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[摘 要]PLC是一种作为计算机型控制装置的可编程控制器，它被广泛运用到轧机自动化控制系统中使生产制造和工艺加工过程得以实现自动化。它的出现代表了轧机自动化控制系统中一种革命性的新方法。本文就PLC软、硬件的各种配置及PLC的功能介绍，阐述了PLC在轧机自动化控制系统中的应用。
[关键词]PLC 轧机自动化控制系统 应用
中图分类号：O231.1 文献标识码：O 文章编号：1009―914X（2013）25―0518―01
一、PLC的功能及各项配置
PLC能够将软硬件融合成一个系统，这种集成主要体现在三个方面，一个在通讯方面，只要填一下表格即可，轻松地免去了编程环节；二是在数据方面，只要将数据输入一次，整个工厂就可以准确地获得该数据；三是在配置编程方面，这里会提供一个集成且模块化的系统对所有的单元和系统进行配置、编程和启动等。这是大多数PLC的功能特点，基于这些功能特点，它可构成现场总线控制系统，实现生产过程的自动化、高质量、低消耗等稳定可靠的生产运行。以下以某工厂的轧机控制系统为例对PLC的配置和功能进行简单地分析。
1、PLC的硬件配置
德国西门子公司的S7系统的产品是PLC装置的多数选择，它的控制系统一般采用S7—400为主站，通常用通信的方式来完成传递工艺操作命令，设定数据和采集，且将信息分流成多条总线。PLC一般采用Ethernet网络进行信息通信以确保多个节点公用一条网络通信而信息在传递的过程当中不会阻塞。通常情况下，PLC控制系统的网络由两条构成，一条是S7—400主站通过PROFIBUS—DP总线连接ET200远程I/O而构成L2网络，而另一条则是S7—400主站通过通信模块CP443—5的DP口构成PROFIBUS—DP总线从而连接S7—300、6RA24构成L2网络。在这里，S7—400的主要功能是完成逻辑控制、张力补偿控制、运行数据等，而两个S7—300分别完成泵站的集中控制和开卷机的CPU对中控制。
2、PLC的Ethernet网络配置
Ethernet是一种局域网的标准，它的数据链路层采用CSMA/CD协议，即带有冲突检测的载波侦听多路存取协议。在PLC的Ethernet网络配置中，通常用S7—400主站通过CP443—1模块与上位机的通信板构成网络。CP443—1的模板本身的处理器1-4层均符合标准，从而可进行ISO和TCP/IP的多重传输协议操作，CP443—1的微处理器非常强大，具有不依靠外界辅助而成功处理经过工业以太网的数据业务的功能。同时，CP1413的多协议结构，使得同时运行两个协议且直接在CP上处理这些协议成为可能，这大大提高了数据吞吐量的稳定性。
3、PLC的软件设计
控制系统的软件可分为两大类：下位机控制软件和上位机人机界面软件。前者主要完成硬件组态和编程，完成生产过程包括流量累计，设定开关点，采集模拟信号等所有任务。后者是面向对象的32位工业控制组态的软件，通常运行在Windows环境下，它的功能是用图像、文字、棒图、曲线或报警方式将生产过程中的状态明确地表达出来以供工作人员参考。PLC的软件设计要根据PLC的不同型号以及生产过程中具体需要的各种功能进行。通常情况下，大量预先编制的功能块都被存到了系统中以供用户使用，在软件设计的过程中，用户只需要根据功能的需要，使用这些功能块进行相应的编程即可，这大大缩短了编程时间，提高了软件设计的效率。
二、PLC在轧机自动化控制系统中的应用
1、PLC在轧机供电系统中的应用
在供电系统中，都是通过远程I/O到主控PLC来完成整个机组的主要供电系统工作状态的传送，且PLC会通过发出相应指令的方式来提示某一路供电回路发生了故障，从而控制整个机组的工作，避免事态恶化。同时，PLC还能实现火警预报和处理的自动化功能，当有火警发生时，PLC能根据预先设定的优先级，通过远程I/O分级将各回路电源断开，从而断开总电源。
2、PLC在轧机交流电机控制系统中的应用
