PLC在軋鋼技術中的應用研究

彭彬

【摘要】PLC是一種具有編程存儲器實質工業控制計算機，通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。近些年來，隨著PLC模擬量處理、數字運算以及人機接口技術的迅速發展，PLC在鋼鐵企業控制領域中占有了主導地位。本文結合實際首先闡述了PLC在軋鋼生產中的應用類型，然后分析了PLC軋鋼技術應用優勢，最后探討了其在軋鋼生產中的抗干擾措施。

【關鍵詞】PLC；軋鋼技術；應用類型；干擾

【中圖分類號】TP393 【文獻標識碼】B 【文章編號】1672-5158（2013）01—0407-01

1 PLC在軋鋼生產中的應用類型

1.1 用于開關量的邏輯控制

這是PLC最基本、最廣泛的應用領域。這種功能取代傳統的繼電器控制系統，實現邏輯控制、順序控制。開關量的邏輯控制可用于單機控制，也可用于多機群控，亦可用于自動生產線的控制等等。在軋鋼生產工藝中可以對主機設備進行合分閘控制，可以單起與單停車、連起與聯停車等眾多操作控制。

1.2 用于過程控制

PLC通過編程設計可以控制驅動設備進行直線、圓周以及往返等各類運動。現在制造商PLC的專用的運動模塊功能強大。具有擴展輸入輸出，模擬量控制和通訊、鏈接功能等擴展性。大大增強了自動化應用的靈活性和控制能力。PLC過程控制在軋鋼生工藝中作用顯著，譬加熱爐、潤滑與液壓站及主機設備等的設備中的溫度、壓力、流量、液位和速度等連續變化的量必須進行檢測反饋控制，PLC能夠通過相應的A/D和D/A轉換模塊以及各種類型控制算法程序來處理這些變化量，完成對溫度、壓力以及流量等連續變化的模擬量的PID控制形，形成閉環控制。

1.3 用于數據處理

當前PLC在具備矩陣、函數、邏輯等各類數學運算功能，同時也能夠完成數據傳遞、排序和查表以及位操作，這些功能可以對軋鋼工藝中的各類數據進行采集、分析以及處理。數據處理對大中型軋鋼廠控制系統作用明顯，其CNC功能能夠把支持順序控制的PLC與數字控制設備緊密結合。

1.4 用于通訊連網

PLC的通訊包括PLC與PLC之間、PLC與上位計算機之間和它的智能設備之間的通訊，能夠實現信息交換，構成“集中管理，分散控制”的分布控制系統，其I/O模塊可以根據功能需求進行生產現場分散控制，利用網絡聯結構成集中管理信鼠的分布式網絡系統。這些功能滿足了軋鋼生產中通訊要求。

2 PLC在軋鋼技術應用優勢

2.1 抗干擾能力強，可靠性高

PLC在應用中通常采用大規模集成電路技術，內部電路抗干擾能力強，可靠性高。在軋鋼工藝中運用PLC編程進行控制，電氣接線及開關接點比繼電接觸器控制減少數倍，電氣故障易于查找，同時PLC控制系統具備故障自我檢測功能，控制系統發生故障時，系統能夠立刻報警。能夠設計編程外圍設備元件的故障診斷，可以對PLC控制系統外的電路與設備進行故障診斷保護，大大提升了軋鋼生產工藝整控制系統的運行可靠性。

2.2 配套功能強大，適用性強。

當前PLC技術迅速發展，各種規模的工業控制場合都能有相應配套的各類規模的PLC系列化產品，不但具備完善的邏輯處理功能，同時數據運算能力強大，能延伸到各種數字控制領域。運用PLC人機界面技術對軋鋼生產工藝進行控制，可以進行位置控制與溫度控制。

2.3 維護方便，容易改造

運用PLC的存儲邏輯代替接線邏輯，控制設備外部的接線大大減少，在軋鋼生產中運用PLC技術能夠縮短控制系統設計與建造的周期，日常維護簡單，根據需要可以能夠使軋鋼生產設備改變自動控制程序，優化生產工藝過程。

3 PLC在軋鋼技術中應用措施

盡管PLC能夠在生產環境中直接應用，但軋鋼企業生產環境惡劣，電力系統線路及其設備復雜，所產生的電磁場很容易對PLC造成干擾。此外，PLC安裝與使用不合適，其程序或者運算很容易出現錯誤，所產生的誤輸入與誤輸出將會導致驅動設備出現誤動作，甚至失控。因此，PLC在軋鋼企業穩定可靠工作，不但要其抗干擾能力，而且要進行精心設計安裝以及維護。

