楊 梅

1 PLC概念和結(jié)構(gòu)

PLC是一種數(shù)字運(yùn)算的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編輯的存儲(chǔ)器在內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)、算術(shù)運(yùn)算、步進(jìn)控制、數(shù)據(jù)處理、模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換、通信及聯(lián)網(wǎng)等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程，具有通信性和靈活性強(qiáng)、應(yīng)用廣泛、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、功能完備、性能優(yōu)良、編制程序簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)安裝調(diào)試周期短、擴(kuò)充容易、體積小、重量輕、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。PLC主要由主機(jī)、輸入／輸出I／O接口、電源、編程、輸入／輸出擴(kuò)展單元等組成，如圖1所示。

圖1 PLC硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2 PLC系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)線故障診斷中的應(yīng)用

西門子PLC300具有硬件故障自檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。PLC已廣泛應(yīng)用到位置控制、溫度控制等各種工業(yè)控制中。隨著PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得越來(lái)越容易。PLC可為軋鋼生產(chǎn)設(shè)備的故障診斷提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。在進(jìn)行故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)診斷系統(tǒng)的功能要求選用適當(dāng)?shù)腜LC，可豐富和完善診斷系統(tǒng)的功能。PLC采用不同的方法對(duì)有數(shù)字量和模擬量這2種信號(hào)對(duì)應(yīng)的故障進(jìn)行診斷。通過(guò)PLC的圖形功能塊編程，還可將故障診斷融入過(guò)程控制，達(dá)到保護(hù)軋鋼設(shè)備的目的。

PLC對(duì)模擬量信號(hào)的識(shí)別是將在相應(yīng)A／D通道讀到的監(jiān)測(cè)信號(hào)模擬量的實(shí)際值與系統(tǒng)允許的極限值相比較。實(shí)際值遠(yuǎn)離極限值，則表明軋鋼生產(chǎn)設(shè)備對(duì)應(yīng)的受監(jiān)控部位處于正常狀態(tài)，如果實(shí)際值接近或達(dá)到極限值，則為不正常狀態(tài)。PLC還能按照一定的邏輯關(guān)系啟動(dòng)開(kāi)關(guān)量模塊上的輸出位，或從PLC的通信口主動(dòng)發(fā)起通信，從而輸出故障診斷結(jié)果，并據(jù)此實(shí)現(xiàn)對(duì)軋鋼生產(chǎn)設(shè)備的控制。西門子PLC300采用并行分布式結(jié)構(gòu)，作下位機(jī)使用，操作站作為上位機(jī)，可完成PLC的程序下裝，實(shí)施對(duì)多臺(tái)PLC的管理，進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)據(jù)運(yùn)算，建立數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)專家知識(shí)，其輸入／輸出設(shè)備可用作診斷過(guò)程的人機(jī)交互。故障診斷過(guò)程中復(fù)雜的邏輯判斷、開(kāi)關(guān)量故障信號(hào)的檢測(cè)以及在嚴(yán)重故障狀態(tài)下對(duì)設(shè)備進(jìn)行的保護(hù)可交給PLC完成。

3 PLC和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在冷軋帶鋼生產(chǎn)線中的應(yīng)用

西門子PLC300在冷軋生產(chǎn)線自動(dòng)控制、機(jī)架間張力控制、卷取張力控制、厚度控制等方面取得了良好的效果。冷軋生產(chǎn)線使用的是西門子S7－300 PLC，控制程序有設(shè)備的過(guò)程控制邏輯、通信數(shù)據(jù)交換換算及傳輸、軋制張力自動(dòng)控制、卷取張力自動(dòng)控制及軋制帶鋼厚度自動(dòng)控制等。卷取機(jī)張力由PLC程序依據(jù)反饋的帶鋼厚度、帶鋼寬度換算得出。PLC程序根據(jù)反饋值與設(shè)定值的正負(fù)偏差進(jìn)行軋輥上升、下降調(diào)節(jié)，所以在厚度自動(dòng)調(diào)節(jié)控制時(shí)用的是位置閉環(huán)控制，以調(diào)節(jié)軋機(jī)上、下軋輥之間的輥縫間距來(lái)控制成品的厚度。

