得益于PLC技術(shù)的完善編程與邏輯控制方式，使得其能夠依照信號燈的指示標(biāo)志實現(xiàn)交通指揮的目標(biāo)。此外，PLC技術(shù)應(yīng)用背景下，同樣能夠在交通電氣系統(tǒng)的運行前提下實現(xiàn)自動化總線控制目標(biāo)。以交通堵塞情況為例，存在于控制系統(tǒng)中的一系列監(jiān)控設(shè)備會主動對路面信息進行收集，并將相關(guān)路面信息及時傳遞給交通部門。

5.2 功率控制

在自動控制模塊下，對所輸出的功率進行分解處理，主要包括有功功率與無功功率。以分解所獲得的結(jié)果為基礎(chǔ)，針對輸出的一系列電壓進行科學(xué)且合理的調(diào)整，為實現(xiàn)電流均分奠定基礎(chǔ)[8]。從實際的功率控制技術(shù)應(yīng)用實效性來看，此類控制技術(shù)保證了系統(tǒng)運行時的安全性，同時為實現(xiàn)大范圍內(nèi)容量的擴展提供了完備條件。

5.3 退火爐控制

作為鋼鐵企業(yè)的主要生產(chǎn)設(shè)備，退火爐具有極為重要的地位。為進一步提升退火爐生產(chǎn)安全性，并為后續(xù)實現(xiàn)鋼鐵生產(chǎn)目標(biāo)提供數(shù)字控制條件，將PLC技術(shù)融入其中極為關(guān)鍵。退火爐的控制系統(tǒng)經(jīng)由PLC技術(shù)予以改進后，可進一步提升鋼鐵生產(chǎn)的整體效率。考慮到退火爐結(jié)構(gòu)的特殊性，將PLC技術(shù)融入其中時應(yīng)重點關(guān)注以下4點內(nèi)容。一是需要采取兩級聯(lián)網(wǎng)模式，連接計算機與PLC控制的相關(guān)設(shè)備；二是設(shè)定主控制器為PLC，保證計算機控制的合理性；三是充分發(fā)揮工業(yè)協(xié)議小型以太網(wǎng)的覆蓋優(yōu)勢，提高計算機與PLC設(shè)備之間的通信效率，為實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享等目標(biāo)奠定基礎(chǔ)；四是依照專用協(xié)議為電氣室、計算機、退火爐等提供聯(lián)網(wǎng)條件，從而達到預(yù)期對鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)過程進行數(shù)字化與自動化控制的目的。

6 結(jié) 論

綜上所述，為了順應(yīng)逐漸變化的市場趨勢，鋼鐵企業(yè)應(yīng)當(dāng)重點關(guān)注產(chǎn)品質(zhì)量與數(shù)量的提升過程。通過將合適的PLC技術(shù)融入到實際生產(chǎn)過程中，從而為生產(chǎn)具有高性價比特征的鋼鐵產(chǎn)品提供基礎(chǔ)支撐，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要目標(biāo)。