3.1 PLC安裝工作環境要求

一是軋鋼廠熱源多，環境溫度高，安PLC設備必須避開避開熱源，遠離其他電氣設備發熱元件，其溫度在0-55℃之內，同時，其周圍易于通風散熱；二是空氣的相對濕不得大于85%，并且無凝露現象，以保障其絕緣良好性；三是PLC在安裝時要遠離震動源，不可避免時要用裝設減震措施；四是PLC設備要避免與氯化氫、硫化氫等腐蝕和易燃的氣體接觸，氧化鐵皮較多的環境要裝設封閉性控制室與控制柜；五是為減少設備與地之間的干擾，可裝設帶屏蔽層的隔離變壓器，提高其可靠性，同時，為預防普通整流濾波電源所產生紋波對PLC的影響，一般要選擇外接直流24V電源給PLC系統的輸入端供電。

3.2 抗干擾措施

在軋鋼企業中，電磁干擾是造成PLC控制系統發生故障的主要原因，影響PLC控制系統的干擾源很多，空間輻射干擾、電力系統外部引線、信號線路引入的干擾、接地系統混亂引起的干擾以及變頻器干擾等都能對PLC控制系統產生影響。PLC在軋鋼企業應用中主要主要有以下抗干擾措施。

（1）抑制電網干擾

電源變壓器是電源部分重要元件之一，為抑制電網電壓以及電流對PLC系統的干擾，一般要裝設帶屏蔽層的變比為1：1的隔離變壓器，同時注意變壓器的屏蔽層良好接地，為減少電源線間干擾，次級線圈連接線要使用雙絞線，條件許可，可以在電源輸入端串接LC濾波電路。

（2）安裝與布線合理

PLC控制系統在安裝時，動力線、控制線、PLC電源線以及I/O線均要分別配線，如不可避免處于同一線槽，要將交流線與直流線分開捆扎，盡可能使用分槽走線來降低干擾；二是PLC在裝設時要遠離電焊機、大功率變頻器以及大型動力電氣設備等易產生強干擾的元件。同時，PLC控制系統不得與高壓電器裝設在于一個開關柜，柜內PLC電源線應該與動力線的距離不得小于200mm，如果柜內裝設有功率較大的繼電器、接觸器的線圈等感性負載，PLC要并聯RC消弧電路。

3.3 I/O端的接線要合理

為有效預防PLC自身系統的相互干擾，一是在PLC裝設時，交流輸出線與直流輸出線不能使用同根電纜，輸入端走線與輸出端走線要分開輸出線盡可能遠離高壓線與動力線，PLC模擬量信號的傳送要選用屏蔽線，其屏蔽層一端或兩端接地。同時為預防PLC的輸出負載產生的干擾，在直流輸出可以加裝續流管保護，交流輸出加裝阻容吸收電路。

3.4 完善接地系統

PLC的正常運行必須靠良好的系統接地、屏蔽接地、交流接地地以及保護接地來保障。因此，必須要完善接地系統，—是為抑制附加在電源及輸入、輸出端的干擾，PLC應該使用專用地線，其接地點要與動力設備的接地點分開，二是PLC控制系統信號電纜的選擇與敷設應嚴格按照有關規定執行。屏蔽電纜的屏蔽層應按以上要求進行接地。

3.5 抑制變頻器干擾

抑制變頻器對PLC控制系統的措施主要有三種。一是針對來自電源的傳導干擾加隔離變壓器；二是為防止變頻器紋波的干擾加裝濾波器；三是減少變頻器輸出在能量傳輸過程中線路產生電磁輻射加裝輸出電抗器。

4 結束語

總之，PLC在軋鋼企業大量推廣應用，成為控制軋鋼驅動設備的中樞，其指令復執、故障診斷、自恢復功能、完備的人機界面以及原來越精準的通訊設備系統對軋鋼生產工藝越來越大。軋鋼企業在PLC實際應用中，要根據現場環境合理安裝，并通過硬件與軟件等抗干擾技術有效的抑制干擾，讓PLC系統穩定可靠運行。

參考文獻

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