基于PLC在冶金工业自动化中的应用研究.pdf

冶金与材料第 44 卷基于 PLC 在冶金工业自动化中的应用研究白杰，郭芯铭（信发集团有限公司，山东 聊城252100）冶 金 与 材 料Metallurgy and materials第 44 卷 第 4 期2024 年 4 月Vol.44 No.4Apr.2024摘要：近年来，冶金制造领域积极运用电气自动化技术，尤其是 PLC 技术在该领域的显著贡献备受瞩目。文章通过分析自动化控制技术在冶金工业中的应用前景，阐述了 PLC 系统的组成及工作步骤，展示了在自动化控制系统中的优势，最终提出有效的应用策略，旨在将计算机与互联网融入生产控制中，为冶金工业的平稳运行打下坚实基础。关键词：冶金工业；PLC；自动化控制作者简介：白杰（1985），男，山东聊城人，主要研究方向：氧化铝工艺自动化。通讯作者：郭芯铭（1994），男，山东聊城人，主要研究方向：电力冶金工业自动化。20 世纪 70 年代，PLC（可编程逻辑控制器）诞生于工业领域，以便捷高效引领技术革新。如今，其在电子系统中广泛运用，实现机械生产的智能控制。PLC 内部具备编程与存储功能，利用逻辑运算、定时与指令调度生产流程。通过虚拟信息的输入输出，实现对机械设备的精准操控。随着时代发展，PLC 种类繁多，不断融合新技术，提升工业化领域的生产效率与质量咱1暂。PLC 技术因其高可靠性、强灵敏性和小体积，已逐渐替代传统的接触控制。如今，随着微电子和电脑技术的融合，PLC 技术迈向新的发展阶段。其广泛应用不仅提升生产效率和产品品质，更助力国民经济健康增长。在冶金工业现代化升级、工业化进程推动以及国家经济竞争力提升中，PLC 技术发挥着关键作用。1自动化控制技术在冶金工业中的应用前景在企业冶炼中，电气自动化控制系统扮演着至关重要的角色。冶炼工艺复杂、环节繁多、连续性要求极高。运用自动化控制技术实现全程自动化操作，可大幅提升精确度、稳定性和可靠性。与传统手动控制相比，自动化系统更为精准。此外，系统能够及时发现和处理异常情况，有效预防事故发生，从而使生产更加安全高效。电气自动化控制系统的应用，不仅提升了冶炼工艺的水平，也为企业带来了巨大的经济效益。在当今冶金企业，PLC 技术已然成为有色金属冶炼及铸造的关键利器。运用 PLC，能有效掌控金属熔化与冶炼过程，在有色金属冶炼中监测炉温、调节温度与水流量，确保系统正常运转，从而提升生产质量与效率。而在铸造过程中，PLC 技术的自动监控与控制能力，则为浇注过程带来更高的精度与产品质量咱2暂。这充分彰显了 PLC 自动化在冶金生产中的关键作用，为技术进步与生产效益注入了新的动力。2PLC 系统的组成及工作步骤PLC 系统是自动化控制的核心，采用数据编号与模式输入，灵活实现顺序控制、开关逻辑操作、定位和计数等功能。其特长在于时序控制、数据传输、比较、分析和计算，以满足用户需求。为确保安全生产，冗余方式与检测联锁系统并重。其结构庞大而精密，赋予生产环境安全与可靠的基石。2.1PLC 的硬件构成PLC 是一种广泛运用于工业自动化领域的智能设备。其构成复杂，主要由存储器、中央处理器（CPU）、电源开关以及输入输出端口电路组成（图 1 所示）。存储器承载着程序和数据，为控制系统提供必要支持；CPU则负责运算与控制逻辑的执行。电源开关为整个系统提供能量支持，确保稳定运行。输入端口电路接收外部信号，输出端口电路则将处理结果传送至执行器。编程操控是对系统行为的规划与管理，而信息传输则确保数据在各单元之间流畅传递咱3暂。通过这些组件的协同作用，PLC 实现了对工业过程的高效监控和控制，提升了生产效率和产品质量。图 1可编程控制器的硬件结构框图电源模块CPU 模块存储器模块通信模块输入模块输出模块控制对象计算机编程器智能模块GOT操作终端136第 4 期2.2PLC 的工作性质和步骤操作过程面临三个关键阶段的扫描周期：样本传递、人工操作程序和结果传出。用户所输入的多条命令会被储存到可编程控制器中，从而实现操作操控。由于CPU 强大的计算能力，可以使以上多条命令同时实现。