戴蘇晴

（上海梅山鋼鐵股份有限公司熱軋廠，江蘇 南京 210039）

現(xiàn)階段，電氣自動(dòng)化也得到了飛速的發(fā)展，并且已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)和國(guó)防等領(lǐng)域，已經(jīng)成為推動(dòng)社會(huì)的生產(chǎn)和生活的發(fā)展的重要力量。基于此，必須要充分利用PLC技術(shù)，提升電氣設(shè)備自動(dòng)化控制水平，確保其良好的性能，以滿足社會(huì)生產(chǎn)的需求。同時(shí)，利用PLC技術(shù)加強(qiáng)電氣設(shè)備自動(dòng)化控制，降低電氣設(shè)備在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。

1 PLC技術(shù)與電氣設(shè)備自動(dòng)化控制

1.1 PLC技術(shù)概述

PLC技術(shù)全稱(chēng)為Programmable Logic Controller，屬于可編程邏輯控制器、可編程的儲(chǔ)存器，可內(nèi)部編程可存儲(chǔ)程序。通過(guò)該技術(shù)可按照既定的內(nèi)部程度，對(duì)其進(jìn)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等系列操作，進(jìn)而對(duì)電氣設(shè)備運(yùn)行的全過(guò)程就行實(shí)施監(jiān)測(cè)，并將將監(jiān)測(cè)的結(jié)果，利用數(shù)字傳輸?shù)姆绞剑瑢?duì)機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)這一過(guò)程發(fā)出操作指令，進(jìn)而對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行合理的控制[1]。

1.2 PLC技術(shù)在電氣設(shè)備自動(dòng)化控制中應(yīng)用價(jià)值

目前，PLC技術(shù)在我國(guó)已經(jīng)擁有30余年的歷史，已經(jīng)在自動(dòng)化生產(chǎn)線、電力、冶金系統(tǒng)的電氣設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用，并彰顯出極高的應(yīng)用價(jià)值。

例如，某鋼廠在生產(chǎn)的過(guò)程中，就將PLC技術(shù)應(yīng)用到熱軋加熱爐控制系統(tǒng)中，對(duì)傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化，使得整個(gè)控制系統(tǒng)更加完善，進(jìn)一步提高了該控制系統(tǒng)的自動(dòng)化，使得其運(yùn)行更加穩(wěn)定。由于熱軋加熱爐控制系統(tǒng)中包括物料控制、燃料控制系統(tǒng)兩個(gè)組成部分。在具體應(yīng)用PLC技術(shù)的過(guò)程中，切實(shí)結(jié)合生產(chǎn)工藝的要求，從工藝流程畫(huà)面、控制參數(shù)設(shè)定畫(huà)面、報(bào)警信息畫(huà)面、趨勢(shì)圖畫(huà)面等幾個(gè)方面，進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，進(jìn)而使得熱軋加熱爐控制系統(tǒng)自動(dòng)化程度更高、運(yùn)行更加穩(wěn)定，進(jìn)一步保障了生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

可見(jiàn)，通過(guò)PLC技術(shù)的應(yīng)用，提高了電氣設(shè)備的運(yùn)行效率，減少了控制過(guò)程中不必要的時(shí)間浪費(fèi)，有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)電氣設(shè)備控制中操作繁瑣、生產(chǎn)效率低下等不足之處，進(jìn)一步促進(jìn)了電氣設(shè)備的發(fā)展[2]。

