关于PLC在冶金方面应用

王慧智

摘要：伴随科技的急速发展，在钢铁冶金企业自动化控制中PLC凭借它超乎寻常的先进性渐渐普及，它与电气自动化的结合使后者的控制过程更加方便，为整个企业的未来打下坚实的基础，利于整个企业巨大潜能的发挥。

关键词：PLC;冶金方面;应用

1 系统特点

1.1  PLC系统

PLC是面向用户的工业控制计算机，具有许多明显的特点：

（1）高可靠性：PLC所有的输入输出接口电路都采用光电隔离，使工业现场的外部电路与PLC内部电路之间实现电气隔离;PLC各输入上均采用R-C滤波技术，其滤波时间常数一般为10-20ms;PLC各模块采用了性能良好的开关电源;PLC所采用的器件都进行严格的筛选和老化。

（2）丰富的输入输出模块：PLC针对不同的工业现场信号，有丰富的模块供用户选用，如：DC/AC，数字量/模拟量，电压/电流，脉冲/电位等等。PLC相应的输入输出模块与工业现场的多种器件或者设备相连接。与输入模块相连有按钮、行程开关、接近开关等;与输出模块相连的有电磁阀、接触器、电机、指示灯等。为了提高PLC的功能，它还提供了多种人机对话的接口模块;为了组成工业局部网络，PLC还有多种通信模块。

（3）采用模块化结构：除了厢体式的小型PLC，目前绝大多数PLC均采用模块化结构。PLC的各个部件如CPU、电源等都采用模块化设计，由机架和电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能用户可自己组合。

（4）编程简单：PLC的编程大多数采用类似于继电器控制线路的梯形图格式，形象直观，易学易懂。

（5）安装简单，维修方便。PLC系统发展初期，主要应用于电气自动化系统的开关量控制，对过程控制系统中的大量模拟量数据处理功能相对较差、通讯与监控功能较弱，难以胜任大型和控制状况复杂的过程控制系统工作。

1.2  DCS系统

（1）高可靠性：由于DCS将系统控制功能分散在各台计算机上实现，系统结构采用容错设计，因此某一台计算机出现的故障不会导致系统其它功能的丧失。此外，由于系统中各台计算机所承担的任务比较单一，可以针对需要实现的功能采用具有特定结构和软件的专用计算机，从而使系统中每台计算机的可靠性也得到提高。

（2）开放性：DCS采用开放式、标准化、模块化和系列化设计，系统中各台计算机采用局域网方式通信，实现信息传输，当需要改变或扩充系统功能时，可将新增计算机方便地连入系统通信网络或从网络中卸下，几乎不影响系统其他计算机的工作。

（3）灵活性：通过组态软件根据不同的流程应用对象进行软硬件组态，即确定测量与控制信号及相互间连接关系、从控制算法库选择适用的控制规律以及从图形库调用基本图形组成所需的各种监控和报警画面，从而方便地构成所需的控制系统。

（4）易于维护：功能单一的小型或微型专用计算机，具有维护简单、方便的特点，当某一局部或某个计算机出现故障时，可以在不影响整个系统运行的情况下在线更换，迅速排除故障。

（5）协调性：各工作站之间通过通信网络传送各种数据，整个系统信息共享，协调工作，以完成控制系统的总体功能和优化处理。

（6）功能齐全：控制算法丰富，集连续控制、顺序控制和批处理控制于一体，可实现串级、前馈、解耦、自适应和预测控制等先进控制，并可方便地加入所需的特殊控制算法。DCS的构成方式十分灵活，可由专用的管理计算机站、操作员站、工程师站、记录站、现场控制站和数据采集站等组成，也可由通用的服务器、工业控制计算机和可编程控制器构成。