4 PLC在軋鋼機(jī)電氣控制中的應(yīng)用

軋鋼機(jī)電氣控制系統(tǒng)由PLC控制器和軋鋼機(jī)生產(chǎn)線被控對(duì)象等組成，編程計(jì)算機(jī)和S7－300 PLC控制器（RS485通信口）之間通信采用PPI通信模塊完成。開(kāi)關(guān)量的邏輯控制是PLC應(yīng)用最基本的領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制。PLC可用于直線運(yùn)動(dòng)或圓周運(yùn)動(dòng)的控制。目前，制造商已提供了拖動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。驅(qū)動(dòng)程序可用PLC語(yǔ)言完成，通過(guò)編程器輸入。PLC通過(guò)模擬量的I／O模塊實(shí)現(xiàn)模擬量與數(shù)字量的A／D、D／A轉(zhuǎn)換，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的模擬量的PID控制。數(shù)據(jù)處理一般用在大中型控制系統(tǒng)中，具有CNC功能：把支持順序控制的PLC與數(shù)字控制設(shè)備緊密結(jié)合。西門子PLC300的通信包括PLC與PLC之間、PLC與上位計(jì)算機(jī)之間以及其智能設(shè)備之間的通信。PLC和計(jì)算機(jī)之間具有RS232接口，用雙絞線、同軸電纜將它們連成網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)信息的交換。

5 PLC在軋鋼技術(shù)應(yīng)用中應(yīng)注意的問(wèn)題

西門子PLC300用于軋鋼生產(chǎn)中一般不需要采取什么措施，但當(dāng)生產(chǎn)環(huán)境過(guò)于惡劣、電磁干擾特別強(qiáng)烈或安裝使用不當(dāng)時(shí)，就可能造成程序錯(cuò)誤或運(yùn)算錯(cuò)誤，從而產(chǎn)生誤輸入并引起誤輸出，這將會(huì)造成設(shè)備的失控和誤動(dòng)作，影響PLC的正常運(yùn)行，因此要提高PLC控制系統(tǒng)的可靠性。PLC控制系統(tǒng)的地線包括系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地和保護(hù)地等。PLC應(yīng)遠(yuǎn)離強(qiáng)烈的振動(dòng)源，防止振動(dòng)頻率為10～55 Hz的頻繁或連續(xù)振動(dòng)。為避免有氯化氫等腐蝕易燃?xì)怏w，應(yīng)將PLC安裝在封閉性較好的控制室或控制柜中。PLC應(yīng)遠(yuǎn)離強(qiáng)干擾源，如電焊機(jī)、大功率硅整流裝置和大型動(dòng)力設(shè)備，不能與高壓電器安裝在同一個(gè)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)。PLC的輸入與輸出分開(kāi)走線，開(kāi)關(guān)量與模擬量也要分開(kāi)敷設(shè)。動(dòng)力線、控制線、PLC的電源線和I／O線應(yīng)分別配線，隔離變壓器與PLC和I／O之間應(yīng)采用雙膠線連接。

6 結(jié)語(yǔ)

PLC具有通信性和靈活性強(qiáng)、應(yīng)用廣泛、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、性能優(yōu)良、編制程序簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)安裝調(diào)試周期短、擴(kuò)充容易、體積小、重量輕且維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。PLC與計(jì)算機(jī)、測(cè)厚儀在冷軋帶鋼生產(chǎn)線中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了軋機(jī)之間張力控制、卷取機(jī)張力控制、生產(chǎn)線自動(dòng)控制和帶鋼厚度控制。系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，減輕了員工勞動(dòng)強(qiáng)度，保證了帶鋼質(zhì)量，提高了產(chǎn)量、成材率和經(jīng)濟(jì)效益。PLC作為自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，在軋鋼控制領(lǐng)域發(fā)揮著很大的作用，在軋鋼生產(chǎn)線故障診斷、冷軋帶鋼生產(chǎn)線、軋鋼機(jī)電氣控制中有著舉足輕重的地位，這將使PLC為軋鋼事業(yè)做出更大的貢獻(xiàn)。

［1］郭宗仁.可編程序控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)［M］.北京：人民郵電出版社，2002

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