邹 磊

PLC是一种综合工业环境和工业状态而设计的数字运算操作电子系统，使用的是可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计算和算术运动等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入和输出来控制各种类型的机械设备或者生产过程。施耐德PLC全新的独创设计缩短了开发时间，基于处理器的灵活性使得性能可以得到很大的提升，基于开放性以及对工具的协同式应用，Unity在软件开发和控制系统运行上达到了更高水平。随着冶金工业的发展，对自动化的要求也越来越高，而PLC控制系统能够提高自动化水平，提高工业的生产效率，使得冶金工业走向现代化、智能化。

1 PLC简述

PLC是一种工业控制计算机，是各种信息技术的综合，例如计算机、通信、自动控制技术等，其具有的微处理器用于自动化控制的数字运动控制器，可以将控制指令随时载入内存进行储存和执行。可编程控制器是由CPU、指令和数据内存、输入/输出接口、电源、数字模拟转换等功能单元组成。早期的可编程逻辑控制器仅仅具备逻辑控制功能，随着不断的改进和发展，现在已经拥有了多项功能，包括逻辑控制、时序控制、模拟控制、多机通信等等。在当前工业上使用的可编程逻辑控制器已经相当于一台紧凑型的电脑的主机，具有扩展性和可靠性的优势。

在微处理器、计算机和数字通信技术迅速发展的背景下，计算机控制在工业领域已经得到广泛的运用。当前社会发展速度非常快，制造业想要在市场中占据有利位置就要紧跟社会发展的步伐以及市场的需求，生产出小批量、多品种、低成本以及高质量的产品，想要达到此标准和要求，生产设备和自动生产线的控制系统要具有较高的可靠性和灵活性，PLC编程则可以满足这一要求，其是以微处理器为基础的通用工业控制装置。

PLC在工业领域中是比较受欢迎的自动控制元件，其具有应用面广、功能强大、使用方便的特点，成为当代工业自动化的主要装置之一。从目前的状况来看，工业中使用的设备基本都是自动化，这使得很多工厂的设备选择采用PLC人机界面等相关的自动化器件进行控制，所以设备的自动化程度也越来越高。基于这种情况下就对设备的维护人员提出了更高的要求，从技术员的角度来讲，需要掌握的技能比原先会增加很多，并且涉及的内容也更加全面，只有这样才能够满足自动化的发展要求。PLC是为工业自动化设计的通用控制器，其档次不同所具有的响应速度不同，通常情况下都可以满足应用范围内的需要。在跨范围使用PLC时以及在有些功能或者信号有特殊要求的情况下，那么应该要考虑PLC的响应速度，可以选择具有快速响应模块和中断输入模块的PLC。

2 PLC功能

PLC再近些年来得到快速的发展，随着技术的不断改进和优化，其控制功能、数据采集、存储、处理功能、可编程、调试功能、通信联网功能以及人机界面等功能也慢慢变得更加强大，这也就使得PLC的应用领域变得更加广阔，其可以应用在各行各业。

2.1 控制功能

PLC的控制功能主要有逻辑控制功能、顺序控制功能、定时控制功能、计数控制功能等，其可以应用在单台设备的控制，也可以应用在多台设备和自动化流水线的控制，例如主塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线、电梯等的控制。PLC的逻辑和顺序控制功能是PLC最基本的控制功能，其可以应用的领域也十分广泛，用于代替传统继电器的逻辑控制和顺序控制。PLC的定时功能同样是基本的控制功能之一，PLC内部设置有很多的定时器，并且还能够提供高精度的时钟脉冲，从而实现精准的实时控制。PLC的定时时间可以在编程的期间进行设定或在运行的过程中进行修改，此控制功能可以代替传统时间继电器的定时控制。PLC的计数控制功能主要是用于实现对某个操作计数的控制，PLC的内部优于设置了很多的计数器，计数设定值可以在编程的过程中进行设定或者在运行的过程中做修改工作，此控制功能可以实现代替传统计数器的计数控制。

2.2 数据采集、存储、处理功能

PLC具有数学计算，数据的传送、转换、排序、数据移位等功能，其能够实现数据的采集、分析、处理等，这些数据可以实现与存储在存储器中的参考值做比较，从而完成一定的控制操作，另外可以将数据进行传输或者直接打印输出。数据处理通常情况下是应用在大型控制系统，例如无人控制的柔性制造系统，例如造纸、冶金、食品工业中。

2.3 通信联网功能

PLC所具有的通信联网功能可以与远程I/O、其他PLC之间、计算机之间、智能设备之间进行通信。

2.4 可编程、调试功能

PLC利用存储器中的程序对I/O接口外接的设备进行控制，存储器中的程序可以依据实际情况和应用进行编写，通常可以将PLC与计算机通过变成电缆进行连接，可以实现对其内部程序的编写、调试、监视、实验和记录。此功能也是和继电器等其他控制系统进行区别的最大功能优势。

