PLC在鋼鐵冶金企業電氣自動化控制中的應用

袁 劍

（江西新余鋼鐵集團有限公司自動化部，江西 新余 338001）

PLC自動控制系統主要指的是建立在可編程邏輯控制器的基礎上，結合電氣設備的實際運行體系打造的智能化、自動化控制方案，能夠有效協助人工落實電氣設備以及生產鏈條的管理。其中融合了計算機技術、大數據技術以及數字信息技術，可以結合不同的生產工具以及生產指令落實自動控制。因此建立在鋼鐵冶金電氣化自動控制的角度落實PLC自動控制系統的分析，不僅是文章論述的重要內容，也是以提升PLC自動控制系統應用價值為目的落實的課題研究。

1 基礎案例分析

為了進一步提升本文論述的有效性，文章建立在某冶金企業自動控制系統研發案例的基礎上，以西門子S7系列PLC自動控制系統作為核心體系，綜合西門子S7編程軟件、 In touch組態軟件進行細節分析。

首先從PLC選型的角度來講，可以結合具體的控制任務進行采集以及控制點數分析，及DI/DO點位、AI/AO點位，然后便可以推算出需要的模板配置和模板數量。通常來講，若點數小于100，那么可以選擇S7-200系列，若點數小于1000，那么可以選擇S7-300系列，若點數大于等于1000，則可以選擇S7-400系列。模板數量為點數/單個模板通道數。建立在該企業實際的生產線需求角度進行分析之后，確定PLC自動控制系統為西門子S7-400系列，詳細的系統結構見圖1。

圖1 PLC自動控制系統結構

2 PLC自動控制系統的具體構建方法

2.1 連接方式

當前大部分西門子PLC自動控制系統的連接方法，以下位連接和同位連接為主，首先下位連接主要指的是PLC和遠程單元進行連接，實現主站和從站單元之間的連接。在這個過程中，TRC自動系統可以建立在 Profidus-DP通訊技術的基礎上，與遠程戰之間打造分布式的自動化系統，能夠進行現場及自動化控制。該種連接方法只會產生一根總線，能夠有效避免多根電纜出現故障。

同位連接主要指的是PLC和PLC之間進行連接，是建立在多臺PLC主站的基礎上，打造交互性的連接網絡，總的來講是PLC通訊模板的連接。西門子S7系統可以建立在網絡組態的基礎上，指定其中某兩個PLC成為協作伙伴，能夠共用一個ID號碼。本工程中采用的通訊模板為工業以太網網卡，能夠直接打造兩臺PLC之間的ISO協議，從而提升其通信質量。

2.2 In touch操作站建設

建立在上位監控軟件的基礎上，西門子公司推出了in touch組態軟件平臺，可以建立在自動化的基礎上，將所有的操控人員以及監控任務納入其中。其功能較為強大，利用組態軟件能夠結合具體的組合畫面進行基礎的自動化控制，常見的功能以顯示、數據管理、數據處理、報警、報表、安全控制以及打印為主，同時In touch操作站的硬件基礎是建立在工控機以及工業網卡的基礎上形成的， Windows98/nt/2000系統是軟件的基礎架構。

2.3 通訊網絡的建設

通訊網絡的建設主要為工業以太網和現場總線網為主。

首先工業以太網ethernet是符合國際標準的專用網絡，主要針對工業生產體系而設計。工業以太網可以建立在ISO以及TCP/IP通訊協議的基礎上進行網絡通訊，通過IEEE802.3落實區域控制，具有極為強大的單元網絡[1]。

現場總線網則以Profibus為主，主要指的是針對現場的設備以及整體的工業生產體系落實基礎控制，是建立在過程控制單元以及現場操作站的基礎上，打造的交互性計算機網絡體系，其中能夠提供全數字化管理，實現數據信息的雙向和分散性傳輸，支持多分支傳輸。能夠有效滿足工業生產以及機械化管理的實際需求，是當前工業控制網絡集成化發展的重要產物。

3 PLC在鋼鐵冶金中實踐應用

3.1 協調配料

我國當前的鋼鐵冶金發展體系已經逐步進入了電氣化以及智能化時代，因此PLC自動控制系統的應用途徑也逐漸增多，尤其是在配料調配方面有著極強的應用價值。利用PLC自動控制技術實現配料協調能夠有效提升配比的精準性，同時可以在同一時間結合多個物料系統落實集中控制和調配。這種方式不僅能夠提升冶金生產效率，也可以有效抵抗外界環境的干擾，降低成本，增強配料協調的有效性[2]。

