浅谈PLC系统在轧钢生产线自动控制中的体现
【摘要】在钢铁工业生产中，自动化控制系统的应用已经开启了我国现代化工业发展的进程，尤其是PLC系统在轧钢生产线自动控制中的应用越来越广泛，无论是整卷钢板的开卷过程，还是钢板的裁剪作业、再卷操作，整个钢铁工业生产流水线，在工业生产的过程中难免会对流水线上的技术操作人员造成很大的伤害，一方面严重影响了我国钢铁工业生产的发展，另一方面对钢铁工业流水线人员构成了很大的安全威胁。
【关键词】PLC系统；轧钢生产线；自动控制；应用
从工业生产的实际情况分析，可靠性、实用性、经济性对于每一台冶金工业生产设备而言，都是三大重要的生产标准。在轧钢生产车间，通过PLC[1]自动化电气控制设备可以对每一个出钢机的大小车液压升降机垂直运动以及水平运动展开自动化控制；在此过程中，采用交流变频传动装置对出钢机的水平运动系统进行控制，而液压缸通过驱动L形钩对液压提升机的垂直运动进行自动化控制。尽管在轧钢生产工业流水线上，出钢机系统只是一个辅助性工业生产设备，但是对于整个轧钢生产流水线的影响作用却不能忽视。如果出钢机在生产中一旦出现生产运行故障，将会导致整个轧钢工业生产流水线无法正常运行。因此，需要保证轧钢生产出钢机能够通过工业自动化控制PLC系统满足工业生产中科学启动、稳定运行以及正确定位的要求。
一.PLC系统在轧钢生产线自动控制中的应用流程
首先，在我国的轧钢生产车间，工业生产的主要原料——热轧带钢要进入酸洗流水生产线中，在一般的生产过程中，会有一层厚厚的氧化铁皮附着在热轧带钢表面，这层氧化铁皮是热轧带钢在车间扎制和冷却中产生的；因此，为了避免这种情况出现，可以在热轧带钢进行冷轧前采用酸洗的方式有效祛除氧化铁膜，从而将干净新鲜的热轧带钢基体金属表层外漏。经过酸洗后的热轧带钢会经过车间冷轧工业设备进一步加工，以此满足客户的钢铁厚度要求。随之，可以进入下一道退火生产流程，这一工序的主要目的在于让轧带钢的内部晶体结构进行重组，大大提升轧钢的刚度和韧度。最后一道流水工序是对生产车间的所有流水线展开平整处理，以此减少轧带钢上表层的不平整现象发生，获取工业生产的成品。
其次，从整个轧钢的生产流水过程可以看出，冷轧流水线的生产安全性和生产技术工艺要求要比其它的工艺更高。除了上述煅制工艺之外，在整个轧钢生产车间，技术操作人员需要经过系统检测、参数预设、设备调试、工业设备润滑、设备清洗、设备手动装载以及设备系统故障的排除等一系列复杂的工艺流程，才能有效保证所有的轧钢生产安全、可靠进行。特别是在轧钢生产流水线中，还会经过带刚开卷、带刚再卷以及喷射乳酸液、换辊、移动钢卷大小车、钢铁轧制以及采用X光射线对钢铁的厚度进行检测等很多的操作流程，所以工作人员在对这些轧钢步骤进行操作时，经常会受到光线辐射、机器碾压、灼伤以及切割、拖拽、碰撞、缠绕、冲击等工业生产伤害。对此，通过PLC自动化控制设备系统，不但可以进一步提升我国钢铁工业轧钢生产的技术水平，而且经过安全保护设备的防护，大大降低了工业生产中的设备损耗率，使技术操作人员的安全性得到有效的保障。
此外，在一般的工业生产技术条件之下，一块板坯经过粗轧机进行轧制的有效时间为30-60s，因此，必须保证出钢机的工业生产效率与粗轧机的制坯效率相协调；经过自动化控制系统的使用，进一步提升了我国工业生产的效率和可靠性，释放了传统工业生产中劳动人员的劳动压力，降低了劳动强度。由于在轧钢生产流水线上，当出钢机的位置与大车的位置有效对接时，升降机执行的功能与小车的功能是一致的，所以，在这一阶段利用PLC自动控制系统就会减少人工操作，提高工作的效率。与此同时，为了有效提高升降机与小车的操作效率，也需要进行PLC自动化控制系统来完成整个操作流程。由此可见，在轧钢生产流水线上，有PLC自动化控制操作和人工手动操作两种不同的作业方式。
二.PLC系统在轧钢生产线自动控制中的具体应用分析
在工业生产中，对电气设备的控制和监测主要包括如下的技术操作流程，例如旋转大包回转台、升降包臂、开闭大包水口、运行中间包车、升降对中以及震动结晶器、调节震频、传动拉矫机、压下拉矫辊、上行引腚杠、跟踪回收、脱坯操作、存放作业、铸坯定尺切割操作技术等多种复杂的工艺流程，除此之外，对铸坯进行定尺切割之后，还要注意对切割前后的辊道输送以及辊道控制、铸坯分离机、翻钢机、步进冷床进行操作技术管控；与此同时，PLC自动控制系统还负责整个流水线中的干油润滑系统检测、液压系统管理、油气润滑系统的运动控制。
在这套流水线生产工业设备中，通过应用自动变频控制驱动装置，在所有的自动变频设备中都设置了通信网络接口，经过数据网络通信设配器的连接，与多个不同模块的RemoteI/O[2]网络系统连接，由此构建了一种基于RemoteI/O模块的信息数据网络传输系统。在扫描装置的扫描下，RemoteI/O网络系统处于一种正常运行的状态，同时与远程设备FlexI/O网络设配器进行有效串连，PLC自动控制系统才能经过二者的通信链接作用，展开自动控制。
