摘要：随着我国科学技术的不断发展和现代化进程的不断推进，许多行业都已经开始引用各种先进的计算机技术了，所以，计算机的发展在很大程度上为我国各行业的发展都提供了技术支撑。比如PLC在高炉自动监控系统中的应用就是一个很典型的例子，现代钢铁企业中的加工工艺一直都具有复杂性的特点，其生产过程中所使用的设备也具有分散性，所以，在加工过程中一定要加强监督和控制，PLC技术就具有较强的控制性，同时也具有一定的监督性，该技术能够有效的对钢铁企业中的加工工艺进行监督和控制，这在一定程度上有助于提升钢铁企业的生产效率。本文就PLC在高炉自动监控系统中的应用展开了讨论。
关键词：PLC；高炉自动监控系统；应用
引言：近年来，越来越多的成熟的计算机系统已经开始被应用到我国各行业的生产运行当中了，这些计算机网络具有相当大的开放性和拓展性，由于钢铁企业中的加工工艺具有一定的复杂性和分散性，所以，一定要已近PLC技术对其进行相关的管理，其中，PLC被应用于高炉自动控制系统中就是一个很好的例子，该技术能够有效的监测钢铁加工过程中的各项参数及各类其他有效的通信数据，进而有效的提升对高炉自动控制系统的监控。在高炉自动监控系统中，PLC技术主要被应用到生产过程中，利用PLC技术将最新获取到的实时信息及时传输给终端计算机，然后再利用其它系统功能对高炉自动控制系统进行监控。
一、高炉自动控制系统的硬件组成
该系统采用二级控制系统，在基础自动化级采用PLC设备，在过程自动化级采用工业PC机，PLC为自控系统的核心部件，采用西门子S7—300型PLC，四个子系统分别使用一套S7—300PLC，各PLC均采用CPU315-2DP、PS307（10A）电源，相应数量的数字量输入模块SM321、数字量输出模块SM322、模拟量输入模块SM331、模拟量输出模块SM332，其中模拟量输出模块SM332主要用于对热风、冷风、煤气等调节阀进行控制操作。由于各高炉现场检测元件与控制室较远，为节省大量电缆布线及防止干扰，在现场采用ET200系列设备通过PROFIBUS—DP总线与PLC进行数据交换，用ET200eco采集数字量信号输入，用ET200B采集热电阻信号，用ET200M作为分布式I/O等。
二、高炉自动控制系统的现场总线及网络结构
该系统采用局域网和PROFIBUS—DP总线相结合的监控网络，构成控制和管理一体化的系统。高炉自动控制系统的局域网采用工业以太网，因为工业以太网具有较强的扩展性和开放性，并且具有较高的灵活性，易于实现管理控制网络的一体化，工业以太网支持TCP/IP协议、环网结构、光纤电缆，通信速率为100Mb/s。上位机监控系统采用两台工程师站和四台操作员站，均内置通讯卡CP1613，各站均可通过工业以太网总线分别与四套S7—300PLC的CP343—1模块连接，工业以太网采用西门子EMSTP80交换机。
PLC用CP343—1模块与工业以太网连接，用PROFIBUS—DP接口与分布式设备ET200M上的IM153—1通信模块相连实现数据通信，ET200M作为PROFIBUS—DP总线上的从站。PROFIBUS是一种国际化、开放式异步串行通讯标准，广泛适用于制造业自动化和流程自动化、交通、电力等各行各业。通过PROFIBUS可以方便地实现各种不同厂商的自动化设备及元器件之间的信息交换。PROFIBUS协议标准由三个兼容部分组成：PROFIBUS-DP（分布式外围设备）、PROFIBUS-PA（过程自动化）、PROFIBUS-FMS（现场报文信息规范）。
现场总线PROFIBUS满足了生产过程现场级数据可存取性的重要要求，一方面它覆盖了传感器/执行器领域的通信要求，另一方面又具有单元级领域的所有网络通信功能。特别在“分散I/O”领域，由于标准化的现场总线具有“开放”的通讯接口、“透明”通讯协议，允许用户选用不同制造商生产的分散I/O装置和现场设备，从而使大量的、种类齐全的、可连接的现场设备可加以选用，因此PROFIBUS已逐渐成为事实上的公认的国际标准。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在炼铁厂通过工业以太网可以把值班工长所需的高炉工艺参数设定值和对电气设备进行的操控由人机接口传送到各PLC并把各设备的运行状态及工艺、电气参数由PLC传送到人机接口的CRT显示。PROFIBUS—DP总线的应用可以避免大量的点到点电缆的敷设，降低了现场电缆数量和维护量，使安装和布线的费用开销减少，从而使工程成本费用大幅度下降。PROFIBUS总线将采集和检测到的信息就地处理并就地应用，减少数据处理时间，因而网络传输速度高，抗干扰能力强；而且因其采用开放性的通讯结构，可以倾向于产品的兼容性，能加大系统的灵活性；同时将分散控制的现场设备所采集到的故障信息分散处理，增加了整个系统的可靠性，因而具有故障点分散的优点；最后，采用PROFIBUS总线能确保系统中的设备具有可扩充性，从长远的角度来看使系统有较大的扩展余地，使系统可通过软件升级保持系统的先进性，能适应设备快速更新的趋势。