该技术的优势提供了更高效的操作体验，使得在操作控制方面变得更加灵活和便捷。3PLC 控制技术在冶金工业自动化中的应用优势在冶金工业的自动化领域，PLC 控制技术展现出巨大优势。首先，其内部存储程序功能使得复杂的逻辑运算和顺序控制成为可能。这意味着在生产过程中，PLC能够根据特定条件准确控制机械设备的运行顺序。其次，PLC 的逻辑运算能力可根据需求进行各种条件判断，实现智能化的生产调控咱4暂。另外，通过数字化和模拟化手段，PLC 确保了对生产流程的精准控制，提高了生产效率和产品质量。最重要的是，PLC 的应用推动了冶金工业朝着更高程度的自动化发展，减少了人工操作，提升了生产的稳定性和可靠性。（1）PLC 技术的应用，相较于传统继电器控制方式，展现出更为灵活高效的特性。其独特之处在于能够运用复杂的算法，实现多设备同时控制，为工业自动化带来了新的巨大潜力。相比之下，传统开关控制方式存在的局限性逐渐被 PLC 所克服。PLC 不仅提供了更灵活的控制选项，同时也提升了控制效果，使得工业操作更为精准高效。（2）PLC 控制技术可以有效实现闭环控制和运动控制，以提高生产过程的稳定性和精度。运用模拟量计算，PLC 系统能有效实施闭环控制。此外，其支持多元化的控制途径，实现各类运动控制，如圆周运动和曲线运动，满足复杂生产过程需求。冶金工业中，PLC 不仅是简单的开关控制，更是一种智能化、灵活性强的控制手段。通过 PLC 技术，生产过程得以精准调控，提升生产效率与产品质量。（3）冶金工业自动化领域中，PLC 控制技术扮演着关键角色。通过灵活运用矩形运算、逻辑运算及函数运算等多种方式，实现了对数据的精确处理。这种精确性不仅提升了数据处理的效率，更加增强了数据处理的准确性，使得整个自动化系统运行更加流畅。PLC 技术的运用，使得在数据处理环节中错误率大幅降低，从而提高工作效率。4PLC 控制技术在冶金工业自动化中的应用策略4.1PLC 控制技术在清洁生产中的应用冶金工业中 PLC 控制技术在采选矿、烧结和铸造等关键工序中发挥着重要作用。这种先进技术不仅优化了设备控制，还显著提升了生产安全性，并确保了产品质量。以首钢京唐钢铁联合企业为例，成功将 PLC 控制技术应用于除尘站，实现了钢铁生产的清洁生产目标咱5暂。这一举措不仅提高了生产效率，还减少了环境污染，展现了冶金行业迈向清洁生产的积极态度。通过PLC 控制技术的应用，冶金工业不断创新，为行业发展注入了新动力，为构建绿色、环保的现代冶金工业奠定了坚实基础。在当今冶金工业中，自动化控制系统是推动生产效率和环境整洁度提升的关键。采用基于 PLC 控制技术的系统，可精准调节除尘器的水温、水位和压力，实现清洁生产工艺的自动化调整。空压机、水泵和压力罐等设备的运用，有效完成清洁工作，提升生产效率。此举不仅使生产流程更为高效，同时改善了工业环境的整体清洁度。在这一进程中，电磁阀门和水管等元件的作用不可忽视，它们协同工作，形成高压水柱，为清洁生产工艺提供了可靠的支持。4.2PLC 控制技术在变频调速中的应用在钢铁企业生产中，高炉除尘风机的调速问题一直备受关注。采用基于 PLC 控制技术的电动机变频调速方案，结合 PWM 脉宽调制向电动机发送指令，同时实现信号接收，可有效解决此难题。这一技术不仅提高了系统的灵活性和效率，更能满足生产要求。通过精确控制电动机的速度，可在钢铁生产过程中节约成本和能源。例如，首钢京唐钢铁联合企业采用先进技术，高炉除尘系统应用了 PLC 控制技术。在高炉出铁过程中，红外感应器监测高温信号，传输至 PLC 系统，由变频器智能调整电动机速度，确保工频状态下高效吸尘。高炉出铁结束时，低温信号触发电动机切换至低频运行，降低能耗。智能调控系统提高了能源利用效率，助力企业实现节能减排目标。通过这种智能化控制，企业实现了生产效率与环保双赢咱6暂。4.3PLC 控制技术在配料环节中的应用钢铁企业生产环节中，传统配料系统存在诸多问题。当前系统依赖人工计算物料配比与设置运输参数，操作复杂且受配比变化及设备更新影响较大。调整配比或更新设备需全面更改参数，流程繁琐且影响生产效率。为提升效率，应考虑引入先进的自动化或智能化配料系统，减少人工干预，提升生产灵活性。