鄒 磊

PLC是一種綜合工業(yè)環(huán)境和工業(yè)狀態(tài)而設(shè)計的數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)，使用的是可編程的存儲器，在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計算和算術(shù)運動等操作的指令，通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出來控制各種類型的機械設(shè)備或者生產(chǎn)過程。施耐德PLC全新的獨創(chuàng)設(shè)計縮短了開發(fā)時間，基于處理器的靈活性使得性能可以得到很大的提升，基于開放性以及對工具的協(xié)同式應用，Unity在軟件開發(fā)和控制系統(tǒng)運行上達到了更高水平。隨著冶金工業(yè)的發(fā)展，對自動化的要求也越來越高，而PLC控制系統(tǒng)能夠提高自動化水平，提高工業(yè)的生產(chǎn)效率，使得冶金工業(yè)走向現(xiàn)代化、智能化。

1 PLC簡述

PLC是一種工業(yè)控制計算機，是各種信息技術(shù)的綜合，例如計算機、通信、自動控制技術(shù)等，其具有的微處理器用于自動化控制的數(shù)字運動控制器，可以將控制指令隨時載入內(nèi)存進行儲存和執(zhí)行?？删幊炭刂破魇怯蒀PU、指令和數(shù)據(jù)內(nèi)存、輸入/輸出接口、電源、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換等功能單元組成。早期的可編程邏輯控制器僅僅具備邏輯控制功能，隨著不斷的改進和發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)擁有了多項功能，包括邏輯控制、時序控制、模擬控制、多機通信等等。在當前工業(yè)上使用的可編程邏輯控制器已經(jīng)相當于一臺緊湊型的電腦的主機，具有擴展性和可靠性的優(yōu)勢。

在微處理器、計算機和數(shù)字通信技術(shù)迅速發(fā)展的背景下，計算機控制在工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛的運用。當前社會發(fā)展速度非?？欤圃鞓I(yè)想要在市場中占據(jù)有利位置就要緊跟社會發(fā)展的步伐以及市場的需求，生產(chǎn)出小批量、多品種、低成本以及高質(zhì)量的產(chǎn)品，想要達到此標準和要求，生產(chǎn)設(shè)備和自動生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)要具有較高的可靠性和靈活性，PLC編程則可以滿足這一要求，其是以微處理器為基礎(chǔ)的通用工業(yè)控制裝置。

PLC在工業(yè)領(lǐng)域中是比較受歡迎的自動控制元件，其具有應用面廣、功能強大、使用方便的特點，成為當代工業(yè)自動化的主要裝置之一。從目前的狀況來看，工業(yè)中使用的設(shè)備基本都是自動化，這使得很多工廠的設(shè)備選擇采用PLC人機界面等相關(guān)的自動化器件進行控制，所以設(shè)備的自動化程度也越來越高。基于這種情況下就對設(shè)備的維護人員提出了更高的要求，從技術(shù)員的角度來講，需要掌握的技能比原先會增加很多，并且涉及的內(nèi)容也更加全面，只有這樣才能夠滿足自動化的發(fā)展要求。PLC是為工業(yè)自動化設(shè)計的通用控制器，其檔次不同所具有的響應速度不同，通常情況下都可以滿足應用范圍內(nèi)的需要。在跨范圍使用PLC時以及在有些功能或者信號有特殊要求的情況下，那么應該要考慮PLC的響應速度，可以選擇具有快速響應模塊和中斷輸入模塊的PLC。

2 PLC功能

PLC再近些年來得到快速的發(fā)展，隨著技術(shù)的不斷改進和優(yōu)化，其控制功能、數(shù)據(jù)采集、存儲、處理功能、可編程、調(diào)試功能、通信聯(lián)網(wǎng)功能以及人機界面等功能也慢慢變得更加強大，這也就使得PLC的應用領(lǐng)域變得更加廣闊，其可以應用在各行各業(yè)。

2.1 控制功能

PLC的控制功能主要有邏輯控制功能、順序控制功能、定時控制功能、計數(shù)控制功能等，其可以應用在單臺設(shè)備的控制，也可以應用在多臺設(shè)備和自動化流水線的控制，例如主塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線、電梯等的控制。PLC的邏輯和順序控制功能是PLC最基本的控制功能，其可以應用的領(lǐng)域也十分廣泛，用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電器的邏輯控制和順序控制。PLC的定時功能同樣是基本的控制功能之一，PLC內(nèi)部設(shè)置有很多的定時器，并且還能夠提供高精度的時鐘脈沖，從而實現(xiàn)精準的實時控制。PLC的定時時間可以在編程的期間進行設(shè)定或在運行的過程中進行修改，此控制功能可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)時間繼電器的定時控制。PLC的計數(shù)控制功能主要是用于實現(xiàn)對某個操作計數(shù)的控制，PLC的內(nèi)部優(yōu)于設(shè)置了很多的計數(shù)器，計數(shù)設(shè)定值可以在編程的過程中進行設(shè)定或者在運行的過程中做修改工作，此控制功能可以實現(xiàn)代替?zhèn)鹘y(tǒng)計數(shù)器的計數(shù)控制。

