許亮
摘 要:科學(xué)技術(shù)的發(fā)展給各行業(yè)均帶來了諸多變化,在冶金工業(yè)中運(yùn)用PLC技術(shù)對(duì)于冶金工業(yè)的發(fā)展有著巨大的推動(dòng)作用。通過PLC技術(shù)的應(yīng)用能有效地改善冶金工業(yè)的自動(dòng)化水平,將基于計(jì)算機(jī)技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的PLC技術(shù)應(yīng)用于冶金工業(yè)自動(dòng)化中,對(duì)于生產(chǎn)過程的控制有著不容忽視的作用,并且可增強(qiáng)運(yùn)行的穩(wěn)定性,促進(jìn)冶金工業(yè)的發(fā)展。文章將對(duì)冶金工業(yè)自動(dòng)化中PLC技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析,探討PLC技術(shù)在冶金工業(yè)自動(dòng)化中的作用,并對(duì)其發(fā)展前景進(jìn)行論述,以期促進(jìn)PLC技術(shù)在冶金工業(yè)自動(dòng)化中的優(yōu)化及應(yīng)用。
關(guān)鍵詞:冶金工業(yè);自動(dòng)化;PLC技術(shù)
隨著冶金工業(yè)的發(fā)展,自動(dòng)化水平的提高也顯得越來越重要。而科技的發(fā)展為這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供了契機(jī),PLC技術(shù)的應(yīng)用能給冶金工業(yè)自動(dòng)化的進(jìn)一步提高提供技術(shù)支持,促進(jìn)冶金工業(yè)自動(dòng)化水平的提高。但在PLC技術(shù)的應(yīng)用過程中,由于在設(shè)備應(yīng)用上重視程度上的差異,因而PLC技術(shù)的應(yīng)用水平也不盡相同。目前,仍然有相當(dāng)多的冶金工業(yè)并未真正的將PLC技術(shù)利用好,PLC技術(shù)應(yīng)用的廣度與深度尚且有待提高。
1 PLC的構(gòu)成
PLC實(shí)質(zhì)上是一種基于計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展而來的工業(yè)控制裝置,主要在邏輯控制、數(shù)據(jù)處理等方面有著突出的作用。隨著PLC技術(shù)的發(fā)展,PLC已成為自動(dòng)化的三大支柱之一,在工業(yè)控制中相當(dāng)普及。而PLC主要是由CPU、電源、存儲(chǔ)器、I/O電路及接口電路組成如圖1所示,其中最主要的是CPU(中央處理器),對(duì)于邏輯及數(shù)學(xué)運(yùn)算有著重要的作用,可以協(xié)調(diào)整個(gè)工作的運(yùn)行。而存儲(chǔ)器主要是存儲(chǔ)系統(tǒng)的監(jiān)控、邏輯變量、信息存儲(chǔ)、用戶程序等;電源主要是由掉電保護(hù)系統(tǒng)及備用系統(tǒng)構(gòu)成;接口電路主要是由鍵盤和顯示接口相連接、I/O接口與通信接口相連接構(gòu)成的現(xiàn)場設(shè)備及外圍設(shè)備;最后輸入電路可以將輸入信號(hào)進(jìn)行隔離和電平轉(zhuǎn)化,輸出電路可以將輸出的結(jié)果進(jìn)行放大與電平轉(zhuǎn)化,從而對(duì)現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行驅(qū)動(dòng)[1]。
2 PLC的應(yīng)用
2.1 控制開關(guān)中的應(yīng)用
PLC技術(shù)的應(yīng)用已遍及多個(gè)行業(yè),在鋼鐵、石油、化工、機(jī)械制造等方面都有所應(yīng)用。在具體的PLC技術(shù)應(yīng)用中,控制開關(guān)的應(yīng)用最為基本。在過去的開關(guān)控制中應(yīng)用的是繼電器邏輯控制電路的方法,但隨著科技的發(fā)展,已逐步被開關(guān)邏輯控制所取代?;赑LC技術(shù)的開關(guān)邏輯控制能實(shí)現(xiàn)數(shù)字量控制與順序控制,因而使得開關(guān)的控制能更高靈活,無論是對(duì)單臺(tái)設(shè)備的控制還是多機(jī)的自動(dòng)控制都方便有效。
2.2 閉環(huán)過程控制與運(yùn)動(dòng)控制
PLC技術(shù)能在應(yīng)用的過程中用模擬量模塊實(shí)現(xiàn)模擬量與數(shù)字量的轉(zhuǎn)換,從而在主機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用不同的控制算法程序?qū)δM量進(jìn)行處理,完成閉環(huán)過程控制。而在運(yùn)動(dòng)控制中,PLC技術(shù)的控制運(yùn)用途徑較多,不論是在圓周運(yùn)動(dòng)中還是在直線運(yùn)動(dòng)都能進(jìn)行有效的控制,因而在許多領(lǐng)域中都能得到廣泛的應(yīng)用。但在通常情況下PLC技術(shù)應(yīng)用的是可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)及伺服電機(jī)中的單軸或多軸位置的專用運(yùn)動(dòng)控制模塊。
