李德英

（湖南信息學(xué)院 湖南 長沙 410151）

1 引言

可編程控制器（Programmable Logical Controller，PLC）是以微處理器為核心，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動化技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種通用自動控制裝置，廣泛地應(yīng)用于機(jī)械、冶金、能源、化工、石油、交通、電力、汽車、裝卸、造紙、紡織、環(huán)保、建筑、商場等各行各業(yè)，已躍居工業(yè)自動化三大支柱的首位。

2 PLC技術(shù)概述

PLC技術(shù)已非常成熟，具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)，豐富的I/O接口模塊、運(yùn)行速度快、功能完善、編程簡單，易于使用、易于升級改造、維修與維護(hù)方便，性價比高等優(yōu)點(diǎn)。隨著遠(yuǎn)程I/O設(shè)備和通信網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)處理以及圖象顯示技術(shù)的發(fā)展，PLC與觸摸屏、變頻器組成的電氣控制系統(tǒng)因具有操作直觀、信息量大、控制功能強(qiáng)、調(diào)速方便等優(yōu)點(diǎn)，已成為自動控制系統(tǒng)的重要組成部分，在冶金企業(yè)工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。PLC的工作過程如圖1所示。

圖1 PLC的工作過程框圖

3 PLC在冶金企業(yè)電氣自動化控制中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的繼電器-接觸器電氣系統(tǒng)接線復(fù)雜，故障率高，不利于擴(kuò)容。與之相比，PLC電氣控制系統(tǒng)硬件接線簡單，只需要對系統(tǒng)的程序或參數(shù)進(jìn)行更改，便于維修與升級改造，且因采用光電隔離技術(shù)，現(xiàn)場抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，運(yùn)行速度快。近年來，冶金企業(yè)隨著PLC技術(shù)的推廣應(yīng)用，工業(yè)自動化水平顯著提升。尤其是PLC與計(jì)算機(jī)通訊技術(shù)的有機(jī)整合，確保整個工業(yè)鏈運(yùn)行保持在穩(wěn)定狀態(tài)下，促進(jìn)了冶金工業(yè)快速發(fā)展。PLC主要在以下幾個方面：開關(guān)量邏輯控制、運(yùn)行控制、閉環(huán)過程控制、數(shù)據(jù)處理和通信連網(wǎng)。

（1）軋鋼生產(chǎn)線

在鋼鐵行業(yè)中，不論是冷軋生產(chǎn)線，還是整卷鋼板的開卷、剪裁、再卷，這些生產(chǎn)過程都會對操作人員造成傷害。所以，必須采用安全保護(hù)和控制設(shè)備，來減少機(jī)器的風(fēng)險(xiǎn)，保護(hù)人和機(jī)器的安全。

PLC通過I/O接口模塊和遠(yuǎn)程I/O適配器建立串行通信鏈，變頻器讀取各項(xiàng)數(shù)據(jù)，監(jiān)視設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并將數(shù)據(jù)實(shí)時傳送到PLC中，連鑄機(jī)的電氣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了傳動設(shè)備的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)實(shí)時控制，使PLC對變頻器的驅(qū)動實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字式控制。通過采取PLC系統(tǒng)對軋鋼生產(chǎn)線自動控制的應(yīng)用，可以確保生產(chǎn)的高效運(yùn)行。

（2）高爐爐溫控制

加熱是冶煉過程中必不可少的重要環(huán)節(jié)，加熱操作直接影響著鋼材的質(zhì)量和效益。熱電偶溫度傳感器將爐內(nèi)的溫度轉(zhuǎn)換成電信號傳遞到PLC輸入端，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換的電信號，通過PID算法，PLC準(zhǔn)確地控制加熱時間、調(diào)節(jié)電機(jī)的電角度，調(diào)節(jié)煤氣閥門，加熱開關(guān)以實(shí)現(xiàn)對高爐爐溫的準(zhǔn)確控制。

（3）布袋除塵

在鋼鐵的冶煉過程中產(chǎn)生的大量粉塵散入空氣中，不僅污染了環(huán)境，還可能使冶煉工人患吸肺病。布袋除塵系統(tǒng)由于其除塵效果好而被鋼鐵生產(chǎn)部門普遍認(rèn)同和廣泛采用。利用PLC開發(fā)出效果良好，經(jīng)濟(jì)實(shí)用的布袋除塵自控系統(tǒng)。

（4）污水處理

冶金企業(yè)廢水污水比較多，可采用PLC控制的污水處理控制系統(tǒng)，采用WinCC軟件完成上位機(jī)的組態(tài)，操作人員通過上位機(jī)運(yùn)行界面可以直觀的了解現(xiàn)場污水處理工藝參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行情況，也可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要發(fā)出控制指令，由PLC根據(jù)程序進(jìn)行過程控制。將流量、壓力、液位、動態(tài)工藝流程圖進(jìn)行顯示、還可以修改工藝參數(shù)設(shè)置、報(bào)警提示、數(shù)據(jù)歸檔。

（5）變頻調(diào)速

冶金企業(yè)的行車、水位控制等都要使用三相異步電動機(jī)，經(jīng)實(shí)際應(yīng)用證明，變頻調(diào)速系統(tǒng)起動平穩(wěn)、過載能力強(qiáng)、運(yùn)行可靠、維修量小且節(jié)能顯著。在冶金企業(yè)中，用PLC的輸出端帶變頻器，變頻器帶電動機(jī)，將電動機(jī)轉(zhuǎn)速檢測出來反饋給PLC輸入端，實(shí)現(xiàn)對電動機(jī)無級調(diào)速，達(dá)到節(jié)能減排目的，提高工業(yè)生產(chǎn)有效性。

4 PLC技術(shù)冶金企業(yè)應(yīng)用的前景展望

隨著計(jì)算機(jī)綜合技術(shù)和信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)飛速發(fā)展，工業(yè)自動化領(lǐng)域范圍不斷延伸，PLC主要朝以下幾個方向進(jìn)展：

（1）網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化

PLC廠家在原來CPU物理層接口的基礎(chǔ)上，逐漸增加了各種通訊接口，提供完整通訊網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)場總線技術(shù)及以太網(wǎng)技術(shù)也同步發(fā)展。

（2）開放性和互動性

基于國際標(biāo)準(zhǔn)的開放設(shè)計(jì)，與第三方軟、硬件的技術(shù)融合，PLC的功能更加增強(qiáng)，應(yīng)用范圍更廣。

（3）人機(jī)界面

PLC制造商大大開發(fā)組態(tài)軟件，軟件和硬件的結(jié)合，提高了系統(tǒng)的性能，更易形成人機(jī)友好的控制系統(tǒng)。

（4）巨型化、微型化

向下將多個PLC與遠(yuǎn)程I/O站點(diǎn)相連，向上與工控機(jī)或管理計(jì)算機(jī)相連構(gòu)成整個工廠的自動化控制系統(tǒng)。小型PLC將由整體化結(jié)構(gòu)向模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，系統(tǒng)配置靈活，功能得到進(jìn)一步提升。

5 結(jié)語

綜上所述，PLC具有抗干擾能力強(qiáng)、性價比高、靈活、高效等優(yōu)勢，在冶金行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。隨著科技的進(jìn)步，并將越來越優(yōu)化，越來越普及。