基于PLC的冶炼行业电气综合自动化系统设计

张富亮

摘要：铁合金行业最为我国工业生产的基础，其生产的产品应用比较广泛，涉及到生活的方方面面。为了保证冶炼行业的生产力和生产效率，降低生产成本就需要不断进行自动化的发展。电气自动化应用的意义重大，对此我们需要做出一定的研究与探讨，使得电气自动化更好地应用于冶炼行业，为冶炼行业的发展贡献一份力量。鉴于此，本文主要分析基于PLC的冶炼行业电气综合自动化系统设计。

关键词：PLC;冶炼行业;电气综合自动化;设计

中图分类号：TM712    文獻标识码：A

1、引言

电气自动化是冶炼行业的发展方向，能够为冶炼行业带来极大的便利。在一定的程度上可以提高效率，节约成本，包括人力和物力。电气自动化也能够适应新型的联合链式生产，为此使用电气自动化的技术能够从各方面提高工作的效率。

2、冶炼行业电气自动化技术的发展历程

1971 ～ 1980 年，我国引入所有的冶炼行业电气自动化技术都是为了更好地契合冶炼行业企业的发展需要，都是从国外直接引入冶炼行业自动化控制系统，并投入生产使用，整个过程都是属于基本的流程。发展到新时代，冶炼行业工程自动化软件控制技术在使用的过程中存在诸多创新之处，不仅生产的工艺流程变得越来越多，而且也有更多的技术被融入研发的过程中。越来越多的化学技术和物理技术也被有效地引入研发的过程中，并在发展的过程中实现了历史性的转变。

3、铁合金冶炼行业应用电气自动化技术的特点

3.1、铁合金冶炼的整个流程比较复杂

铁合金冶炼作为传统的重工业，本身工作量巨大，加上整个流程的复杂程度，铁合金冶炼行业进行自动化技术的使用就需要进行设计，使多个模块之间的配合更加完善。包括对于温度的控制，金属熔化状态的检测、化学物质的变化等等多个方面。流程相对比较复杂，做好整个流程的相关控制才能保证电气自动化顺利地进行推广。

3.2、铁合金冶炼行业使用电气自动化技术需要考虑的范围比较广

铁合金冶炼行业在实际的操作过程中需要考虑物理和化学的相关反应，两者在穿插进行，进行相关的程序设计就需要对物理和化学有所了解，只有这样才能控制好整个技术流程。

3.3、铁合金冶炼行业的电器在自动化进程中依赖于电气技术

铁合金冶炼行业的操作技术逐渐成熟，越来越多的企业开始进行联合生产，整体的发展程度比较高，这就要求我们进一步做好技术的保障，对于技术的发展有进一步的需求，而电气自动化不论是成本上还是可行性都是极高的。需要我们利用好相关的技术，推动铁合金冶炼技术的发展。

4、基于PLC的铁合金冶炼电气综合自动化系统设计

4.1、硬件设计

（1）电气监控设备设计

考虑到冶炼行业在金属加工中特殊的工作环境，其电气监控设备功能设计主要针对金属加工过程中对整体电气设备的电力监测、记录、电力数据采集等。

电气监控设备采用80486的32位处理器，考虑到安装成本，与其他设备通过I/O站相连，与控制PF线的PLCS7-400之间相互通信。设备的CPU为西门子4122DP，存储器容量72KB，扫描周期为0.2ms/100KB。由于所使用西门子S7系列PLC模板功耗较低，发热少，因此可以省去原有冷却风箱，节约安装空间。设备中远程站I/O分为高航计速模板、输出模块、模拟输入模块、I/O输出模块、电源模块以及接口模块组成。I/O板输入与输出电压为DC24V，输出后信号经过光电隔离器放大，模拟量输出至比例阀放大板上。输入信号主要包括工作压力、输送机位置、系统工作速度等。主控台终端采用触摸式操作终端，设有RS-232与Profibus两个结构，实现PC机对系统终端编程。

（2）数字信号处理器设计

系统中数字信号处理器主要功能为同期控制、调速控制、综合保护的核心控制器。采用西门子32位DSP芯片TM320F2812，内存128KB，资源丰富。事件管理模块EVA与EVB内存18KB，其中包括4个16位通用定时器与16个16位脉宽调制通道以及12位16通道A/D转换器。通道最小转换时间为80ns，支持两个事件管理器同时触发一个16通道输入A/D输入器或两个8通道输入A/D转换器。数字信号处理中控制局部网络增强模块采用56个单独变成复用输入输出口，外设接口设有一个MCBSP多缓冲串行接口、一个CAN总线接口、一个UART标准异步收发接口、一个SPI接口与两个SDI串行接口，完全满足系统运行需求。

4.2、软件设计

（1）电力运行信息传输

在电气自动化技术的应用背景下，其方案为根据传输地址，对预先采集的状态字节、数据字节以及数据长度进行数据传输。本文运用电气自动化技术的可编程性，采取增量式的“接力传输”和“接力中断”定义一种 MAC 增强机制，MAC 帧由源端被“接力”传输至目的端 ;对不同优先级的业务，产生不同次数的“接力中断”，为设计冶炼行业运行电力系统提供多信道协作功能，避免单信道机制运行过程中存在的风险，从而提高冶炼行业运行电力系统的稳定度。电气信息的传输与处理是一个双向传输的流程，可以通过检查数据是否发送完毕，判断数据传输是否实现。数据传输的实现意味着能够确保冶炼行业运行电力系统自动化控制功能的实现。利用电气自动化技术，使采集数据与数据传输挂钩，对控制到的冶炼行业运行电力系统电气自动化情况进行对应的处理。

（2）电力运行数据同步模块

在完成数据传输的基础上，利用电气自动化技术的自动化控制功能进行 PLC 程序编写，在编程完毕后使用仿真器进行模拟运行。

当冶炼行业运行电力系统工作方式在连续或单周期时，表示手动 / 自动 （ 连续或单周期 ） 工作方式。在不占用 CPU 资源情况下，通过电气自动化技术并行控制冶炼行业运行电力系统，保障电力系统能够平稳运行。

运用电气自动化技术，可以利用计算机来对冶炼行业运行电力系统的正常运行以及故障的出现进行有效的监督和判断，一旦提前发现冶炼行业运行电力系统潜在的风险，就立刻采取相应的措施。

在完成 PLC 程序编写的基础上，需要设计冶炼行业运行电力系统的数据同步模块。

5、结束语

在未来，我国的冶金企业需要先培养相关的人才，探索出一条符合我国冶金行业自动化控制模式发展的道路。而冶金电气自动化技术在发展的过程中，“集成控制水平有效地提高”、“  冶金自动化控制系统中的优质服务”和“信息化程度有所提升”将会成为主要发展趋势，总体而言，使用冶金电气自动化技术将会获得更高的生产质量和生产效率。

参考文献

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