2.3 數(shù)據(jù)處理及通信聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用
在冶金這種大型的工業(yè)生產(chǎn)中,數(shù)據(jù)處理的效率是提高生產(chǎn)的重要方面。PLC技術(shù)能利用矩形運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、排序、查表等對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析與處理,提高數(shù)據(jù)處理的效率。通信聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展使得PLC技術(shù)的應(yīng)用已突破了時(shí)間與空間的局限,在運(yùn)用的過程中能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信、監(jiān)控及維修等,進(jìn)一步提高智能化、自動(dòng)化水平。
3 冶金行業(yè)中的具體應(yīng)用情況
3.1 煉鐵除塵中的應(yīng)用
在冶金工業(yè)中對(duì)于PLC技術(shù)的需求主要體現(xiàn)在產(chǎn)品的性能、安全性能、擴(kuò)展的靈活性及維護(hù)方面。PLC作為冶金行業(yè)的主控系統(tǒng),在鋼鐵生產(chǎn)中的多個(gè)環(huán)節(jié)都要用到PLC技術(shù),在采選礦、燒結(jié)、鑄造、等方面都有所應(yīng)用。在具體的應(yīng)用上,可以除塵站的利用為依據(jù),除塵器主要由控制柜、水箱、壓力罐、空壓機(jī)和水泵構(gòu)成,運(yùn)用PLC技術(shù)可以對(duì)水箱中的水位、水溫、壓力、電磁閥門的開關(guān)進(jìn)行自動(dòng)的控制。在運(yùn)行的過程中用水泵將水箱中的水抽到水管中,并用壓力罐將水壓出形成高壓水柱,最終將灰塵洗凈。因而在整個(gè)的冶金工業(yè)自動(dòng)化中PLC技術(shù)的應(yīng)用已相當(dāng)普及[2]。
3.2 電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速中的應(yīng)用
隨著PLC指令系統(tǒng)的優(yōu)化,在電動(dòng)變頻調(diào)速的控制中主要是利用PWM對(duì)電動(dòng)機(jī)發(fā)出指令,這種控制不僅在接收信號(hào)下能控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)還能對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速,從而滿足高爐除塵風(fēng)機(jī)的工藝要求,如圖2所示。在高爐中出鐵場的除塵系統(tǒng)就具備PLC的這種功能,在高爐出鐵的時(shí)候,在爐臺(tái)前安裝的紅外感應(yīng)器就會(huì)給PLC發(fā)出高溫信號(hào),而后對(duì)這種信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)的處理將其傳輸給變頻器,在變頻器發(fā)出的指令下,除塵機(jī)電機(jī)就能在工頻下自動(dòng)地工作將粉塵吸出;而在出鐵完成后,鐵場紅外測溫器將給PLC發(fā)出低溫信號(hào),改變運(yùn)行的頻率,在低頻狀態(tài)下運(yùn)行,繼而避免無論在出鐵與否的狀態(tài)下都處于工頻的高耗能情況,達(dá)到節(jié)能的目的,降低工業(yè)生產(chǎn)成本。
3.3 電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用
鋼鐵企業(yè)屬于高耗能企業(yè),在生產(chǎn)的過程中,環(huán)境相對(duì)比較惡劣,不論是對(duì)人體健康還是對(duì)機(jī)器設(shè)備都會(huì)造成一定危害。由于生產(chǎn)環(huán)境中的金屬粉塵多,而腐蝕性氣體也會(huì)出現(xiàn)泄露的情況,在這種情況下傳統(tǒng)電氣的連接線常會(huì)因?yàn)楦g作用產(chǎn)生故障,常導(dǎo)致電路的短路、開路、接地等問題。同時(shí),在電控盤之間的電控連接線上,線路一旦出現(xiàn)問題,會(huì)給維修造成很大的困難,因?yàn)榭刂凭€路一般較長并且線路復(fù)雜,維護(hù)量也較大,會(huì)給安裝和調(diào)試帶來不便,浪費(fèi)大量的人力物力。而運(yùn)用PLC技術(shù)可以解決傳統(tǒng)電氣連接線上的線路問題,PLC中的存儲(chǔ)器可以用于內(nèi)部程序的存儲(chǔ),在邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)等方面能直接給出指令,從而在數(shù)字化的模擬輸入或輸出中控制各種類型的生產(chǎn)設(shè)備與生產(chǎn)過程,達(dá)到自動(dòng)控制的目的,這種自動(dòng)化的控制不僅方便有效,還有助于提高控制的效率,節(jié)約大量人力物力的支出,降低生產(chǎn)成本[3]。
