西门子PLC在冷轧钢带中的应用

赵洁

摘 要：文章首先对PLC的概念进行了简单介绍，然后以西门子PLC300在冷轧钢带生产线中的具体应用为例，对PLC系统在冷轧钢带生产线的应用、故障诊断、系统控制等方面进行了详细的探讨，最后对PLC系统在冷轧钢带生产线应用中要注意的问题进行了阐述，为PLC系统在轧钢生产中的具体应用提供了很好的指导作用，同时也为PLC系统的推广提供了有效的支撑。

关键词：西门子PLC；冷轧带钢；应用

引言

轧钢是生产和生活中最常见的一种钢材，其需求量极大，但冷轧钢带的生产线常常因为控制问题造成生产停滞，给企业带来了很大的不便，为了更好的控制冷轧钢带生产中各个部分的协调控制，引入了西门子的PLC控制系统，通过PLC与计算机的控制，生产线可以实现自动控制，极大的减轻了工人的劳动强度，保证钢带的质量、产量、成材率，取得了较好的经济效益。文章根据生产实践经验，对PLC系统在钢带生产线上的应用、故障诊断、系统控制以及要注意的问题等方面进行了具体的探讨，为PLC系统在冷轧钢带生产线上的使用提供了指导，同时为PLC系统在冶金领域的推广应用提供了有效的支撑。

1 西门子PLC在冷轧钢带中的应用分析

1.1 PLC的概念简介

PLC可编程控制器是一种在工业环境下应用的数字运算系统，通常由主机、I/O接口、电源、输入/输出扩展单元以及编程器组成。它主要通过在可编程存储器内部储存可执行的逻辑运算、定时、计数、数据处理等逻辑指令，在生产时通过与检测传感器互相通信，控制输入和输出，调节生产中需要严格控制的参数（如温度、压力）。PLC系统具有可靠性强、应用范围广、控制灵活、功能完备、性能优良的特点，而且设计安装简单、调试周期短、体积小、重量轻、维修方便，非常适合在冷轧钢带生产线中使用。

1.2 PLC控制系统自动故障诊断的应用分析

目前西门子PLC300系统的控制系统都可以进行硬件故障的自动检测，在硬件出现故障时会发出报警信息，通常应用到位置控制、温度控制等关键部位，保证生产线安全高效的生产。随着计算机技术及人机交互技术的发展，由PLC组成的控制系统的功能也变得越来越强大。在PLC控制的轧钢生产设备中，PLC提供的故障诊断功能是轧钢生产中极为关键的功能，保护了轧钢设备，降低了故障损失和维修时间。PLC主要是通过对接收到的数字量和模拟量信号的正常与否对硬件进行诊断，为了更好的保护设备，通常将故障诊断程序与过程控制相结合，可以在紧急状态时保护轧钢设备，避免巨大损失。

PLC控制系统自动故障诊断的工作原理是：将检测传感器输送的信号模拟量与系统内设的极限信号模拟量进行对比，如果接收信号模拟量远离极限信号模拟量值，说明传感器检测的设备在正常工作；如果两者相同或相差不大，说明设备处于危险状态，如果设备处于危险状态的时间超过了预期，PLC控制系统就会启动开关量模块或者PLC控制系统主动发出信号，输出诊断结果并报警，紧急状态下甚至会自动紧急停机，从而达到保护设备的目的。西门子PLC300系列控制系统采用并行分布式结构，操作站是上位机，PLC作为下位机使用，操作站可以同时对多个PLC进行管理，供PLC完成程序下载，生产线上的设备故障都是由PLC根据开关量故障信号的检测自动判断，然后通过自身进行复杂的逻辑判断进行出理的，而且紧急情况下的生产线紧急停机也是由PLC自行完成的。

