PLC在鋼鐵冶金企業(yè)電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

王偉哲

摘?要：在我國的鋼鐵冶金行業(yè)中，其自動(dòng)化控制技術(shù)中的PLC的應(yīng)用具有著重要意義。PLC的應(yīng)用有效提高了生產(chǎn)工作的安全性和效率，同時(shí)降低了運(yùn)維成本，全面提高鋼鐵行業(yè)電氣自動(dòng)化控制的整體質(zhì)量。因此本文主要對PLC在鋼鐵冶金企業(yè)自動(dòng)化控制中的應(yīng)用進(jìn)行相應(yīng)的分析，在此基礎(chǔ)上提出下文內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：PLC;鋼鐵冶金;軋鋼;電氣自動(dòng)化;應(yīng)用;分析

鋼鐵冶金工業(yè)的工藝流程復(fù)雜程序繁多，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用能給企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)效益并推動(dòng)行業(yè)前進(jìn)。PLC技術(shù)作為工廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)的核心部分對于行業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展具有關(guān)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(jì)算機(jī)，也是現(xiàn)在電氣自動(dòng)化控制的核心組件。PLC通過以太網(wǎng)、Profibus、Tc-net等總線技術(shù)與上位機(jī)相連，通過執(zhí)行存儲(chǔ)器中的程序來實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算、控制、模數(shù)轉(zhuǎn)換等多種功能。PLC常用的圖形編程語言如梯形圖、時(shí)序圖等。PLC與傳動(dòng)設(shè)備、I/O設(shè)備、電磁閥、繼電器和各類儀器儀表等相連，通過數(shù)字或模擬量輸入方式采集設(shè)備信號(hào)并將指令輸出給現(xiàn)場設(shè)備實(shí)現(xiàn)控制目的。PLC具有抗干擾強(qiáng)、可擴(kuò)展、指令豐富、編程語言易掌握、維護(hù)簡便、成本低等優(yōu)勢而被廣泛應(yīng)用于各行業(yè)的自動(dòng)化控制中。

1.2 PLC在鋼鐵行業(yè)基礎(chǔ)自動(dòng)化中的作用

目前在鋼鐵行業(yè)常見的3級(jí)工廠自動(dòng)化控制體系中，基礎(chǔ)自動(dòng)化（Level 1）就是以PLC及其上位機(jī)為核心搭建的。L1的主要功能是能夠直接控制工藝設(shè)備的傳動(dòng)、液壓、流體、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等，工藝閉環(huán)控制、定位、時(shí)序和設(shè)備保護(hù)功能通常都包含在該級(jí)控制中。L1的信息可以傳輸給過程自動(dòng)化（Level 2）用于更復(fù)雜的運(yùn)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(shè)備動(dòng)作，向上給L2的宏觀物料跟蹤提供追蹤數(shù)據(jù)。操作員通過上位機(jī)可看到工藝和設(shè)備參數(shù)并執(zhí)行工藝操作。

2 PLC的技術(shù)在鋼鐵行業(yè)中的應(yīng)用

2.1 在熱軋產(chǎn)線中的應(yīng)用

目前我國常見的熱連軋產(chǎn)線主要由四道工序構(gòu)成，第一道是加熱爐;連鑄生產(chǎn)的板坯進(jìn)入加熱爐進(jìn)行均熱，進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量。該工序的生產(chǎn)環(huán)境存在煤氣、高溫等危險(xiǎn)性，由PLC、熱電偶和電控?zé)鞓?gòu)成的燃燒控制系統(tǒng)能為加熱爐提供穩(wěn)定精確安全的爐溫控制。第二道是軋機(jī)前的高壓水除鱗系統(tǒng);利用高壓水沖擊去除板坯表面氧化鐵皮，提高產(chǎn)品表面質(zhì)量。PLC通過HMD捕捉到板坯到達(dá)除鱗位置的信號(hào)后控制噴射閥組快速準(zhǔn)確打開和關(guān)閉。高壓水除鱗是熱軋產(chǎn)線的關(guān)鍵設(shè)備，工藝復(fù)雜設(shè)備連鎖多，利用PLC控制除鱗系統(tǒng)可以提高控制精度和可靠性同時(shí)降低用水量，降低維護(hù)難度。

