基于西门子PLC技术的冶金企业自动化控制技术研究

刘跃志

（江苏泰富恒通特种材料有限公司，江苏 泰州 225300）

中国在冶金技术不够成熟的阶段便已经有了一定的冶炼方法，推动着冶金行业的发展。但由于社会经济水平的日益进步，科技化的生活也逐渐影响着冶金技术不断升级换代。由于行业的特殊性，冶金企业的工作存在着危险性高、环境恶劣等问题，对其中工作人员的身体健康乃至生命安全都存在着一定的风险。现如今中国各大规模的冶金企业都开始引进自动化的设备，使得原有的传统人工的冶金方式得到彻底的改变[1]。对于这些自动化设备的操作需要专业的自动化控制技术，方能发挥其最大的价值，为此西门子PLC技术应运而生。西门子PLC是德国在二十世纪六十年代末推出的可编程逻辑控制器，是一种专门针对工业生产研发的依靠数字运算原理进行操作的电子设备，它采用一类可编程的存储器，使得设备可以实现存储程序、逻辑运算、顺序控制、定时技术等面向用户指令的功能，利用模拟数据的输入、输出完成工业生产，由于其操作简单、安全性高从而逐渐取代了传统的继电式控制装置。今年来西门子PLC技术不断发展，结合计算机技术以及现代信号处理技术，根据用户的需求突破逻辑控制的局限，控制生产运作的全过程，纷纷被各个冶金企业所采用。

1 自动化控制技术设计

1.1 物料跟踪

在冶金企业的工作过程当中，需要加工的原料投入比例会直接决定成品的成分含量和内部结构，除了需要精确原料的配比外，在反应过程当中还会因为原料质量、设备故障等客观原因产生不完全反应，这就需要对反应的整个流程当中的物料反应情况进行跟踪，包括：对固态、液体、气态原料的分布情况、位置以及速度。物料跟踪的组成部分分为检测仪表和记录装置，在大多数的冶金企业当中，对钢坯的跟踪主要由分布在整个轧制线上的西门子PLC红外线检测器组成[2]。在反应加工过程中检测器放射红外线扫描到运动中的轧件表面上，检测器的检测信号以计算机能够读取的方式进行传输，即0和1，0代表不存在物料，1则代表存在物料，将信号直接传输到计算机端，结合西门子PLC对其他部分的控制参数由计算机加以记录并对每个轧件编号跟踪，以便加以控制。

1.2 设备状态的监测和控制

设备状态的监测利用西门子PLC技术由CPU、输入及输出模块、接触器、传输装置、按钮开关、电气电路以及外界拓展设备等所构成，其具体的结构如图1所示。

图1 西门子PLC技术控制系统回路结构图

从图中可以看出，整个电路主要由开关按钮、传感器以及电磁阀组成[3]。关于设备状态的监测主要观察是否正常运行，具体包括对流量、温度等参数的监控，例如在加热炉当中其需要用到的风量和温度不可控性极强，通常由控制器和执行系统组成，最直观的控制方法就是对利用西门子PLC技术对冶金设备开关的控制，通过PLC当中所编写的程序，实现开关量控制，进而根据程序决定设备运行的先后顺序和具体的运行时间和时长，实现可靠的顺序控制。

1.3 工艺参数的监测和控制

冶金工业设备在实际工作当中，需要时常关注运行状况包含：过程中的湿度以及压力等相关参数，如果这些参数偏离正常范围，轻则影响产品质量，重则会引发工业事故。主要采用机械、电气、物理的手段来控制产品的数量、尺寸、性能、成分等，PLC技术在这方面的作用十分显著，预先计算出得出相关参数的模拟值，规定正常的浮动范围，当设备状态传递给计算机后自动运行判断程序，当前的工艺参数在浮动范围之内则继续运行，若偏离正常范围则通过电路停止关闭开关，迫使工作停止。

1.4 实时操作控制

西门子PLC技术自动化控制方法整体主要分为集中控制和分布控制，两种控制方式的操作指导方式不同。集中控制是利用PLC程序控制某一个工作的整个流程，而分布控制方法则每一个程序只针对一种设备进行编程。由于需要实时进行控制，西门子PLC技术模块对不同的电气元件都具备不同的屏蔽系统，无论是电气元件的质量还是电磁辐射的屏蔽能力都应该达到合格的标准。起到屏蔽作用的每个程序模块将信息传输到操作控制中心，让冶金工作人员实时观察加工动态。除了关注冶炼时的处理状况，由于冶金工业的流程特殊性，在生产完成后会产生一些工业废渣，这些废渣当中会存在大量的重金属会破坏生态环境。所欲实时操作控制要在生产工作完成之后对废料进行降解处理，从根本上解决工业给环境带来的负面影响。

2 结语

中国的工业和制造业自从改革开放以来得到的大力的推行，进而得到了大幅度的提升。通过西门子PLC技术在冶金自动化控制当中起到的关键性影响，给冶金技术的发展提供动力。在工业设备结合不同的产品要求编写出相应的可控制程序，这样才能对未来冶金行业的进步，做出更加卓越的贡献，推动国家综合国力的快速发展。