PLC在钢铁冶金企业电气自动化控制中的应用

王伟哲

摘 要：在我国的钢铁冶金行业中，其自动化控制技术中的PLC的应用具有着重要意义。PLC的应用有效提高了生产工作的安全性和效率，同时降低了运维成本，全面提高钢铁行业电气自动化控制的整体质量。因此本文主要对PLC在钢铁冶金企业自动化控制中的应用进行相应的分析，在此基础上提出下文内容。

关键词：PLC;钢铁冶金;轧钢;电气自动化;应用;分析

钢铁冶金工业的工艺流程复杂程序繁多，自动化技术的应用能给企业带来经济效益并推动行业前进。PLC技术作为工厂自动化控制系统的核心部分对于行业自动化技术的发展具有关键作用。

1 PLC的概念及控制功能

1.1 PLC的概念

PLC是可编程逻辑控制器的英文缩写，是一种工控计算机，也是现在电气自动化控制的核心组件。PLC通过以太网、Profibus、Tc-net等总线技术与上位机相连，通过执行存储器中的程序来实现逻辑运算、控制、模数转换等多种功能。PLC常用的图形编程语言如梯形图、时序图等。PLC与传动设备、I/O设备、电磁阀、继电器和各类仪器仪表等相连，通过数字或模拟量输入方式采集设备信号并将指令输出给现场设备实现控制目的。PLC具有抗干扰强、可扩展、指令丰富、编程语言易掌握、维护简便、成本低等优势而被广泛应用于各行业的自动化控制中。

1.2 PLC在钢铁行业基础自动化中的作用

目前在钢铁行业常见的3级工厂自动化控制体系中，基础自动化（Level 1）就是以PLC及其上位机为核心搭建的。L1的主要功能是能够直接控制工艺设备的传动、液压、流体、执行机构等，工艺闭环控制、定位、时序和设备保护功能通常都包含在该级控制中。L1的信息可以传输给过程自动化（Level 2）用于更复杂的运算和控制，比如在轧线物料跟踪功能中L1的PLC可以采集和处理物料跟踪信息，向下直接控制设备动作，向上给L2的宏观物料跟踪提供追踪数据。操作员通过上位机可看到工艺和设备参数并执行工艺操作。

2 PLC的技术在钢铁行业中的应用

2.1 在热轧产线中的应用

目前我国常见的热连轧产线主要由四道工序构成，第一道是加热炉;连铸生产的板坯进入加热炉进行均热，进一步提高产品质量。该工序的生产环境存在煤气、高温等危险性，由PLC、热电偶和电控烧嘴构成的燃烧控制系统能为加热炉提供稳定精确安全的炉温控制。第二道是轧机前的高压水除鳞系统;利用高压水冲击去除板坯表面氧化铁皮，提高产品表面质量。PLC通过HMD捕捉到板坯到达除鳞位置的信号后控制喷射阀组快速准确打开和关闭。高压水除鳞是热轧产线的关键设备，工艺复杂设备连锁多，利用PLC控制除鳞系统可以提高控制精度和可靠性同时降低用水量，降低维护难度。

第三道是轧机系统;轧机系统由粗轧机和精轧机组成，粗轧机通常执行多道次轧制，配合压力定宽机和立辊提供大压下量，产出合格的中间坯。精轧机组的各道次机架按照工艺要求提供相应的负荷分配进行轧制。轧机系统主要由传动、液压、润滑等部分组成，轧钢工艺中控制带钢板型和轧制质量至关重要的AGC厚度控制、HGC辊缝控制和弯窜辊功能就是依靠对电气液压系统的精确控制来实现的。液压系统的控制核心部分是由上位机、PLC主站、DP从站和现场检测元件构成。通过采集和处理现场设备信号，PLC对不同功能的液压泵站的参数进行精确快速的控制，由液压缸实现AGC、HGC、轧制力控制和活套张力控制等重要工艺功能。

最后一道工序是冷卻和卷取;带钢通过快冷、层流等冷却方式将带钢冷却到指定温度进行卷取作业生成合格的热轧商品卷。卷取工序中采用分布式控制系统，卷取PLC站与精轧通讯，分站与各液压站阀台相连，通过对带钢的材质、厚度、宽度和精轧抛钢速度等数据的运算处理实现侧导板控制、助卷辊踏步和动态卷取张力控制等功能。PLC控制系统具有优秀的可靠性和稳定性，它的应用既提高了轧钢的质量和产量，又改善了生产条件。

2.2 在电机变频调速中的应用

在钢铁企业的生产应用中大功率电机往往采取变频调速方式，而电机电能的转换最终反映在工艺设备的运行参数上，如泵压力和轧辊转速。PLC与变频器的组合控制成本低、响应快，因此得到了广泛的应用。PLC常见的控制方式是通过I/O模块模拟量控制变频器或通过通讯模块串行总线控制变频器。在PLC、变频器、电机这个系统中，PLC发出指令控制变频器，变频器控制电机的效果则通过电机输出的转速等反馈给PLC形成一个变频调速的闭环控制。

3 PLC在钢铁冶金自动化控制过程中的应用前景分析

PLC作为基础自动化控制的核心部分广泛应用于钢铁冶金行业。随着工厂自动化水平的不断提高，为保证PLC对生产流程的控制更精确，提高数字化和智能化水平进而提高PLC控制系统的服务性能将是未来发展的方向。

4 总结

通过上述的内容进行分析后得出，在钢铁冶金行业中合理应用PLC技术能够提高生产环节的安全性、稳定性、准确性和效率，有助于降低各环节成本，为行业发展提供持续稳定的动力。随着我国电气自动化技术的发展，国产PLC的软硬件水平有了极大提高，PLC技术在冶金行业电气自动化控制中将继续发挥重要作用。

参考文献：

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