邱然
（云南滇金投资有限公司）
摘要：冶金工业生产具有环境恶劣、不稳定风险多等特点。若给矿调节不及时，则会导致冶金磨机出现调节失灵空腹、涨肚情况，影响整体生产质量。因此，本文结合工程实例，利用PLC控制技术，搭建了基于冶金工业的自动化控制体系。并对给矿自动控制、磨矿生产自动控制进行了探究，以期为PLC技术在冶金工业自动化管理中实际效用的充分发挥提供有效的参考。
关键词：PLC技术；冶金工业；自动化
前言：
XX冶金矿场生产流程主要包括破碎、给矿、选矿、磨浮几个模块。即粗狂经老虎口初步破碎后，由皮带输送设备输送至中碎、细碎模块。随后经筛子筛选，驱动皮带传输设备及卸料设备返回至对应矿仓内。最终将磨机进行浮选控制，可获得成品矿。依据该冶金选矿厂生产特点，本文对该冶金选矿厂自动化控制体系设置流程进行了分析，具体如下：
一、PLC技术概述
PLC技术又可称为可编程逻辑控制器，是Programmable的简称。在实际应用中PLC技术主要采用可编程控制系统，经逻辑运算、定时、计数计算及顺序计算。结合模拟式输入输出算法设置，实现整体工作流程自动运行调控[1]。
二、PLC技术在冶金工业自动化基础应用框架
PLC技术在各个行业均具有广泛的应用。在冶金工业自动化生产中，PLC技术主要通过函数运算、排序、矩形运算等，将冶金生产线路中各模块设备进行有效连接，从而实现全程通讯监控。
在冶金工业生产线路中，基于PLC技术的冶金自动化控制系统主要包括中控室、干燥车间两个模块。其中冶金中控室控制台主要包括工业计算机、显示器、PLC编程软件、UPS电源、工业交换机、辅材、光纤、监控系统软件开发版等模块；而冶金干燥车间主要包括8路模拟量输出模块、6ES7331-1EA00-0AA5 3路开关量输入模块、ET200模块、导轨、端子、PLC机柜等。
三、PLC技术在冶金工业自动化中的应用
1、PLC技术在冶金工业自动化中应用优势
在冶金企业不断发展进程中，冶金工业用PLC控制模块不断成熟，Ethernet TCP/IP接口、Ethernet I/O产品的不断完善，为PLC技术在冶金工业自动化中应用奠定了坚实的基础。
在冶金工业自动化系统中，PLC技术具有数据传输速率高、通信协议一致、传输协议多元化、交互式数据存储提取、拓扑结构完善等优良特点。其中传输协议多元化主要指在实际运行中，PLC自动化控制模式可实现同一总线不同传输协议运行，为公共开放网络运行提供依据。同时，通过星形连接，及交互式Hub的设置，可以为冶金控制系统提供数据缓冲，从而从根本上解决网络实时性能不佳导致的冶金自动化调控不当问题。
2、PLC技术在XX冶金给矿厂自动化控制中应用
首先，XX冶金给矿PLC自动化控制系统结构设置。在基于PLC技术的冶金自动化系统设置过程中，需要设置两台互为冗余的中央操作站。分别执行工程师站监视操作、常规破碎流程及给矿流程监控记录功能。同时系统需配置两台打印设备。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆结合工业PC端计算机的设置，可实现自动化生产报表记录打印及警情提醒；在操作站模块，主要采用PIV 1.5GHzCPU彩色显示器、1.45MB软驱、支持DH+通信的通信卡等设备。依据整体冶金工业生产特点，可设置不同的控制模块。并进行不同编码的设置。以PLC01号控制模块为例，其基本配置为SLC/08 CPU模块、1748系列I/O模块、DH+专用通信电缆等。
