西門子PLC在冷軋鋼帶中的應用

趙潔

摘 要：文章首先對PLC的概念進行了簡單介紹，然后以西門子PLC300在冷軋鋼帶生產線中的具體應用為例，對PLC系統在冷軋鋼帶生產線的應用、故障診斷、系統控制等方面進行了詳細的探討，最后對PLC系統在冷軋鋼帶生產線應用中要注意的問題進行了闡述，為PLC系統在軋鋼生產中的具體應用提供了很好的指導作用，同時也為PLC系統的推廣提供了有效的支撐。

關鍵詞：西門子PLC；冷軋帶鋼；應用

引言

軋鋼是生產和生活中最常見的一種鋼材，其需求量極大，但冷軋鋼帶的生產線常常因為控制問題造成生產停滯，給企業帶來了很大的不便，為了更好的控制冷軋鋼帶生產中各個部分的協調控制，引入了西門子的PLC控制系統，通過PLC與計算機的控制，生產線可以實現自動控制，極大的減輕了工人的勞動強度，保證鋼帶的質量、產量、成材率，取得了較好的經濟效益。文章根據生產實踐經驗，對PLC系統在鋼帶生產線上的應用、故障診斷、系統控制以及要注意的問題等方面進行了具體的探討，為PLC系統在冷軋鋼帶生產線上的使用提供了指導，同時為PLC系統在冶金領域的推廣應用提供了有效的支撐。

1 西門子PLC在冷軋鋼帶中的應用分析

1.1 PLC的概念簡介

PLC可編程控制器是一種在工業環境下應用的數字運算系統，通常由主機、I/O接口、電源、輸入/輸出擴展單元以及編程器組成。它主要通過在可編程存儲器內部儲存可執行的邏輯運算、定時、計數、數據處理等邏輯指令，在生產時通過與檢測傳感器互相通信，控制輸入和輸出，調節生產中需要嚴格控制的參數（如溫度、壓力）。PLC系統具有可靠性強、應用范圍廣、控制靈活、功能完備、性能優良的特點，而且設計安裝簡單、調試周期短、體積小、重量輕、維修方便，非常適合在冷軋鋼帶生產線中使用。

1.2 PLC控制系統自動故障診斷的應用分析

目前西門子PLC300系統的控制系統都可以進行硬件故障的自動檢測，在硬件出現故障時會發出報警信息，通常應用到位置控制、溫度控制等關鍵部位，保證生產線安全高效的生產。隨著計算機技術及人機交互技術的發展，由PLC組成的控制系統的功能也變得越來越強大。在PLC控制的軋鋼生產設備中，PLC提供的故障診斷功能是軋鋼生產中極為關鍵的功能，保護了軋鋼設備，降低了故障損失和維修時間。PLC主要是通過對接收到的數字量和模擬量信號的正常與否對硬件進行診斷，為了更好的保護設備，通常將故障診斷程序與過程控制相結合，可以在緊急狀態時保護軋鋼設備，避免巨大損失。

PLC控制系統自動故障診斷的工作原理是：將檢測傳感器輸送的信號模擬量與系統內設的極限信號模擬量進行對比，如果接收信號模擬量遠離極限信號模擬量值，說明傳感器檢測的設備在正常工作；如果兩者相同或相差不大，說明設備處于危險狀態，如果設備處于危險狀態的時間超過了預期，PLC控制系統就會啟動開關量模塊或者PLC控制系統主動發出信號，輸出診斷結果并報警，緊急狀態下甚至會自動緊急停機，從而達到保護設備的目的。西門子PLC300系列控制系統采用并行分布式結構，操作站是上位機，PLC作為下位機使用，操作站可以同時對多個PLC進行管理，供PLC完成程序下載，生產線上的設備故障都是由PLC根據開關量故障信號的檢測自動判斷，然后通過自身進行復雜的邏輯判斷進行出理的，而且緊急情況下的生產線緊急停機也是由PLC自行完成的。

1.3 PLC在冷軋帶鋼生產線中的具體應用

西門子PLC300是目前冷軋生產線上應用最為廣泛的一種可編程控制器，主要應用在生產線自動生產控制、卷取機及機架間張力自動控制、帶鋼產品的厚度自動控制等方面，不僅大大提高了控制的精度，還提高了軋鋼生產的效率。西門子PLC300系列控制器的特點是可以較為方便的實現過程控制運輸、數據傳輸、數據通信以及數據交換運算。在軋鋼生產過程中，卷曲張力和軋制張力都由控制系統根據傳感器輸入值自動計算，并通過系統反饋調節軋輥之間的距離，控制鋼帶的厚度。