另外，为了使该系统构建成为一个功能强大的自动化结构，发挥更强大的数据通信传输功能，该系统对相关硬件设备进行了重新构建，系统结构采用了西门子S7-400PLC设备，通过Profibus-DP网与12台西门子全数字6RA70直流调速装置和2台西门子远程ET200M 操作站连接在一起，为每一个系统从站设定一个兼容的地址模式，通过数据通信波特的比率以及其它系统设备的自动属性对从属系统进行设定，系统的主站设定为西门子S7-412-2DP结构，并与12台6RA70直流调速通信设备进行连接通信；由于该系统的主站与从站之间的驱动装置在一个整体的系统结构中，所以通过SFC15设备与SFC14设备这两大主要的功能模块展开对系统程序的调用与读写，从而有利于自动化系统中的传输数据，展开全自动化控制，2台工控机通过MPI网与S7-400进行连接，实现了对所有的中小棒材中精轧连轧生产线的参数设定与监控功能。从该自动化系统流水线投产以来，系统运行性能优越，满足了实际的轧钢生产技术工艺需要，各项参数指标都达到了预设的数值，确保了轧钢生产工艺的高效生产和安全运行，通过现场总线生产技术，更好地实现了现代工业化时代的信息网络化生产。
三.PLC系统在轧钢生产线自动控制中的应用效果分析
从PLC系统工作的原理分析，主要是经过发挥PLC自动变频设备的数字通信链路作用，然后所有系统通过组态PLC的I/O协议，采用这一通信链路，进行自动化控制数据的传输和接收。因此，在整个应用过程中，PLC的自动变频系统只是被作为一个装有I/O数据链路协议的框架模块，工业生产的系统只需要通过应用这个数据通信模块框架，就可以进行远程数据的控制与管理。按照程序数据的读写、分析、重组、输出等程序命令，对工业生产相关设备展开运行监测，而且通过后台自动化操控，所有轧钢生产流水线中的运行情况都可以清晰地展示在系统显示器中，为在线监听人员提供实时、动态、全方位的监测数据。如果系统在轧钢生产运行过程中，一旦出现突发的运行故障，PLC自动化控制系统就会发出相应的预警指令，及时将故障信息发送至信息中心数据端口，技术操作人员就可以采用远程传输协议展开应急方案的制定和实施.
所以，从生产过程到整个故障的监听、处理，完全实现了自动一体化控制，经过一条通信数据电缆就可以取代传统轧钢生产工艺中的大量硬件生产设备，无论是从系统生产的控制水平还是从数据的模量来分析，PLC系统的性能都得到了有效的提高， 保证了轧钢生产线自动化控制的安全实施，使系统运行更加科学、安全、高效，而且整个生产流水线中的系统运行故障处理也更加及时，大大减少了系统的运行和维护成本。在该轧钢生产线自动化控制的应用中，PLC系统通过操作信号对自动变频装置进行科学控制，按照系统的实际运行频率对工业生产电机的实际转速和液压提升机的液压缸流量展开控制调试，同时也对液压提升的速率和大小车的行走速度科学管理。在此过程中，电机的运行速率控制是通过PLC自动控制系统的变频调试器的调节实现的，不仅使大小车的运行速率更加均匀，而且充分发挥了PLC自动化闭环控制功能，有效确保了轧钢生产中出钢机L形钩的一次性科学定位。所以，近年来我国工业生产的自动化技术水平在不断提升，PLC自动化控制系统在轧钢生产线中的应用大大提升了生产的效率，工作人员的安全性也有效得到了保障。在此发展背景下，本文通过对我国PLC系统在轧钢生产线自动控制中的应用进行了详细的论述，以此不断提高我国的工业生产自动化水平。
结束语
综上所述，轧钢生产工艺不仅是一项十分复杂的技术工种，而且在生产钢铁的过程中，经常会受到诸如钢铁浇筑条件、浇筑过程等不良因素的影响和制约，所以导致铸坯的质量难以得到有效的保障；此外部分钢铁工业生产车间缺乏专业性的技术操作人员，再加上工业生产设备相对落后，所以长此以往，就会严重阻碍我国轧钢生产工业的快速发展。随着信息化技术的不断推进，越来越多的工业生产商引入了PLC自动化控制系统，由此开启了我国工业自动化生产控制的发展之路，整个轧钢生产流程，实现了PLC一体化控制，不仅节省了大量的人工操作成本，而且使轧钢生产的效率大幅提升，避免了传统轧钢生产流水线中常见的故障出现，确保了轧钢流水线生产的有序化进行。
参考文献
[1]杨梅.西门子PLC在轧钢生产线设计中的应用[J].机电信息，2013，12：52-53.
[2]徐芸，李晶.PLC控制系统在轧钢车间水处理中的应用[J].中国新技术新产品，2011，03：192-193.
作者简介
曾虎军，（1974.2-），男，汉族，江苏江阴人，大学本科学历，高级技师、工程师，研究方向：冶金电气设备安装设计维护，探伤设备安装维护，现在江阴市兴澄特种钢铁有限公司从事电气设备管理工作。