2 PLC技術(shù)在電氣設(shè)備自動(dòng)化控制中的具體應(yīng)用

2.1 PLC技術(shù)在順序控制中應(yīng)用

所謂的順序控制就是在對(duì)電氣設(shè)備的各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸入一定的信號(hào)，使其嚴(yán)格按照一定的先后順序，自動(dòng)有序的進(jìn)行操作。通常情況下，電氣設(shè)備在應(yīng)用的過(guò)程中，伴隨著使用時(shí)間的不斷增加，其耗能也會(huì)隨之上升，繼而出現(xiàn)嚴(yán)重的資源浪費(fèi)，進(jìn)而對(duì)生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生損害。為了最大限度避免這一現(xiàn)象的發(fā)生，可充分利用PLC技術(shù)，對(duì)電氣設(shè)備自動(dòng)化進(jìn)行順序控制。在具體使用PLC技術(shù)進(jìn)行順序控制的過(guò)程中，應(yīng)做到：①對(duì)電氣設(shè)備順序信息進(jìn)行全面的了解，并以產(chǎn)品工作作為依據(jù)，對(duì)順序進(jìn)行處理，并進(jìn)行多種信息的輸入。在這一過(guò)程中，鑒于電氣設(shè)備內(nèi)部的順序存在一定的差異性，必須要自動(dòng)、有針對(duì)性地對(duì)其進(jìn)行控制，進(jìn)而達(dá)到開(kāi)關(guān)和主站的控制標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備內(nèi)部順序進(jìn)行有效的控制；②在對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行順序控制的過(guò)程中，必須要找到電氣設(shè)備中繼電器的問(wèn)題，并對(duì)其進(jìn)行有效的改進(jìn)，使其具備較高的條理性和靈敏度，并在此基礎(chǔ)上利用PLC技術(shù)對(duì)其進(jìn)行模塊化處理，以免其在運(yùn)行的過(guò)程中，出現(xiàn)操作流程紊亂等現(xiàn)象[3]。

2.2 PLC技術(shù)在開(kāi)關(guān)控制中的應(yīng)用

在電氣設(shè)備自動(dòng)化控制中，開(kāi)關(guān)控制主要是通過(guò)繼電器的接通、關(guān)斷的值，進(jìn)而對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行有效的控制。在傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)控制模式下，主要是利用開(kāi)關(guān)量進(jìn)行控制，但是該控制模式下，存在嚴(yán)重的問(wèn)題，如：穩(wěn)定性較差、敏感性較差，進(jìn)而使得電氣設(shè)備在運(yùn)行的過(guò)程中，受到不同程度的影響。而通過(guò)PLC技術(shù)在開(kāi)關(guān)控制中的應(yīng)用，則有效避免了傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)量控制中的不足之處，進(jìn)一步降低了設(shè)備運(yùn)行中的故障發(fā)生率，進(jìn)而提高了設(shè)備的使用效率。同時(shí)，通過(guò)PLC技術(shù)在開(kāi)關(guān)控制中的應(yīng)用，還可以對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行集中控制，并在進(jìn)行系統(tǒng)控制過(guò)程中，對(duì)有缺陷的元件進(jìn)行不斷完善，繼而從整體上提升整個(gè)系統(tǒng)的控制效率。

2.3 PLC技術(shù)在閉環(huán)控制中的應(yīng)用

電氣設(shè)備在使用的過(guò)程中，常常涉及到許多零件，只有每一個(gè)零件得到有效的控制，才能從整體上保證控制的效果。在傳統(tǒng)控制模式下，必須要結(jié)合每一個(gè)零件的運(yùn)行情況，選擇有效的控制方式。但是這種落后的控制模式下，存在較大的弊端，且整個(gè)系統(tǒng)的安全可靠性較低。在這種情況下，可充分利用PLC技術(shù)對(duì)電氣設(shè)備閉環(huán)進(jìn)行有效的控制，進(jìn)而從整體上保障電氣設(shè)備能夠正常運(yùn)行，并提高整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的質(zhì)量。例如，可充分利用PLC技術(shù)對(duì)動(dòng)力泵進(jìn)行控制，當(dāng)動(dòng)力泵開(kāi)始運(yùn)行之后，就可以利用PLC技術(shù)對(duì)其運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行精準(zhǔn)的分析，并結(jié)合分析的結(jié)果，采用最佳的控制方式，進(jìn)而對(duì)整個(gè)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效的控制[4]。

3 PLC技術(shù)在加熱爐控制系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)例

在傳統(tǒng)的加熱爐電氣控制系統(tǒng)中，均是采用繼電器控制技術(shù)。但是在這種控制模式下，不僅控制系統(tǒng)的體積較大，其耗電較多、效率不高，并且在控制的過(guò)程中，常常出現(xiàn)一定的故障，無(wú)法保障工業(yè)生產(chǎn)正常運(yùn)行。

在這種情況下，可充分利用PLC技術(shù)對(duì)其機(jī)進(jìn)行控制。在本次研究中，充分利用PLC技術(shù)在加熱爐系統(tǒng)軟件系統(tǒng)、硬件系統(tǒng)中的應(yīng)用，使得加熱爐內(nèi)的溫度能夠穩(wěn)定在既定的實(shí)際溫度值附近，進(jìn)而提高了加熱爐溫度控制水平。