2.2 數(shù)據(jù)采集、存儲、處理功能

PLC具有數(shù)學計算，數(shù)據(jù)的傳送、轉(zhuǎn)換、排序、數(shù)據(jù)移位等功能，其能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、分析、處理等，這些數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)與存儲在存儲器中的參考值做比較，從而完成一定的控制操作，另外可以將數(shù)據(jù)進行傳輸或者直接打印輸出。數(shù)據(jù)處理通常情況下是應用在大型控制系統(tǒng)，例如無人控制的柔性制造系統(tǒng)，例如造紙、冶金、食品工業(yè)中。

2.3 通信聯(lián)網(wǎng)功能

PLC所具有的通信聯(lián)網(wǎng)功能可以與遠程I/O、其他PLC之間、計算機之間、智能設(shè)備之間進行通信。

2.4 可編程、調(diào)試功能

PLC利用存儲器中的程序?qū)/O接口外接的設(shè)備進行控制，存儲器中的程序可以依據(jù)實際情況和應用進行編寫，通?？梢詫LC與計算機通過變成電纜進行連接，可以實現(xiàn)對其內(nèi)部程序的編寫、調(diào)試、監(jiān)視、實驗和記錄。此功能也是和繼電器等其他控制系統(tǒng)進行區(qū)別的最大功能優(yōu)勢。

2.5 運動控制功能

PLC使用的是專用的運動控制模塊，對直接運動或圓周運動的位置、速度和加速度進行控制，此控制功能被應用在機床、機器人、電梯等的控制中。

2.6 過程控制功能

過程控制指的是對溫度、壓力、流量、速度等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機，PLC可以編制不同的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。為了達到PLC可以完成加工過程中對模擬量的自動控制，還能夠?qū)崿F(xiàn)模擬量和數(shù)字量之間的A/D轉(zhuǎn)換以及D/A轉(zhuǎn)換。此控制功能被廣泛的使用在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合。

2.7 可靠性高、抗干擾能力腔

以往的繼電器控制系統(tǒng)運用了大量的中間繼電器、時間繼電器、由于觸點接觸不好，很統(tǒng)一出現(xiàn)故障。PLC可以代替大量的中間繼電器和時間繼電器，只剩下和輸入與輸出相關(guān)的少量硬件元件，接線可以減少到繼電器控制系統(tǒng)的1/10～1/100，由于觸點接觸不良造成的故障也會大大減少。PLC采用了一些列硬件和軟件抗干擾措施，因為其具有很強的抗干擾能力，平均無故障時間達到數(shù)萬小時以上，可以直接應用有強烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，PLC目前已經(jīng)被認為是最可靠的工業(yè)控制設(shè)備。

2.8 監(jiān)控功能

相關(guān)操作人員可以利用PLC的編程器或者監(jiān)視器對定時器、計時器以及邏輯信號狀態(tài)、數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)進行設(shè)定，同時可以對其PLC各部分的運行狀態(tài)進行監(jiān)視。

2.9 停電記憶功能

PLC內(nèi)部設(shè)置有停電記憶功能，此功能是在內(nèi)部的存儲器使用的RAM中設(shè)置了停電保持器件，使得斷電后該部分存儲的信息不變，電源恢復后就可以接著進行工作。

2.10 故障診斷功能

PlC內(nèi)部設(shè)置有故障診斷功能、此功能能夠?qū)ο到y(tǒng)構(gòu)成、硬件狀態(tài)、指令的正確性等進行診斷，如果在發(fā)現(xiàn)異常的情況下，會通過報警系統(tǒng)發(fā)出報警信號，并能夠在監(jiān)視器上顯示出錯誤的信息，在故障非常嚴重的情況下就會發(fā)出停止運行的指令，這樣可以在很大程度上提高控制系統(tǒng)的安全性。

