基于PLC钢铁生产线的控制技术分析及改进分析
时间：2021-01-28 04:00:18 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
【摘要】首先分析了钢铁生产线上钢包精炼炉在PLC控制过程中存在的主要问题与缺陷，进而从PLC控制系统改进的角度入手，研究了改进PLC控制数的几点关键措施与方法，改进效果显著，以便引起同行人员的高度关注与重视。
【关键词】PLC；控制系统；技术；改进
某钢铁生产线上钢包精炼炉主要涉及到包括脱氧、脱硫、合金化微调钢水成分、以及钢液电弧加热升温、保温在内的相关功能。自动化系统的主要构成模块包括水处理控制系统以及上料控制系统这两个方面。PLC控制器为AB公司5/80C型PLC装置，配置双机热备冗余。远程I/O接口使用SLC系列输入输出模块。在整个PLC控制系统的应用过程当中，频繁出现板卡烧坏方面的问题，严重时导致整个生产线设备无法正常运行，有必要通过PLC控制系统改进的方式加以优化。本文即针对该问题展开详细分析与研究。
1.基于PLC控制的现存问题分析
某钢铁生产线上钢包精炼炉自正式投入生产线运行后，总体设备状态稳定，控制系统功能表现良好。但在运行期间仍然存在一定的问题，即钢包精炼炉炉盖冷却水温度在使用多根热电阻进行测量的过程当中，PLC控制系统对应分布4块RTD输入模块获取测量数据并将其转化为模拟量数据，供应给控制系统的CPU中心。但板卡大多使用寿命不足数月，频繁发生烧毁的问题，严重时导致整个钢包精炼炉PLC控制系统无法正常运行。进一步分析认为，该PLC系统控制过程当中存在的问题包括以下几个方面：其一，电气系统线路走向设计存在一定的偏差，不够合理，没有根据恶劣的环境因素，设置相应的特殊保护与防护措施；其二，炉盖附近引出电缆段长期处于高温环境状态下，绝缘层发生了严重的老化问题，再加上炉盖需要频繁性的在开闭状态中切换，故而导致了短路、断路故障的发生率的提升。
2.基于PLC控制的改进措施分析
针对当前整个钢铁生产线上钢包精炼炉所应用PLC控制系统中存在的问题，需要制定一系列措施与方法，最大限度地控制故障发生率，减少因故障停机而造成的损失。改进需要实现的最直接目标在于：即便钢包精炼炉系统发生短路故障，生产系统中主作业线的运行也不会受到不良影响。遵循原有PLC系统在配置方面的基本特点，认为PLC控制技术的改进可以从以下几个方面入手：
措施一，对外围设备进行改造，优化PLC控制系统布线方案：将电缆改为具有耐高温优势的电缆线路，穿金属管，金属管直接外壳直接做接地处理。同时，重新布置控制系统内部电缆走向，原则上尽量拉开电缆与炉盖开启位置以及高温位置的距离。同时，考虑到钢包精炼炉生产线运行过程当中，周边容易产生粉尘污染，温度高，且受到强电磁的干扰，故而引入IFM智能测温仪表，在提高其耐高温与耐腐蚀能力的同时，支持对生产线上冷却水温度的动态监测。整个IFM智能测温仪表正常运行期间输出电流信号在4.0～20.0mA范围之内。为与之匹配，将PLC控制系统中原有的RTD模块更换为常规模拟量输出模块，同时在信号进入模拟输入模块前，增设隔离器，为智能测温仪表提供电能支持，传输电流信号。同时，隔离器还能够实现对危险信号的及时隔离，确保PLC下输入模块的安全可靠。
措施二，对PLC系统硬件配置进行改进：在将PLC控制系统中原有的RTD模块更换为常规模拟量输出模块的条件下，输入模块选择1746-NI4，该模块下共设置有4个独立的模拟量通道，以上模拟量通道所对应的寻址方式继续沿用原有方案（采取半槽寻址方案）。相对于机架而言，4个模拟量通道在整个PLC程序中可识别的硬件地址表现为00组、02组、04组、06组。需要特别注意的一点是，该PLC控制系统所对应模拟量输出模块不直接面向外围设备供电。在某一模拟量通道与外围设备连接后，剩余三个模拟量通道使用跳线进行短接处理，避免对其他通道的数据采集质量产生不良影响。
措施三，对PLC系统程序进行改进：对PLC系统程序的改进是在优化整个PLC系统控制技术过程当中最为核心的问题之一。由于在前面所总结的两项措施当中，对PLC输入模块的类型进行了更换，由此导致地址映射等相关问题需要做出对应的调整。对于更换后所选择的1746-NI4模拟量输入模块而言，其最大的特点在于：将RTD以及其他阻抗输入的模拟量数据转化为数字信号，以数字信号的方式储存在映像区当中，直接为PLC处理器所获取。同时，一个模拟能够支持四个独立的RTD或其他阻抗输入连接，根据阻抗类型实现对输入通道的灵活配置。期间所涉及到的写入信息数据包括：数据格式、输入类型、滤波频率、温度单位、以及通道功能等在内。在该模拟量输入模块与中央处理器进行数据交互的过程当中，PLC控制系统的程序修改需要通过以下步骤实现：第一步，对PLC控制系统下原设置的传送读写参数程序直接删除，保留CPU模块数据读入的程序。同时，考虑到系统控制功能实现期间不需要读取状态字，故而将读取数据长度设置为“4”参数；第二步，保留PLC系统原有模拟量输入模块中的模块内量程标定功能，根据写入参数中设定的RTD类型，实现输入值向工程值参数的转化；第三步，对PLC控制系统中，温度报警程序段所对应的数据地址进行改进，改进参照工程值所在的实型数据文件加以实现；第四步，将修改完成的程序保存，软件确认无语法错误后，将整个程序下载至中央处理器当中；第五步，在监控画面操作程序当中，对冷却水温度中的温度数据对应TAG变量映射地址进行修改，完成后即可退出重启。
3.结束语
在按照以上流程对PLC控制系统进行改进以后，重新启动PLC程序运行，观察发现冷却水温度数据能够正常进行读取，且可支持在高限状态下的自动报警。钢包精炼炉现场支持对温度参数的直接监控，设备运行更加的安全与稳定。在近段时间的使用过程当中发现，整个PLC控制系统运行状态稳定，克服了系统受不良环境影响的问题，消除了生产线关键设备在运行期间可能出现的安全隐患与不稳定，没有出现停机故障。故而认为本次改进效果显著，在同类实践工作中具有一定的参考与借鉴价值。
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