其次，在冶金给矿自动控制调节功能实现阶段，定时给矿、随时给矿是冶金PLC自动化控制的主要模式。依据具体冶金生产需要，冶金工业操作员可依据总体生产要求，在操作站台中央控制室内选定一控制模式。随后在给矿控制的基础上，对破碎、给料等模块进行联锁调控。其中定时给矿主要为每间隔一定时期，依照具体顺序向相应矿仓给矿。并以料仓限位开关上限信号为结束标志，逐次向料仓输送物料。在具体给料间隔时间及给料时间设置期间，冶金生产人员可依据工程需要，结合生产经验，合理调整；随时给矿主要以料仓上限位开关为控制依据，向每一矿仓进行矿料补给[2]。即在矿仓限位开关检测到下限信号后，小车可运行到矿场进行矿料补给，致使相应料仓达到给料上限。需要注意的是，若具有两个或两个以上料仓出现矿料不足预警，则需依据定期给料顺序逐次给料；给料联锁控制需要依据工艺流程顺序，实现运料皮带、返料皮带、筛子及筛下皮带联锁遥控。
再次，在冶金磨矿自动控制实现阶段，基于原有磨矿设备及生产需要，冶金生产人员可选择恒定给矿模式。同时以给矿皮带上方皮带秤为依据，控制矿量在给定限度内。依据现场测试结果，可设定XX冶金磨矿系统初始调节频率至皮带秤检测矿量变化时间间隙为1.2min。考虑到滞后时间对生产效率的影响，可运用采样控制算法，依据偏差大小，对具体管控模块进行滞后调控。即在系统调节输出值的基础上，若达到滞后时间，则可依据滞后偏差开启后续动作。同时采用积分分离方式，对PI算法进行优化分析，最大限度提升系统给矿效率。
最后，除基础调节功能以外，基于PLC技术冶金自动化控制系统还包括数据采集/处理、控制、趋势分析、监视功能、防干扰功能等。其中数据采集/处理主要是利用已有硬件系统端口，进行电气设备信号、故障信号、矿仓料位、供电有功功率等信号的收集处理；控制功能主要包括手动控制、单台遥控、自动控制等模式。其中手动控制主要用于现场维护、现场紧急故障处理等情况；单台遥控主要指单台设备独立启动或停止，主要用于单台设备试运行、维修等情况；自动控制大多以工艺要求为控制基准；趋势分析主要是依据各模块被测工艺参数。结合历史数据记录，进行工艺实时曲线、历史发展趋势分析；监视功能主要是依据冶金工艺流程，通过变色、曲线、动态、闪烁等方式，对各模块及设备运行情况实时监测；防干扰功能主要是基于冶金工业设备类型多、负荷大的特点，在变压器副边设置一供电支路。同时采用屏蔽电线双绞线敷设的方式，降低过压信号干扰。
3、PLC技术在冶金工业其他模块自动化控制中应用
除给矿自动化控制以外，PLC技术在冶金工业炼铁除尘、变频调速中也具有广泛的应用。
一方面，在冶金工业炼铁除尘自动化控制模块，主要以冶金行业为主控系统，以控制柜、电磁阀门开关、压力开关、水文开关等设备为控制要点。通过PLC调节，将水箱中水利用水泵泵入水管内。随后在压力罐中形成高压水柱，实现冶金灰尘自清洗[3]。
另一方面，在电动机变频调速阶段，主要是利用PLC系统PWM对电动机发出控制命令。如在高炉除铁阶段，通过收集炉台前红外感应数据，可对PLC发出高温信号。随后PLC控制系统可根据工艺参数，发出变频调控命令，自动进行电动机运行频率调控，避免电动机运行频率不足对除铁效率的影响。
此外，在冶金工业生产中，PLC技术可利用模拟量模拟的方式，在主机系统中自动变换控制算法。进而实现闭环圆周调控。
总结：
综上所述，在国家高速发展进程中，冶金行业发展优势逐渐凸显。因此，为实现冶金工业生产自动化调控，冶金工业企业可以高效、安全、稳定生产为要点，在配料系统、选矿系统、筛选系统等模块，引入PLC控制技术。逐步完善冶金工业自动化生产设备技术线路，为整体冶金行业生产效益及安全性能提升提供依据。
参考文献：
[1]马俊. PLC技术在冶金工业自动化中的应用[J]. 工业，2016（8）：00274-00274.
[2]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.
[3]许亮. 冶金工业自动化中PLC技术的应用探析[J]. 科技创新与应用，2016（6）：94-95.
论文作者:邱然
论文发表刊物:《河南电力》2018年15期
论文发表时间:2019/1/18
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