1.3 PLC在冷轧带钢生产线中的具体应用

西门子PLC300是目前冷轧生产线上应用最为广泛的一种可编程控制器，主要应用在生产线自动生产控制、卷取机及机架间张力自动控制、带钢产品的厚度自动控制等方面，不仅大大提高了控制的精度，还提高了轧钢生产的效率。西门子PLC300系列控制器的特点是可以较为方便的实现过程控制运输、数据传输、数据通信以及数据交换运算。在轧钢生产过程中，卷曲张力和轧制张力都由控制系统根据传感器输入值自动计算，并通过系统反馈调节轧辊之间的距离，控制钢带的厚度。

1.4 西门子PLC300在轧钢机电气控制中的应用分析

轧钢机是轧钢生产线的核心设备，其电气控制系统对设备的正常运行至关重要。目前轧钢机的控制系统是采用计算机系统与PLC联合控制，计算机系统与PLC300之间使用PPI通信模块。与传统的继电器控制系统相比，它使用的是虚拟开关量的逻辑控制，通过逻辑程序实现过程控制，简化了控制流程，减少了控制设备，既降低了成本，又增强了系统的稳定性。目前西门子PLC300系列的控制系统已经实现直线运动或圆周运动的控制，PLC语言可以通过编码器直接驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。在PLC控制系统中，输入和输出模块都是通过I/O接口进行模拟量和数字量之间的A/D转换，对压力、流量、温度等持续变化的模拟量实现闭环控制。PLC控制系统的通信包括PLC与上位机、PLC之间以及其他设备之间的通信，这些通信都是CNC的通信方式，可以实现顺利控制和反馈调节。如西门子PLC300与上位机之间采用RS232接口，可以顺利的实现信息的交换。

1.5 西门子PLC在轧钢生产线应用中应注意的问题

西门子PLC300系统在应用中性能很稳定，通常不需要采取特殊措施保护，但如果环境过于恶劣，如强烈电磁干扰、安装使用方式不当等，还是有可能造成程序错误或运算错误，最终造成输入错误，并引起输出错误，使设备失控和误动作，使PLC无法正常运行，所以必须提高PLC控制系统的可靠性，具体措施是：（1）安装好控制系统的地线，包括系统地线、屏蔽地线、交流地线以及保护地线等；（2）PLC控制系统要远离强烈的振动源，以防频率在10～55Hz之间的振动对PLC控制系统的破坏；（3）PLC控制系统应该远离氯化氢等腐蚀性强、易燃的气体，通常将PLC控制系统安装在封闭的控制室或控制柜中；（4）PLC控制系统要避开强电磁干扰源，如大功率整流设备电磁干扰、大功率电力设备电磁信号干扰、大型电焊机的电磁干扰等，尤其不要与高压电器设备的控制系统同一开关柜；（5）PLC控制系统的输入和输出线路分开，开关量与模拟量的线路也要分开，控制线、PLC电源线、I/O接口线、动力线等都应该分别配线，变压器与PLC和I/O接口之间应该使用双胶线进行连接。

2 结束语

PLC可编程控制器是一款通信性好、灵活性强、可靠性高、性能优良的控制器，PLC控制系统在使用过程中具有编制程序简单、安装调试周期短、维护方便的优点。目前在冷轧带钢生产线中使用的PLC控制系统，能够很方便地实现卷取机和轧机之间张力自动控制、生产线生产过程自动生产控制以及带钢厚度的自动控制，在操作上可以简单方便的通过人际交互界面进行生产线的自动调节。PLC控制系统在轧钢生产线上的稳定运行，大大的减轻了操作人员的工作强度，同时提高了生产线的生产效率、带钢的质量、成材率和经济效益。在科技迅猛发展的今天，PLC可编程控制器以其独特的优势在轧钢生产领域发挥着重要的作用，而随着PLC技术的不断发展，PLC控制系统也越来越智能化，给生产线的自动化生产带来了极大的便利，相信在不远的将来PLC技术必然会在轧钢生产领域得到广泛的应用。

参考文献

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