3.1 PLC技術(shù)在加熱爐控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

此加熱爐設(shè)備的控制系統(tǒng)的硬件主要包括：裝鋼機(jī)、抽鋼機(jī)、步進(jìn)梁、爐門(mén)、輥道等的設(shè)備控制，運(yùn)行邏輯，以及兩溫度變送器、模擬量擴(kuò)展模塊、進(jìn)出料量控制閥門(mén)、進(jìn)出料通道、啟動(dòng)/停止按鈕等。在本次進(jìn)行設(shè)計(jì)的加熱爐控制系統(tǒng)中，其系統(tǒng)硬件系統(tǒng)主要包括可編程邏輯控制器PLC、兩溫度變送器、模擬量擴(kuò)展模塊、進(jìn)出料量控制閥門(mén)、進(jìn)出料通道、啟動(dòng)和停止按鈕、系統(tǒng)運(yùn)行指示等。

在控制系統(tǒng)的硬件中，指示燈可對(duì)當(dāng)前系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行精準(zhǔn)的顯示，啟動(dòng)和停止按鈕則可對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行啟動(dòng)控制、停止控制。在這一系統(tǒng)中，檢測(cè)爐內(nèi)通道的溫度知識(shí)等，通過(guò)溫度值可將其轉(zhuǎn)換為電壓的模擬量，并將其及時(shí)發(fā)送給PLC模擬量的擴(kuò)展模塊中。PLC在讀到相應(yīng)的溫度數(shù)字之后，可對(duì)其進(jìn)行變換處理，并得到實(shí)際的溫度值。并利用PID控制算法，對(duì)其進(jìn)行計(jì)算處理，之后利用擴(kuò)展模塊對(duì)電壓模擬信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，使得其與溫度對(duì)應(yīng)的數(shù)字量之后，將其儲(chǔ)存在數(shù)字量的的地址，并利用PLC進(jìn)行讀取。同時(shí)，在輸出口地址中，通過(guò)PLC計(jì)算之后，便可將數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存，并對(duì)閥門(mén)裝置的開(kāi)閉合程度進(jìn)行有效的控制。通過(guò)這一過(guò)程中，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了利用PLC技術(shù)對(duì)爐內(nèi)溫度進(jìn)行自動(dòng)控制。

3.2 PLC技術(shù)在加熱爐上位機(jī)與下位機(jī)通信連接中的應(yīng)用

C技術(shù)作為一可編程邏輯控制器，是計(jì)算機(jī)家族中的一員，主要是為了實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制而設(shè)計(jì)出來(lái)的。PLC技術(shù)在加熱爐上位機(jī)與下位機(jī)通信連接中的也得到了廣泛的應(yīng)用。

在本次研究的加熱爐控制系統(tǒng)中，上位機(jī)與下位機(jī)通信連接控制的過(guò)程中，就充分利用了PLC技術(shù)的S7-200系列的CPU224，選擇PPI通信協(xié)議，并點(diǎn)擊“下一步”進(jìn)行。之后，創(chuàng)建出PLC224邏輯文件之后，接著進(jìn)行下一步。在本次設(shè)計(jì)中，COM4是選擇的串口，之后接著利用點(diǎn)擊下一步的方式，將其地址配置為2：0，。其中，2代表了PLC地址，通信波特率9.6kbps被0表示，在STEP7-Micro/WIN系統(tǒng)的通信端口，可以找到具體的項(xiàng)目。接著，點(diǎn)擊下一步直至完成向?qū)?，以完成上位機(jī)與下位機(jī)通信連接。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，PLC作為一種新型的電氣自動(dòng)化技術(shù)，通過(guò)其在電氣設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的具體應(yīng)用，有效改變了傳統(tǒng)控制模式下的弊端，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高了電氣設(shè)備的運(yùn)行效率，并將其了電氣設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中事故的發(fā)生率，進(jìn)一步提高了電氣設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，進(jìn)而滿足了社會(huì)生產(chǎn)的需求。在本次研究中，筆者成功地將PLC應(yīng)用到加熱爐的控制系統(tǒng)中，并通過(guò)PLC技術(shù)在加熱爐系統(tǒng)硬件、軟件設(shè)計(jì)中，進(jìn)而對(duì)加熱爐的溫度進(jìn)行自動(dòng)控制，使得溫度控制系統(tǒng)更加精準(zhǔn)，全面提升了加熱爐控制水平。