第三道是軋機(jī)系統(tǒng);軋機(jī)系統(tǒng)由粗軋機(jī)和精軋機(jī)組成，粗軋機(jī)通常執(zhí)行多道次軋制，配合壓力定寬機(jī)和立輥提供大壓下量，產(chǎn)出合格的中間坯。精軋機(jī)組的各道次機(jī)架按照工藝要求提供相應(yīng)的負(fù)荷分配進(jìn)行軋制。軋機(jī)系統(tǒng)主要由傳動(dòng)、液壓、潤滑等部分組成，軋鋼工藝中控制帶鋼板型和軋制質(zhì)量至關(guān)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(tǒng)的精確控制來實(shí)現(xiàn)的。液壓系統(tǒng)的控制核心部分是由上位機(jī)、PLC主站、DP從站和現(xiàn)場檢測元件構(gòu)成。通過采集和處理現(xiàn)場設(shè)備信號(hào)，PLC對不同功能的液壓泵站的參數(shù)進(jìn)行精確快速的控制，由液壓缸實(shí)現(xiàn)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(jìn)行卷取作業(yè)生成合格的熱軋商品卷。卷取工序中采用分布式控制系統(tǒng)，卷取PLC站與精軋通訊，分站與各液壓站閥臺(tái)相連，通過對帶鋼的材質(zhì)、厚度、寬度和精軋拋鋼速度等數(shù)據(jù)的運(yùn)算處理實(shí)現(xiàn)側(cè)導(dǎo)板控制、助卷輥踏步和動(dòng)態(tài)卷取張力控制等功能。PLC控制系統(tǒng)具有優(yōu)秀的可靠性和穩(wěn)定性，它的應(yīng)用既提高了軋鋼的質(zhì)量和產(chǎn)量，又改善了生產(chǎn)條件。

2.2 在電機(jī)變頻調(diào)速中的應(yīng)用

在鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)應(yīng)用中大功率電機(jī)往往采取變頻調(diào)速方式，而電機(jī)電能的轉(zhuǎn)換最終反映在工藝設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)上，如泵壓力和軋輥轉(zhuǎn)速。PLC與變頻器的組合控制成本低、響應(yīng)快，因此得到了廣泛的應(yīng)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(jī)這個(gè)系統(tǒng)中，PLC發(fā)出指令控制變頻器，變頻器控制電機(jī)的效果則通過電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)速等反饋給PLC形成一個(gè)變頻調(diào)速的閉環(huán)控制。

3 PLC在鋼鐵冶金自動(dòng)化控制過程中的應(yīng)用前景分析

PLC作為基礎(chǔ)自動(dòng)化控制的核心部分廣泛應(yīng)用于鋼鐵冶金行業(yè)。隨著工廠自動(dòng)化水平的不斷提高，為保證PLC對生產(chǎn)流程的控制更精確，提高數(shù)字化和智能化水平進(jìn)而提高PLC控制系統(tǒng)的服務(wù)性能將是未來發(fā)展的方向。

4 總結(jié)

通過上述的內(nèi)容進(jìn)行分析后得出，在鋼鐵冶金行業(yè)中合理應(yīng)用PLC技術(shù)能夠提高生產(chǎn)環(huán)節(jié)的安全性、穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性和效率，有助于降低各環(huán)節(jié)成本，為行業(yè)發(fā)展提供持續(xù)穩(wěn)定的動(dòng)力。隨著我國電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，國產(chǎn)PLC的軟硬件水平有了極大提高，PLC技術(shù)在冶金行業(yè)電氣自動(dòng)化控制中將繼續(xù)發(fā)揮重要作用。

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