2.5 运动控制功能

PLC使用的是专用的运动控制模块，对直接运动或圆周运动的位置、速度和加速度进行控制，此控制功能被应用在机床、机器人、电梯等的控制中。

2.6 过程控制功能

过程控制指的是对温度、压力、流量、速度等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC可以编制不同的控制算法程序，完成闭环控制。为了达到PLC可以完成加工过程中对模拟量的自动控制，还能够实现模拟量和数字量之间的A/D转换以及D/A转换。此控制功能被广泛的使用在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合。

2.7 可靠性高、抗干扰能力腔

以往的继电器控制系统运用了大量的中间继电器、时间继电器、由于触点接触不好，很统一出现故障。PLC可以代替大量的中间继电器和时间继电器，只剩下和输入与输出相关的少量硬件元件，接线可以减少到继电器控制系统的1/10～1/100，由于触点接触不良造成的故障也会大大减少。PLC采用了一些列硬件和软件抗干扰措施，因为其具有很强的抗干扰能力，平均无故障时间达到数万小时以上，可以直接应用有强烈干扰的工业生产现场，PLC目前已经被认为是最可靠的工业控制设备。

2.8 监控功能

相关操作人员可以利用PLC的编程器或者监视器对定时器、计时器以及逻辑信号状态、数据区的数据进行设定，同时可以对其PLC各部分的运行状态进行监视。

2.9 停电记忆功能

PLC内部设置有停电记忆功能，此功能是在内部的存储器使用的RAM中设置了停电保持器件，使得断电后该部分存储的信息不变，电源恢复后就可以接着进行工作。

2.10 故障诊断功能

PlC内部设置有故障诊断功能、此功能能够对系统构成、硬件状态、指令的正确性等进行诊断，如果在发现异常的情况下，会通过报警系统发出报警信号，并能够在监视器上显示出错误的信息，在故障非常严重的情况下就会发出停止运行的指令，这样可以在很大程度上提高控制系统的安全性。

3 冶金工业的特点

我国社会经济在不断的提高，各行各业都在加快发展，冶金行业也不例外，当前很多的冶金行业规模都是很大的，并且很多都是集团性的企业，规模之大也就说明内部结构组织相对复杂，在具体的运营中资金流和数据流也较大。冶金工业是通过对开采的材料进行冶炼，并且加工成金属材料，可以分为黑色冶金工业，也就是生产铁、铬、锰及其合金等，主要是为现代工业、交通运输、基本建设和军事装备提供原材料；再有是冶金工业，也就是生产非黑色金属的金属炼制工业部门。冶金工业在生产的过程中工序和环节较多，并且连续性强，具有各种复杂的物理和化学过程，这也就导致企业存在着很多的变动，尤其是原燃料成分和生产技术条件也时常发生变化。不仅如此，冶金工业对生产的产品质量也有很高的要求，通常需要按照销售合同来进行生产，产品的生产过程需要进行严格的跟踪，切实保证产品的质量。

4 施耐德PLC控制系统的控制功能

PLC控制系统投入使用之前，需要做初始化处理，一般是在控制系统中运行，或者是在精密点检之后运行，或者是在系统有重大故障后，在重新启动的情况下需要做初始化处理。初始化的处理流程不只是从一方面进行，设备信息和状态都需要处理；工艺流程图和设备当前的相关情况都要显示；清零定时器和计时器；操作方式需要改成手动的方式，相关的设备操作人员要将设备调整到指定的方式和状态；操作人员要做好检查工作，查看运行条件，之后将操作方式设置在正常运行模式；在操作人员查看一切情况正常的情况下，程序首先从手动模式开始，在运行正常之后改为自动。

在进行操作场所的选择时，如果是在PLC上控制的设备需要在机旁操作箱设置远控/近控权限选择开关。在PLC控制系统中，假如有1台控制站发生问题，那么另1台控制站也会发出报警信号，与此同时也会将故障报告打印出来。

5 PLC控制系统用于冶金自动化控制的设计途径

5.1 优化设计

PLC控制系统应用在冶金自动化控制中，可以采取与人工智能系统结合的方式，冲的利用人工智能系统的先进理论和相关的具体实践经验。从以往的冶金自动化控制中可以得知，其就是通过分析具体的工作经验来完成控制系统的相关设计，但是这种方式存在一定的不足，没有足够的系统理论来做支撑，在具体的应用中经常会出现一些比较难解决的故障问题。对PLC控制进行有效的应用，可以改进对冶金自动化控制系统的设计，并且会应用先进的计算机技术，从很大程度上减少了产品从设计到成型的时间，从而提高了冶金自动化控制的控制效率。