3 冶金工業(yè)的特點

我國社會經(jīng)濟在不斷的提高，各行各業(yè)都在加快發(fā)展，冶金行業(yè)也不例外，當前很多的冶金行業(yè)規(guī)模都是很大的，并且很多都是集團性的企業(yè)，規(guī)模之大也就說明內(nèi)部結(jié)構(gòu)組織相對復雜，在具體的運營中資金流和數(shù)據(jù)流也較大。冶金工業(yè)是通過對開采的材料進行冶煉，并且加工成金屬材料，可以分為黑色冶金工業(yè)，也就是生產(chǎn)鐵、鉻、錳及其合金等，主要是為現(xiàn)代工業(yè)、交通運輸、基本建設(shè)和軍事裝備提供原材料；再有是冶金工業(yè)，也就是生產(chǎn)非黑色金屬的金屬煉制工業(yè)部門。冶金工業(yè)在生產(chǎn)的過程中工序和環(huán)節(jié)較多，并且連續(xù)性強，具有各種復雜的物理和化學過程，這也就導致企業(yè)存在著很多的變動，尤其是原燃料成分和生產(chǎn)技術(shù)條件也時常發(fā)生變化。不僅如此，冶金工業(yè)對生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量也有很高的要求，通常需要按照銷售合同來進行生產(chǎn)，產(chǎn)品的生產(chǎn)過程需要進行嚴格的跟蹤，切實保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

4 施耐德PLC控制系統(tǒng)的控制功能

PLC控制系統(tǒng)投入使用之前，需要做初始化處理，一般是在控制系統(tǒng)中運行，或者是在精密點檢之后運行，或者是在系統(tǒng)有重大故障后，在重新啟動的情況下需要做初始化處理。初始化的處理流程不只是從一方面進行，設(shè)備信息和狀態(tài)都需要處理；工藝流程圖和設(shè)備當前的相關(guān)情況都要顯示；清零定時器和計時器；操作方式需要改成手動的方式，相關(guān)的設(shè)備操作人員要將設(shè)備調(diào)整到指定的方式和狀態(tài)；操作人員要做好檢查工作，查看運行條件，之后將操作方式設(shè)置在正常運行模式；在操作人員查看一切情況正常的情況下，程序首先從手動模式開始，在運行正常之后改為自動。

在進行操作場所的選擇時，如果是在PLC上控制的設(shè)備需要在機旁操作箱設(shè)置遠控/近控權(quán)限選擇開關(guān)。在PLC控制系統(tǒng)中，假如有1臺控制站發(fā)生問題，那么另1臺控制站也會發(fā)出報警信號，與此同時也會將故障報告打印出來。

5 PLC控制系統(tǒng)用于冶金自動化控制的設(shè)計途徑

5.1 優(yōu)化設(shè)計

PLC控制系統(tǒng)應用在冶金自動化控制中，可以采取與人工智能系統(tǒng)結(jié)合的方式，沖的利用人工智能系統(tǒng)的先進理論和相關(guān)的具體實踐經(jīng)驗。從以往的冶金自動化控制中可以得知，其就是通過分析具體的工作經(jīng)驗來完成控制系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計，但是這種方式存在一定的不足，沒有足夠的系統(tǒng)理論來做支撐，在具體的應用中經(jīng)常會出現(xiàn)一些比較難解決的故障問題。對PLC控制進行有效的應用，可以改進對冶金自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計，并且會應用先進的計算機技術(shù)，從很大程度上減少了產(chǎn)品從設(shè)計到成型的時間，從而提高了冶金自動化控制的控制效率。

5.2 故障診斷設(shè)計

大多數(shù)情況下，冶金設(shè)備出現(xiàn)的故障問題一般都具有非線性的特點，這使得解決冶金設(shè)備的故障問題有了很大困難性。在這種情況下，如果能夠在冶金自動化控制系統(tǒng)中加入PLC控制系統(tǒng)，那么就可以有效的提高冶金自動化控制系統(tǒng)的檢索效率，另外再加上PLC控制系統(tǒng)中的其他功能，例如專家系統(tǒng)、模糊邏輯算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等，這樣就可以準確的確定冶金設(shè)備中出現(xiàn)故障的地方，能夠在很大程度上提高冶金設(shè)備的故障診斷效率。

5.3 智能控制設(shè)計

可以在冶金自動化控制中加入PLC控制系統(tǒng)是很多學者所研究的重點課題，也是一種發(fā)展方向。在冶金自動化控制系統(tǒng)中加入PLC控制系統(tǒng)主要是集中在對于PLC控制系統(tǒng)之中模糊算法、專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的引進之上。PLC控制系統(tǒng)在冶金自動化系統(tǒng)中的應用主要從以下幾個方面：①對冶金設(shè)備中的數(shù)據(jù)參數(shù)進行分析；②實現(xiàn)對冶金設(shè)備中運行狀態(tài)的實時監(jiān)控管理；③對控制系統(tǒng)的科學有效管控；④實現(xiàn)對冶金系統(tǒng)故障的及時有效的記錄好分析。

