關于PLC在冶金方面應用

王慧智

摘要：伴隨科技的急速發展，在鋼鐵冶金企業自動化控制中PLC憑借它超乎尋常的先進性漸漸普及，它與電氣自動化的結合使后者的控制過程更加方便，為整個企業的未來打下堅實的基礎，利于整個企業巨大潛能的發揮。

關鍵詞：PLC；冶金方面；應用

1 系統特點

1.1 PLC系統

PLC是面向用戶的工業控制計算機，具有許多明顯的特點：

（1）高可靠性：PLC所有的輸入輸出接口電路都采用光電隔離，使工業現場的外部電路與PLC內部電路之間實現電氣隔離；PLC各輸入上均采用R-C濾波技術，其濾波時間常數一般為10-20ms；PLC各模塊采用了性能良好的開關電源；PLC所采用的器件都進行嚴格的篩選和老化。

（2）豐富的輸入輸出模塊：PLC針對不同的工業現場信號，有豐富的模塊供用戶選用，如：DC/AC，數字量/模擬量，電壓/電流，脈沖/電位等等。PLC相應的輸入輸出模塊與工業現場的多種器件或者設備相連接。與輸入模塊相連有按鈕、行程開關、接近開關等；與輸出模塊相連的有電磁閥、接觸器、電機、指示燈等。為了提高PLC的功能，它還提供了多種人機對話的接口模塊；為了組成工業局部網絡，PLC還有多種通信模塊。

（3）采用模塊化結構：除了廂體式的小型PLC，目前絕大多數PLC均采用模塊化結構。PLC的各個部件如CPU、電源等都采用模塊化設計，由機架和電纜將各模塊連接起來，系統的規模和功能用戶可自己組合。

（4）編程簡單：PLC的編程大多數采用類似于繼電器控制線路的梯形圖格式，形象直觀，易學易懂。

（5）安裝簡單，維修方便。PLC系統發展初期，主要應用于電氣自動化系統的開關量控制，對過程控制系統中的大量模擬量數據處理功能相對較差、通訊與監控功能較弱，難以勝任大型和控制狀況復雜的過程控制系統工作。

1.2 DCS系統

（1）高可靠性：由于DCS將系統控制功能分散在各臺計算機上實現，系統結構采用容錯設計，因此某一臺計算機出現的故障不會導致系統其它功能的喪失。此外，由于系統中各臺計算機所承擔的任務比較單一，可以針對需要實現的功能采用具有特定結構和軟件的專用計算機，從而使系統中每臺計算機的可靠性也得到提高。

（2）開放性：DCS采用開放式、標準化、模塊化和系列化設計，系統中各臺計算機采用局域網方式通信，實現信息傳輸，當需要改變或擴充系統功能時，可將新增計算機方便地連入系統通信網絡或從網絡中卸下，幾乎不影響系統其他計算機的工作。

（3）靈活性：通過組態軟件根據不同的流程應用對象進行軟硬件組態，即確定測量與控制信號及相互間連接關系、從控制算法庫選擇適用的控制規律以及從圖形庫調用基本圖形組成所需的各種監控和報警畫面，從而方便地構成所需的控制系統。

（4）易于維護：功能單一的小型或微型專用計算機，具有維護簡單、方便的特點，當某一局部或某個計算機出現故障時，可以在不影響整個系統運行的情況下在線更換，迅速排除故障。

（5）協調性：各工作站之間通過通信網絡傳送各種數據，整個系統信息共享，協調工作，以完成控制系統的總體功能和優化處理。

（6）功能齊全：控制算法豐富，集連續控制、順序控制和批處理控制于一體，可實現串級、前饋、解耦、自適應和預測控制等先進控制，并可方便地加入所需的特殊控制算法。DCS的構成方式十分靈活，可由專用的管理計算機站、操作員站、工程師站、記錄站、現場控制站和數據采集站等組成，也可由通用的服務器、工業控制計算機和可編程控制器構成。