5.2 故障诊断设计

大多数情况下，冶金设备出现的故障问题一般都具有非线性的特点，这使得解决冶金设备的故障问题有了很大困难性。在这种情况下，如果能够在冶金自动化控制系统中加入PLC控制系统，那么就可以有效的提高冶金自动化控制系统的检索效率，另外再加上PLC控制系统中的其他功能，例如专家系统、模糊逻辑算法、神经网络结构等，这样就可以准确的确定冶金设备中出现故障的地方，能够在很大程度上提高冶金设备的故障诊断效率。

5.3 智能控制设计

可以在冶金自动化控制中加入PLC控制系统是很多学者所研究的重点课题，也是一种发展方向。在冶金自动化控制系统中加入PLC控制系统主要是集中在对于PLC控制系统之中模糊算法、专家系统、神经网络结构的引进之上。PLC控制系统在冶金自动化系统中的应用主要从以下几个方面：①对冶金设备中的数据参数进行分析；②实现对冶金设备中运行状态的实时监控管理；③对控制系统的科学有效管控；④实现对冶金系统故障的及时有效的记录好分析。

6 施耐德PLC控制系统在冶金工业控制系统中的具体应用

6.1 在炼铁除尘中的应用

PLC在冶金工业中使用是非常广泛的，主要是考虑PLC系统的性能、安全性、灵活性以及维护等。PLC作为控制系统，在钢铁生产的很多方面都要用到，例如在采选矿、烧结、铸造等方面。在除尘站的应用中，除尘器是由控制柜、空压机、水箱、压力罐和水泵组成的，PLC的应用可以对水箱起到重要的作用，通过PLC控制系统可以对水箱的水位、水温和阀门开关等进行有效的控制。而在的运行期间，水箱中的水需要抽到水管中，这可以利用水泵来完成，压力罐的作用是把水压出形成高压水柱，达到将灰尘洗净的目的。

6.2 在电气自动化控制中的应用

冶金企业是一种耗能比较高的企业，在具体的运行和生产中，环境相对较差，对人体健康和设备都会带来一定的影响。在生产的过程中，会造成较多的金属粉尘，腐蚀性气体泄露也会经常发生，由于各种现象的存在，传统电气的连接线经常会发生故障，电路出现短路、开路和接地等问题。因为各种线路和电器故障的存在导致维修的工作量较大，并且维修也比较困难，对安装和调试也带来一定的影响，会消耗大量的人力和物力。使用PLC能够改善这种情况，可以解决电气连接线上的线路问题，可以利用PLC中的存储器作为内部程序的存储，其可以在运行的很多方面发挥作用，比如在逻辑运算、顺序控制、定时、计数等方面都能够进行控制，能够控制各种类型的生产设备，运用PLC可以为冶金企业的发展带来很大的便利。PLC可以实现自动控制，在带来便利的同时能够提高生产的效率，并且可以在很大程度上节省人力和物力，从而减少了企业的生产成本。

6.3 电动机变频调速中的应用

PLC从诞生到使用也是经过了不断的精进和完善，不断的进行更新换代，PLC指令系统在近些年来得到很大的改进，在电动变频调速的控制中通常是使用PWM对电动机发出指令，其控制作用非常显著，不只是可以在接收信号下可以控制电机的运转也能够对电机进行调速处理，这样达到高炉除尘风机的工艺要求。在高炉出铁时，在炉台前安装的红外感应器可以给PLC发送信号，然后对这种信号做出及时的处理，并且可以将其传输给变频器，变频器也会有指令发出，经过一系列的操作之后可以将除尘机电机可以在工频下自动的将粉尘吸出。在出铁各项工作完成之后，铁场红外测温器就会向PLC发出低温信号，从而使得运行的频率改变，就会在低频的状态下运行，这样就能够防止工频的高耗能，从而起到节能的效果。

7 结语

冶金工业在近些年来得到很快的发展，并且随着科学技术的进步，一些先进的计算机技术和互联网技术得到广泛的应用，这也为工业领域的发展带来很大的帮助，推动冶金工业的发展。冶金是工业领域中非常重要的部分，需要引进一些先进的技术，其能够实现生产技术的自动化，保证施工质量和施工效率，缩短新产品、新工艺的开发周期，知晓先进技术应用在冶金工业重要性。施耐德plc系统作为新一代软硬件自动化平台，能够在冶金工业系统中得到应用，并且会给冶金工业的生产过程带来帮助，提高生产效率，降低生产成本，这对冶金工业的发展具有重要意义。