钢铁企业的生产效率和质量直接受到物料配比的影响。运用 PLC 控制技术，尤其是变频功能和配料控制软件程序，可实现高效的配料系统控制。此举将提升物料配置的准确性和有序性，为自动化和规范化生产奠定基础。通过优化物料运输和管理，配比控制得以更加白杰等：基于PLC 在冶金工业自动化中的应用研究137冶金与材料第 44 卷精准，从而确保高效的配料系统控制。这一技术创新为钢铁企业提供了可靠的生产保障，使其能够适应市场需求的变化，并保持竞争力。4.4PLC 控制技术在电气控制中的应用钢铁产业乃高能源投入产业，其生产状况恶劣。较大的金属粉尘和腐蚀性气体，对电气设备构成严重损害。电气设备连接线也因此受损，引发短路及接地困扰，致使生产中断。然而，电气设备维修之艰巨任务更添难题。此难题不仅令维修团队面临巨大挑战，同时亦使财务资源和物力资源大量浪费咱7暂。总结而言，钢铁企业之存在，非仅属于高耗能行业，亦陷入生产恶劣环境中，金属粉尘和腐蚀性气体加诸电气设备，导致连接线毁损，短路及接地问题愈发凸显，生产受阻，维修艰难，财务资源和物力资源滥用成风。PLC 内部程序存储功能使得接线问题不再是障碍，实现了电气控制的自动化。此举不仅包括逻辑运算与顺序控制，更重要的是提升了生产的稳定性。传统电气控制方式在此处已然被淘汰，PLC 技术以其卓越性能和便捷性成为新的首选。其巨大优势在于简化了操作流程，提高了生产效率，为钢铁行业的现代化转型注入了强劲动力。5PLC 控制技术应用中的注意事项（1）在工业生产领域广泛采用 PLC 控制技术，其应用环境对其性能至关重要。确保工作温度在 055范围内是关键之一。在应对高散热设备时，需保持适当距离，以防过度温升对 PLC 技术产生负面影响。为维持适宜的工作温度，建议运用风扇等设备，有效散热。在环境设计中，考虑太阳直射可能导致的温度影响，可采取百叶窗等措施。总体而言，创造良好的 PLC 运行环境不仅需关注温度范围，还需综合考虑散热、距离保持和避免太阳直射等多方面因素。通过这些综合措施，可确保PLC 技术在工业生产中稳定高效运行。（2）在可编程逻辑控制器的运行性能中，振动表现为一个显著的方面，尤其是在 1055Hz 范围内的振动源和连续振动情况下。为了创造优良的运行环境并提升系统的运行效率，设备系统设计应考虑整合避震设施，比如减震胶等，以降低振动对系统的不利影响。因此，结合振动控制技术和工程设计原理，可以有效改善系统的稳定性和可靠性，从而提升整体性能水平。在振动治理方面的实践与探索，为工程领域的进一步发展提供了新的思路和方法。（3）在工业自动化领域，采用 PLC 控制技术时，常见的做法是利用 220V 和 50Hz 的交流电源。然而，为确保系统运行的稳定性，电源问题至关重要。特别是在电源干扰频繁的情况下，需要加强抗干扰能力或考虑其他电源方案。因此，在选择电源时，必须充分考虑系统的技术稳定性与干扰排除之间的平衡。6结语综上所述，随着社会脚步奔向前行，传统生产技术日益难以满足庞大的工业化需求，冶金工业受到尤为显著的冲击。为提升生产效率与质量，我国积极推崇运用PLC 控制技术，巧妙整合自动化生产技术。然而，自动化并非终点，而是创新与优化的永恒追求，需不断汲取国内外先进技术及实践经验，为工业革命注入新动力。参考文献1 张佳兴.基于PLC在冶金工业自动化中的应用研究 J.有色矿冶，2023，39（5）：41-43.2 冯超.PLC控制技术在冶金工业自动化中的应用 J.科技风，2019（10）：168.3 卜云强.冶金工业自动化中PLC技术的应用及相关问题探析 J.中国金属通报，2019（3）：69+71.4赟魏.PLC控制技术在冶金工业自动化中的应用 J.中国金属通报，2018（12）：82+84.5 巩睿.PLC控制技术在冶金工业自动化中的应用 J.世界有色金属，2018（20）：16+18.6 董宇航.冶金工业自动化中PLC技术的应用及相关问题解读 J.中国住宅设施，2017（12）：38-39.7 赵刚.PLC技术在冶金工业自动化中的应用 J.电子技术与软件工程，2016（21）：138.138