6 施耐德PLC控制系統(tǒng)在冶金工業(yè)控制系統(tǒng)中的具體應用

6.1 在煉鐵除塵中的應用

PLC在冶金工業(yè)中使用是非常廣泛的，主要是考慮PLC系統(tǒng)的性能、安全性、靈活性以及維護等。PLC作為控制系統(tǒng)，在鋼鐵生產(chǎn)的很多方面都要用到，例如在采選礦、燒結(jié)、鑄造等方面。在除塵站的應用中，除塵器是由控制柜、空壓機、水箱、壓力罐和水泵組成的，PLC的應用可以對水箱起到重要的作用，通過PLC控制系統(tǒng)可以對水箱的水位、水溫和閥門開關(guān)等進行有效的控制。而在的運行期間，水箱中的水需要抽到水管中，這可以利用水泵來完成，壓力罐的作用是把水壓出形成高壓水柱，達到將灰塵洗凈的目的。

6.2 在電氣自動化控制中的應用

冶金企業(yè)是一種耗能比較高的企業(yè)，在具體的運行和生產(chǎn)中，環(huán)境相對較差，對人體健康和設(shè)備都會帶來一定的影響。在生產(chǎn)的過程中，會造成較多的金屬粉塵，腐蝕性氣體泄露也會經(jīng)常發(fā)生，由于各種現(xiàn)象的存在，傳統(tǒng)電氣的連接線經(jīng)常會發(fā)生故障，電路出現(xiàn)短路、開路和接地等問題。因為各種線路和電器故障的存在導致維修的工作量較大，并且維修也比較困難，對安裝和調(diào)試也帶來一定的影響，會消耗大量的人力和物力。使用PLC能夠改善這種情況，可以解決電氣連接線上的線路問題，可以利用PLC中的存儲器作為內(nèi)部程序的存儲，其可以在運行的很多方面發(fā)揮作用，比如在邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)等方面都能夠進行控制，能夠控制各種類型的生產(chǎn)設(shè)備，運用PLC可以為冶金企業(yè)的發(fā)展帶來很大的便利。PLC可以實現(xiàn)自動控制，在帶來便利的同時能夠提高生產(chǎn)的效率，并且可以在很大程度上節(jié)省人力和物力，從而減少了企業(yè)的生產(chǎn)成本。

6.3 電動機變頻調(diào)速中的應用

PLC從誕生到使用也是經(jīng)過了不斷的精進和完善，不斷的進行更新?lián)Q代，PLC指令系統(tǒng)在近些年來得到很大的改進，在電動變頻調(diào)速的控制中通常是使用PWM對電動機發(fā)出指令，其控制作用非常顯著，不只是可以在接收信號下可以控制電機的運轉(zhuǎn)也能夠?qū)﹄姍C進行調(diào)速處理，這樣達到高爐除塵風機的工藝要求。在高爐出鐵時，在爐臺前安裝的紅外感應器可以給PLC發(fā)送信號，然后對這種信號做出及時的處理，并且可以將其傳輸給變頻器，變頻器也會有指令發(fā)出，經(jīng)過一系列的操作之后可以將除塵機電機可以在工頻下自動的將粉塵吸出。在出鐵各項工作完成之后，鐵場紅外測溫器就會向PLC發(fā)出低溫信號，從而使得運行的頻率改變，就會在低頻的狀態(tài)下運行，這樣就能夠防止工頻的高耗能，從而起到節(jié)能的效果。

7 結(jié)語

冶金工業(yè)在近些年來得到很快的發(fā)展，并且隨著科學技術(shù)的進步，一些先進的計算機技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到廣泛的應用，這也為工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展帶來很大的幫助，推動冶金工業(yè)的發(fā)展。冶金是工業(yè)領(lǐng)域中非常重要的部分，需要引進一些先進的技術(shù)，其能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)技術(shù)的自動化，保證施工質(zhì)量和施工效率，縮短新產(chǎn)品、新工藝的開發(fā)周期，知曉先進技術(shù)應用在冶金工業(yè)重要性。施耐德plc系統(tǒng)作為新一代軟硬件自動化平臺，能夠在冶金工業(yè)系統(tǒng)中得到應用，并且會給冶金工業(yè)的生產(chǎn)過程帶來幫助，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，這對冶金工業(yè)的發(fā)展具有重要意義。