2  PLC控制系统简介

首先，在运用PLC控制系统之前，要实现对数据系统的初始化处理，一般情况下，要在控制系统投入运行或精密点检后运行时或者当系统发生重大故障后，重新启动时进行初始化处理，进行初始化处理的工作步骤包括有：第一，读入过程设备状态信息、条件信息;第二，显示工艺流程图及设备目前状态;第三，所有定时器、计时器清零;第四，设备操作方式自动设置成“手动”方式;第五，由操作员进行“手动”操作处理，使各设备处于操作员指定的方式、状态;第六，操作员确认各设备的当前状态是否正常，运行条件是否具备，由操作员将操作方式设在正常运行的模式;第七，操作员确认一切正常后，程序运行先从“手动”方式开始，设备正常运行后再切换到“自动”方式。

其次，进行操作场所的选择。一些需要在PLC上控制的设备在机旁操作箱上设有“远控/近控”权限选择开关，将操作地点分为：“近控”操作：将选择开关设置为“近控”位置时，利用机旁操作箱上的操作指示灯及操作按钮在现场完成设备的启动（开启）、停止（关闭）操作。“远控”操作：将选择开关设置为“远控”位置时，利用设置在中控室的PLC控制站进行远方操作。

最后，如果在PLC控制系统控制的过程中，一台控制站发生故障时，另一台控制站发出报警信号，打印故障报告，操作员到正常的工作站进行操作，直到系统恢复。当PLC故障（包括通讯故障、CPU故障、冗余板卡故障）时，自动无扰切换到冗余设备（通讯链路、冗余CPU、冗余板卡），操作站发出报警信号，并打印故障报告。非冗余板卡故障时，发出报警信号，由专业人员确认并排除故障。

3  PLC控制系统用于冶金自动化控制的设计应用

3.1 优化设计

在PLC控制系统用于冶金自动化控制的过程之中，可以充分的结合人工智能系统的先进理论技术以及相应的工作实践经验。在传统的冶金自动化控制过程之中，主要采用的设计手段就是通过结合实际的工作经验来进行控制系统的设计，这种设计方法缺乏先进的系统理论的支持，在实际的运行过程中，往往会出现一些难以解决的故障问题。通过对PLC控制系统的应用，可以有效的优化对于冶金自动化控制系统的设计，并通过对先进的计算机科学技术的应用，有效的缩减产品从设计到成型的时间，有效的提升了冶金自动化控制的控制效率。

3.2 故障诊断设计

一般情況下，冶金设备所出现的故障问题具备着非线性的特点，这就给冶金自动化控制系统解决冶金设备的故障问题带来了很多的困难。在这样的背景下，通过在冶金自动化控制系统之中引进PLC控制系统，可以有效的提升冶金自动化控制系统的检索效率。并通过对PLC控制系统之中的专家系统、模糊逻辑算法、神经网络结构的应用，更加有效的确定冶金设备之中出现故障的区域，可以有效的提升冶金设备的故障诊断有效率。

3.3 智能控制设计

在冶金自动化控制过程引进PLC控制系统已经成为了科学领域的未来发展趋势，一般情况下，冶金自动化控制过程引进PLC控制系统主要集中在对于PLC控制系统之中的模糊算法、专家系统、神经网络结构的引进之上。PLC控制系统对于冶金自动化系统的主要应用层面也主要集中在以下几个层面：第一，进行对冶金设备之中的数据参数的分析;第二，对于冶金设备的运行状态的实时监督管理;第三，对于控制系统的有效管理;第四，对于冶金系统之中出现的故障进行及时的记录分析。

4 总结

PLC以其自身独特的优势提升了钢铁冶金企业电气化控制的稳定性，同时，PLC在钢铁冶金企业电气化控制上具有巨大的发展前景。我们应该顺从PLC技术的发展趋势，以PLC的网络化发展带动钢铁冶金企业的工业自动化发展。不断改进PLC的技术，使其更好地服务于电气自动化控制，促进我国工业长期稳定的发展。

参考文献

[1]阮友德.电气控制与PLC，北京：人民邮电出版社，2009年.

[2]蔡新华.PLC的运用，北京：航空航天大学出版社，2008年.

[3]范瑞.研究电气自动化发展趋势.山东工业技术.2016（05）

（作者单位：本钢集团有限公司北营炼铁厂）