三、软件配置方面
上位机采用研华IPC—810型工控机，CPUP2.66GHz、内存512MB、硬盘120G、内置CP1613网卡，运行WINDOWS2000操作系统，使用WINCC6.0组态软件，WINCC将WINDOWS程序的现代体系结构和使用方便的图形设计结合在一起，提供可视化的人机界面。WinCC是一个集成的人机界面（HMI）系统和监控管理（SCADA）系统，它是在Windows环境下，面向对象的32位工业监控组态软件，适合任何自动化控制系统。该组态软件集成了图形技术、人机界面技术、数据库技术、控制技术、网络与通信技术等，使控制系统开发人员只需通过可视化的组态方式，就可完成监控软件设计，降低了监控画面开发难度。组态软件拥有丰富的工具箱、图形库和操作向导，使开发人员避免了软件设计中许多重复性开发工作，可提高效率，缩短开发周期，目前该软件已经成为监控系统主要使用的软件开发工具之一。
WinCC提供各种PLC的驱动软件，因此使PLC与上位机的通信变得非常容易，把WinCC和STEP7结合在一起使用，因为在STEP7中配置的变量表可在WinCC的过程编程中直接使用，所以大幅度降低了工程组态时间。该炼铁厂利用WINCC创建了高炉本体实时监控画面、炉身各部位温度趋势图、热风炉实时监控画面、卷扬监控系统图、布袋除尘反吹监控图等工艺画面。PLC编程软件用STEP7V5.1，对PLC进行硬件配置和参数设置、通信组态和软件编程，编写用户程序的设计开发和调试工作，从而用模块化、结构化编程实现高炉槽下配料、卷扬上料自动控制及现场各处温度、压力、流量采集、PID调节等功能。同时根据控制要求，在设计整个流程的过程中，采用STEP7结构化编程，把复杂的自动化任务分解为能反映过程工艺、功能或可反复使用的小任务，把实现不同功能的程序放在不同块中，然后在主程序模块中根据需要进行调用。
以卷扬上料系统中的炉顶部分为例，该高炉采用无料钟炉顶布料方式，当炉料到达炉顶后，先打开均压放散阀卸压，再按顺序开启上密封阀，上料阀，将炉料从上罐装入下罐，随后关闭上料阀，上密封阀，均压放散阀，利用探尺和提尺同时打开两个均压阀向下罐均压，布料器倾斜到位，打开下密封阀在溜槽到达步进角位置时打开下料阀，再利用其开度的大小来控制料流的速度，最后，炉料直接由布料溜槽进入炉内。
从工艺过程可以看到，在具体高炉自动控制系统中，由于现场设备的数量较多，对工艺的要求也比较复杂，所以只有采用STEP7来编制PLC梯形图程序才能够有效的控制布料方式，以便于较好地实现生产需求，在控制均压放散阀、各密封阀、料流调节阀、布料溜槽的动作顺序及连锁过程中，集中主要对布料过程检测的α、β、γ角度进行反馈，然后用编码器数据处理模块进行处理并在值班室及时反映出设备的实际位置。
结语：将PLC应用到高炉自动控制系统中，不仅仅只是有助于提高高炉的生产效率，还有利于对钢铁生产的全过程进行实时的监控，这在很大程度上对提高高炉在生产过程中的生产质量是具有极大的推动作用的，还能够使高炉在生产过程中更具稳定性，有助于提升高炉的生产工艺，进而提升我国钢铁企业的竞争力。
参考文献：
[1]王振国.PLC在高炉自动监控系统中的应用[J].科技致富向导，2012（17）.
[2]张珂，张远.PLC在高炉自动监控系统中的应用研究[J].工程技术：全文版：00290-00290.
[3]李林，臧若愚，曹源，等.PLC在首钢迁钢4000m~3高炉煤气干法除尘监控系统的应用[J].工业技术创新，2014（3）：310-314.
论文作者:韩愈,雷芸莼
论文发表刊物:《基层建设》2018年第24期
论文发表时间:2018/9/17
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