1.4 西門子PLC300在軋鋼機電氣控制中的應用分析

軋鋼機是軋鋼生產線的核心設備，其電氣控制系統對設備的正常運行至關重要。目前軋鋼機的控制系統是采用計算機系統與PLC聯合控制，計算機系統與PLC300之間使用PPI通信模塊。與傳統的繼電器控制系統相比，它使用的是虛擬開關量的邏輯控制，通過邏輯程序實現過程控制，簡化了控制流程，減少了控制設備，既降低了成本，又增強了系統的穩定性。目前西門子PLC300系列的控制系統已經實現直線運動或圓周運動的控制，PLC語言可以通過編碼器直接驅動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。在PLC控制系統中，輸入和輸出模塊都是通過I/O接口進行模擬量和數字量之間的A/D轉換，對壓力、流量、溫度等持續變化的模擬量實現閉環控制。PLC控制系統的通信包括PLC與上位機、PLC之間以及其他設備之間的通信，這些通信都是CNC的通信方式，可以實現順利控制和反饋調節。如西門子PLC300與上位機之間采用RS232接口，可以順利的實現信息的交換。

1.5 西門子PLC在軋鋼生產線應用中應注意的問題

西門子PLC300系統在應用中性能很穩定，通常不需要采取特殊措施保護，但如果環境過于惡劣，如強烈電磁干擾、安裝使用方式不當等，還是有可能造成程序錯誤或運算錯誤，最終造成輸入錯誤，并引起輸出錯誤，使設備失控和誤動作，使PLC無法正常運行，所以必須提高PLC控制系統的可靠性，具體措施是：（1）安裝好控制系統的地線，包括系統地線、屏蔽地線、交流地線以及保護地線等；（2）PLC控制系統要遠離強烈的振動源，以防頻率在10～55Hz之間的振動對PLC控制系統的破壞；（3）PLC控制系統應該遠離氯化氫等腐蝕性強、易燃的氣體，通常將PLC控制系統安裝在封閉的控制室或控制柜中；（4）PLC控制系統要避開強電磁干擾源，如大功率整流設備電磁干擾、大功率電力設備電磁信號干擾、大型電焊機的電磁干擾等，尤其不要與高壓電器設備的控制系統同一開關柜；（5）PLC控制系統的輸入和輸出線路分開，開關量與模擬量的線路也要分開，控制線、PLC電源線、I/O接口線、動力線等都應該分別配線，變壓器與PLC和I/O接口之間應該使用雙膠線進行連接。

2 結束語

PLC可編程控制器是一款通信性好、靈活性強、可靠性高、性能優良的控制器，PLC控制系統在使用過程中具有編制程序簡單、安裝調試周期短、維護方便的優點。目前在冷軋帶鋼生產線中使用的PLC控制系統，能夠很方便地實現卷取機和軋機之間張力自動控制、生產線生產過程自動生產控制以及帶鋼厚度的自動控制，在操作上可以簡單方便的通過人際交互界面進行生產線的自動調節。PLC控制系統在軋鋼生產線上的穩定運行，大大的減輕了操作人員的工作強度，同時提高了生產線的生產效率、帶鋼的質量、成材率和經濟效益。在科技迅猛發展的今天，PLC可編程控制器以其獨特的優勢在軋鋼生產領域發揮著重要的作用，而隨著PLC技術的不斷發展，PLC控制系統也越來越智能化，給生產線的自動化生產帶來了極大的便利，相信在不遠的將來PLC技術必然會在軋鋼生產領域得到廣泛的應用。

參考文獻

[1]唐建方.西門子PLC及傳動在寶鋼冷軋帶鋼中的應用[J].冶金電氣，2010，29（20）：48-51.

[2]朱邦產.PLC和計算機控制系統在冷軋帶鋼生產線中應用[J].科技咨詢，2010，12（23）：50-51.

[3]高宏周.基于西門子PLC技術在現代冶金工業上的應用分析[J].中國高新技術企業，2013，9（18）：30-31.endprint