3.4 配料系統(tǒng)中的應(yīng)用
在冶金自動(dòng)化生產(chǎn)線中的自動(dòng)配料系統(tǒng)主要是在配料的過程中針對(duì)不用的物料進(jìn)行輸送、配比、加熱、混合等,從而完善配料流程,在鋼鐵冶金的應(yīng)用相當(dāng)普及。但在物料配比中對(duì)于材料的配比控制卻是一大難題,其原因就在于不同的狀態(tài)下,控制的情況也存在較大差異。在手動(dòng)的狀態(tài)下,不僅要根據(jù)生產(chǎn)的情況計(jì)算各種物料的配比,還要根據(jù)配比計(jì)算出具體物料的用量,并對(duì)設(shè)備進(jìn)行設(shè)定,由此完成配比的工作。但是,一旦生產(chǎn)配比的參數(shù)發(fā)生改變或生產(chǎn)設(shè)備發(fā)生變動(dòng)時(shí),又需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行重新的設(shè)定,而這時(shí)又需計(jì)算各種物料的配比及用量,因而整個(gè)的操作流程繁瑣復(fù)雜,準(zhǔn)確性不高,并且會(huì)給工作帶諸多的不便。而使用PLC技術(shù),可以使用變頻調(diào)速喂料機(jī)構(gòu)以及配料控制軟件包,從而完成物料的傳送、配比控制、數(shù)據(jù)管理等工作,并通過網(wǎng)絡(luò)將多個(gè)配料系統(tǒng)進(jìn)行集合控制,實(shí)現(xiàn)高效率的控制。PLC技術(shù)的應(yīng)用,有利于提高配料的效率,提高其配料的準(zhǔn)確性,在各種惡劣的環(huán)境下進(jìn)行自動(dòng)化的操作,具有抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn),并且可以大大減少人力的投入,保障生產(chǎn)環(huán)節(jié)的高效、安全。
4 PLC技術(shù)在冶金工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用中的前景
在國家高速發(fā)展的建設(shè)時(shí)期,鋼鐵的需求量仍在不斷地增加,因而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化,提高生產(chǎn)效率將是鋼鐵行業(yè)的現(xiàn)實(shí)需要。PLC技術(shù)在冶金工業(yè)中的應(yīng)用對(duì)提高自動(dòng)化的生產(chǎn)有著重要的作用,而在未來不論是運(yùn)用微小型的PLC,還是大型的PLC ,在自動(dòng)化的控制上均將會(huì)進(jìn)一步提高,并且將綜合更多的應(yīng)用功能,使PLC技術(shù)的應(yīng)用能更加廣泛,在實(shí)際的運(yùn)用中把整個(gè)的自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接,大大提高自動(dòng)化控制水平。
5 結(jié)束語
PLC技術(shù)在冶金工業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用優(yōu)勢可謂是有目共睹,對(duì)于實(shí)現(xiàn)冶金工業(yè)的高效、安全生產(chǎn)具有重要作用。因而在冶金工業(yè)高速發(fā)展的當(dāng)下,應(yīng)當(dāng)針對(duì)PLC技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢及冶金工業(yè)的生產(chǎn)特點(diǎn),提高冶金工業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)水平。在具體的生產(chǎn)過程中,要優(yōu)化冶金工業(yè)的工藝線,促進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)水平的提高,并對(duì)PLC技術(shù)的應(yīng)用給予重視,從而促進(jìn)整個(gè)冶金工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
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