2 PLC控制系統簡介

首先，在運用PLC控制系統之前，要實現對數據系統的初始化處理，一般情況下，要在控制系統投入運行或精密點檢后運行時或者當系統發生重大故障后，重新啟動時進行初始化處理，進行初始化處理的工作步驟包括有：第一，讀入過程設備狀態信息、條件信息；第二，顯示工藝流程圖及設備目前狀態；第三，所有定時器、計時器清零；第四，設備操作方式自動設置成“手動”方式；第五，由操作員進行“手動”操作處理，使各設備處于操作員指定的方式、狀態；第六，操作員確認各設備的當前狀態是否正常，運行條件是否具備，由操作員將操作方式設在正常運行的模式；第七，操作員確認一切正常后，程序運行先從“手動”方式開始，設備正常運行后再切換到“自動”方式。

其次，進行操作場所的選擇。一些需要在PLC上控制的設備在機旁操作箱上設有“遠控/近控”權限選擇開關，將操作地點分為：“近控”操作：將選擇開關設置為“近控”位置時，利用機旁操作箱上的操作指示燈及操作按鈕在現場完成設備的啟動（開啟）、停止（關閉）操作?！斑h控”操作：將選擇開關設置為“遠控”位置時，利用設置在中控室的PLC控制站進行遠方操作。

最后，如果在PLC控制系統控制的過程中，一臺控制站發生故障時，另一臺控制站發出報警信號，打印故障報告，操作員到正常的工作站進行操作，直到系統恢復。當PLC故障（包括通訊故障、CPU故障、冗余板卡故障）時，自動無擾切換到冗余設備（通訊鏈路、冗余CPU、冗余板卡），操作站發出報警信號，并打印故障報告。非冗余板卡故障時，發出報警信號，由專業人員確認并排除故障。

3 PLC控制系統用于冶金自動化控制的設計應用

3.1 優化設計

在PLC控制系統用于冶金自動化控制的過程之中，可以充分的結合人工智能系統的先進理論技術以及相應的工作實踐經驗。在傳統的冶金自動化控制過程之中，主要采用的設計手段就是通過結合實際的工作經驗來進行控制系統的設計，這種設計方法缺乏先進的系統理論的支持，在實際的運行過程中，往往會出現一些難以解決的故障問題。通過對PLC控制系統的應用，可以有效的優化對于冶金自動化控制系統的設計，并通過對先進的計算機科學技術的應用，有效的縮減產品從設計到成型的時間，有效的提升了冶金自動化控制的控制效率。

3.2 故障診斷設計

一般情況下，冶金設備所出現的故障問題具備著非線性的特點，這就給冶金自動化控制系統解決冶金設備的故障問題帶來了很多的困難。在這樣的背景下，通過在冶金自動化控制系統之中引進PLC控制系統，可以有效的提升冶金自動化控制系統的檢索效率。并通過對PLC控制系統之中的專家系統、模糊邏輯算法、神經網絡結構的應用，更加有效的確定冶金設備之中出現故障的區域，可以有效的提升冶金設備的故障診斷有效率。

3.3 智能控制設計

在冶金自動化控制過程引進PLC控制系統已經成為了科學領域的未來發展趨勢，一般情況下，冶金自動化控制過程引進PLC控制系統主要集中在對于PLC控制系統之中的模糊算法、專家系統、神經網絡結構的引進之上。PLC控制系統對于冶金自動化系統的主要應用層面也主要集中在以下幾個層面：第一，進行對冶金設備之中的數據參數的分析；第二，對于冶金設備的運行狀態的實時監督管理；第三，對于控制系統的有效管理；第四，對于冶金系統之中出現的故障進行及時的記錄分析。

4 總結

PLC以其自身獨特的優勢提升了鋼鐵冶金企業電氣化控制的穩定性，同時，PLC在鋼鐵冶金企業電氣化控制上具有巨大的發展前景。我們應該順從PLC技術的發展趨勢，以PLC的網絡化發展帶動鋼鐵冶金企業的工業自動化發展。不斷改進PLC的技術，使其更好地服務于電氣自動化控制，促進我國工業長期穩定的發展。

參考文獻

[1]阮友德.電氣控制與PLC，北京：人民郵電出版社，2009年.

[2]蔡新華.PLC的運用，北京：航空航天大學出版社，2008年.

[3]范瑞.研究電氣自動化發展趨勢.山東工業技術.2016（05）

（作者單位：本鋼集團有限公司北營煉鐵廠）