3.2 落實故障響應

在PLC自動控制技術與鋼鐵冶金生產線相融合之后，能夠通過電氣自動化控制系統實現電氣設備以及生產線的故障分析，通過自動定位技術能夠快速的定位故障發生點，并且建立在聲光預警的基礎上，及時的發出警報，也可以結合故障的類型自動的進行停機，避免故障影響進一步擴散；同時建立在傳感器以及數據分析系統的基礎上，能夠快速的將故障的類型以及相關信息傳輸到人機交互界面，及時的通知維修人員進行針對性的檢修。

3.3 進行生產優化調控

結合鋼鐵冶金工業生產的特點來講，首先消耗量較大，其次生產環境較差，因此在長期從事生產線作業的過程中，相關工作人員的壓力逐步增加，同時傳統的管理方式可能會導致電氣設備或者其他的運行體系出現故障。而利用PLC自動控制系統進行優化，能夠有效提升整體線路管控的精準性和合理性，在提升儲存器容量的同時，可以落實好電氣自動化系統的內部程序控制。這種方式能夠滲透到人工無法觸及的領域，在提升人工管理效率的同時，也能夠有效降低管控壓力，促使鋼鐵冶金生產體系更具科學性和高效性，利用人機交互配合能夠有效增強生產線的運行質量。

3.4 降耗增效

結合鋼鐵冶金工業的實際生產情況來講，往往需要消耗大量的能源，同時生產線的持續性運行也會導致部分能源損耗，這與當前的節能環保社會發展體系有一定的矛盾性，因此建立在降耗增效的原則基礎上，打造高質量的冶金生產體系至關重要。而綜合能源消耗的實際原因來講，在整體設備以及生產線系統啟停的過程中，繼電器以及開關的不合理控制是導致能源消耗的主要因素。那么利用PLC自動控制系統，針對整體生產線的開關量以及順序落實針對性的調控，不僅可以進行獨立控制操作，還能夠配合專業的信息和通信體系落實自動聯動。這一過程能夠有效實現生產線的性能優化，促使綜合調配更加合理，并且建立在節能降耗的基礎上，進行能源消耗情況的分析，來落實生產線的性能優化，從而滿足現代化發展政策對冶金工業提出的要求。

3.5 變頻調速

PLC自動控制系統最大的優勢電視可以實現對整體生產線的全過程監控，并且結合具體的生產狀態落實信號接收結合，接收到的信號分析，生產線需要進行調整的重點，然后落實相關設備的轉速調控，將其控制在標準范圍內，同時能夠滿足具體的生產需求，例如在高爐除塵風機運轉的過程中，可以結合生產場所中的煙塵指數進行調整；在高爐出鐵的過程中，可以結合爐臺前的紅外傳感器來分析產品的具體溫度，并且通過變頻器發出指令信號能夠及時的進行生產線，電氣設備以及相關系統的反應，這種變頻調速功能不僅能夠提升整體生產線的運行效率，還可以有效實現能源節約。

4 注意事項

利用西門子PLC自動控制技術，實現鋼鐵冶金工業的電氣化發展，需要將關注點放在在運行環境以及外部干擾方面，首先針對運行環境來講，環境溫度需要控制在0～50℃以內，同時也要落實好濕度處理，若濕度過大則直接會影響PLC自動控制系統的絕緣性能。

針對干擾因素來講，在PLC技術運行過程中，要結合整體的生產環境，落實外界干擾因素的監控，例如強電以及柜內干擾因素較大，會直接影響自動控制系統的運行效果。從實踐角度來講，可以通過安裝隔離變壓器來降低干擾程度。

除此之外，自動控制技術的應用還需要結合具體的生產線運行需求進行調整，因此在落實好當前系統研發的基礎上，還需要進一步實現技能創新以及管理創新，從而進一步提升PRC自動控制體系的應用價值。

5 結語

綜上所述，近些年為了進一步增強冶金行業的發展，質量打造智能化的電氣控制系統，已經成為了多方關注的重點，而西門子PLC自動控制系統憑借其多功能的操作站能夠有效實現多人員以及多任務集成管理，在滿足鋼鐵冶金生產需求的同時，能夠建立在節能環保以及優化控制的角度進行生產線的調整，這對于增強鋼鐵冶金生產效率降低成本有極大的促進作用，同時能夠進一步強化冶金企業的自動化程度推進我國鋼鐵產業的高速發展。