劉躍志

（江蘇泰富恒通特種材料有限公司，江蘇 泰州 225300）

中國在冶金技術(shù)不夠成熟的階段便已經(jīng)有了一定的冶煉方法，推動著冶金行業(yè)的發(fā)展。但由于社會經(jīng)濟(jì)水平的日益進(jìn)步，科技化的生活也逐漸影響著冶金技術(shù)不斷升級換代。由于行業(yè)的特殊性，冶金企業(yè)的工作存在著危險性高、環(huán)境惡劣等問題，對其中工作人員的身體健康乃至生命安全都存在著一定的風(fēng)險?，F(xiàn)如今中國各大規(guī)模的冶金企業(yè)都開始引進(jìn)自動化的設(shè)備，使得原有的傳統(tǒng)人工的冶金方式得到徹底的改變[1]。對于這些自動化設(shè)備的操作需要專業(yè)的自動化控制技術(shù)，方能發(fā)揮其最大的價值，為此西門子PLC技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。西門子PLC是德國在二十世紀(jì)六十年代末推出的可編程邏輯控制器，是一種專門針對工業(yè)生產(chǎn)研發(fā)的依靠數(shù)字運(yùn)算原理進(jìn)行操作的電子設(shè)備，它采用一類可編程的存儲器，使得設(shè)備可以實現(xiàn)存儲程序、邏輯運(yùn)算、順序控制、定時技術(shù)等面向用戶指令的功能，利用模擬數(shù)據(jù)的輸入、輸出完成工業(yè)生產(chǎn)，由于其操作簡單、安全性高從而逐漸取代了傳統(tǒng)的繼電式控制裝置。今年來西門子PLC技術(shù)不斷發(fā)展，結(jié)合計算機(jī)技術(shù)以及現(xiàn)代信號處理技術(shù)，根據(jù)用戶的需求突破邏輯控制的局限，控制生產(chǎn)運(yùn)作的全過程，紛紛被各個冶金企業(yè)所采用。

1 自動化控制技術(shù)設(shè)計

1.1 物料跟蹤

在冶金企業(yè)的工作過程當(dāng)中，需要加工的原料投入比例會直接決定成品的成分含量和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，除了需要精確原料的配比外，在反應(yīng)過程當(dāng)中還會因為原料質(zhì)量、設(shè)備故障等客觀原因產(chǎn)生不完全反應(yīng)，這就需要對反應(yīng)的整個流程當(dāng)中的物料反應(yīng)情況進(jìn)行跟蹤，包括：對固態(tài)、液體、氣態(tài)原料的分布情況、位置以及速度。物料跟蹤的組成部分分為檢測儀表和記錄裝置，在大多數(shù)的冶金企業(yè)當(dāng)中，對鋼坯的跟蹤主要由分布在整個軋制線上的西門子PLC紅外線檢測器組成[2]。在反應(yīng)加工過程中檢測器放射紅外線掃描到運(yùn)動中的軋件表面上，檢測器的檢測信號以計算機(jī)能夠讀取的方式進(jìn)行傳輸，即0和1，0代表不存在物料，1則代表存在物料，將信號直接傳輸?shù)接嬎銠C(jī)端，結(jié)合西門子PLC對其他部分的控制參數(shù)由計算機(jī)加以記錄并對每個軋件編號跟蹤，以便加以控制。

1.2 設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測和控制

設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測利用西門子PLC技術(shù)由CPU、輸入及輸出模塊、接觸器、傳輸裝置、按鈕開關(guān)、電氣電路以及外界拓展設(shè)備等所構(gòu)成，其具體的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 西門子PLC技術(shù)控制系統(tǒng)回路結(jié)構(gòu)圖

從圖中可以看出，整個電路主要由開關(guān)按鈕、傳感器以及電磁閥組成[3]。關(guān)于設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測主要觀察是否正常運(yùn)行，具體包括對流量、溫度等參數(shù)的監(jiān)控，例如在加熱爐當(dāng)中其需要用到的風(fēng)量和溫度不可控性極強(qiáng)，通常由控制器和執(zhí)行系統(tǒng)組成，最直觀的控制方法就是對利用西門子PLC技術(shù)對冶金設(shè)備開關(guān)的控制，通過PLC當(dāng)中所編寫的程序，實現(xiàn)開關(guān)量控制，進(jìn)而根據(jù)程序決定設(shè)備運(yùn)行的先后順序和具體的運(yùn)行時間和時長，實現(xiàn)可靠的順序控制。

1.3 工藝參數(shù)的監(jiān)測和控制

冶金工業(yè)設(shè)備在實際工作當(dāng)中，需要時常關(guān)注運(yùn)行狀況包含：過程中的濕度以及壓力等相關(guān)參數(shù)，如果這些參數(shù)偏離正常范圍，輕則影響產(chǎn)品質(zhì)量，重則會引發(fā)工業(yè)事故。主要采用機(jī)械、電氣、物理的手段來控制產(chǎn)品的數(shù)量、尺寸、性能、成分等，PLC技術(shù)在這方面的作用十分顯著，預(yù)先計算出得出相關(guān)參數(shù)的模擬值，規(guī)定正常的浮動范圍，當(dāng)設(shè)備狀態(tài)傳遞給計算機(jī)后自動運(yùn)行判斷程序，當(dāng)前的工藝參數(shù)在浮動范圍之內(nèi)則繼續(xù)運(yùn)行，若偏離正常范圍則通過電路停止關(guān)閉開關(guān)，迫使工作停止。

1.4 實時操作控制

西門子PLC技術(shù)自動化控制方法整體主要分為集中控制和分布控制，兩種控制方式的操作指導(dǎo)方式不同。集中控制是利用PLC程序控制某一個工作的整個流程，而分布控制方法則每一個程序只針對一種設(shè)備進(jìn)行編程。由于需要實時進(jìn)行控制，西門子PLC技術(shù)模塊對不同的電氣元件都具備不同的屏蔽系統(tǒng)，無論是電氣元件的質(zhì)量還是電磁輻射的屏蔽能力都應(yīng)該達(dá)到合格的標(biāo)準(zhǔn)。起到屏蔽作用的每個程序模塊將信息傳輸?shù)讲僮骺刂浦行?，讓冶金工作人員實時觀察加工動態(tài)。除了關(guān)注冶煉時的處理狀況，由于冶金工業(yè)的流程特殊性，在生產(chǎn)完成后會產(chǎn)生一些工業(yè)廢渣，這些廢渣當(dāng)中會存在大量的重金屬會破壞生態(tài)環(huán)境。所欲實時操作控制要在生產(chǎn)工作完成之后對廢料進(jìn)行降解處理，從根本上解決工業(yè)給環(huán)境帶來的負(fù)面影響。

2 結(jié)語

中國的工業(yè)和制造業(yè)自從改革開放以來得到的大力的推行，進(jìn)而得到了大幅度的提升。通過西門子PLC技術(shù)在冶金自動化控制當(dāng)中起到的關(guān)鍵性影響，給冶金技術(shù)的發(fā)展提供動力。在工業(yè)設(shè)備結(jié)合不同的產(chǎn)品要求編寫出相應(yīng)的可控制程序，這樣才能對未來冶金行業(yè)的進(jìn)步，做出更加卓越的貢獻(xiàn)，推動國家綜合國力的快速發(fā)展。