为了减少控制布线，提高系统的可靠性，对所有的交流传动，均采用主控PLC远程I/O进行控制。且对于大于50kW的交流电动机均采用自耦变压器降压起动，以确保大容量的交流电机不会对电网造成冲击。同时，PLC会自动将所有交流传动电机的故障状态通过PLC的远程I/O送到PLC，使故障状态自动在主操作室工艺操作台显示出来。
3、PLC与TDC在轧机自动化综合控制系统中的应用
近几年来，许多热带钢轧机都采用基于PLC和TDC的多级分布式综合控制系统来实现轧机的自动化控制，原因在于这种PLC和TDC相结合的综合控制系统可以有效地缓解轧机系统的传送量大，参数变化速度快，实时性要求较高，控制功能多和精度要求高的问题。这种综合控制系统通常分为四级：一是整个综合控制系统的基础技术，即基础自动化级；二是在生产过程中的控制级，也可称为过程优化级；三是生产过程中的控制级，亦为生产过程控制管理级；四是生产过程中的管理级，亦称作生产管理级。在这四级中，第一级是轧钢系统采集和实现的基础，也构成了PLC和TDC综合控制系统的主要组成部分。基础自动化系统功能的实现，在设备方面采用的是具有快速、实时、多CPU系统的高性能TDC控制器，在网络方面采用了高速工业以太网，以实现各个部分的数据交换，系统中还通过大量的远程I/O来通过Profibus总线和控制器进行数据交换，且数据采集系统的运用更是实现了连续的运行监控并对设备数据进行离线分析和故障分析，大大提高了轧钢系统的自动化功能。
4、多个PLC轧机自动化系统中的应用
在大多数的轧机自动化系统中，基础自动化系统通常都会选用三套高性能的PLC和分布式IO组成起来互相配合作业以保证轧机系统的高速性能和生产过程的自动化，这里以S7—400为例，MPI网将三个PLC系统连接起来，而Profibus网将PLC与传动控制系统、分布式IO连接起来。其中一号PLC主要负责轧线各设备连锁控制、主传动电机、压下电机开机逻辑控制等；二号PLC负责入口出口液压站、压下液压站、压上液压站、压力控制、报警等；三号PLC将会根据过程计算机控制系统发出的有效信号对轧机进行自动厚度控制、张力控制、及主电机调速。
二、总结
通过以上对PLC功能和相关配置的分析以及对PLC在轧机自动化系统中的不同应用，可以看出PLC作为一种控制装置，已被广泛地应用到了机械制造、冶金、交通等各个行业，尤其在实现单机和多同控制、生产控制的自动化以及对陈旧控制系统进行技术改造等方面，PLC更是被大量地采用。此外，PLC通常并不是被单一地应用到自动化系统中，而是结合如TDC、交流调整装置等设备，或与WinCC软件平台为基础的监控系统相融合，来实现生产过程中的高效自动化。随着科技的不断发展，相信PLC的技术发展不会止于当前，更多相关技术人才将会投身到PLC在各个领域中的应用研究中来，从而为我国的电气化事业做一份绵薄之力。
参考文献
[1] 李立君，刘晓利.基于PLC 与TDC 的热带钢轧机综合控制系统设计[J].科技信息2011，11：110-111
[2] 席勇. PLC控制技术在现代轧机系统中的应用[J].电气应用2005，24（6）：22-24
[3] 白乃平.基于S7 - 300PLC 的轧机控制系统设计[J].科技传播，2009，03：15
[关键词]PLC 轧机自动化控制系统 应用
中图分类号：O231.1 文献标识码：O 文章编号：1009―914X（2013）25―0518―01
一、PLC的功能及各项配置
PLC能够将软硬件融合成一个系统，这种集成主要体现在三个方面，一个在通讯方面，只要填一下表格即可，轻松地免去了编程环节；二是在数据方面，只要将数据输入一次，整个工厂就可以准确地获得该数据；三是在配置编程方面，这里会提供一个集成且模块化的系统对所有的单元和系统进行配置、编程和启动等。这是大多数PLC的功能特点，基于这些功能特点，它可构成现场总线控制系统，实现生产过程的自动化、高质量、低消耗等稳定可靠的生产运行。以下以某工厂的轧机控制系统为例对PLC的配置和功能进行简单地分析。
1、PLC的硬件配置
德国西门子公司的S7系统的产品是PLC装置的多数选择，它的控制系统一般采用S7—400为主站，通常用通信的方式来完成传递工艺操作命令，设定数据和采集，且将信息分流成多条总线。PLC一般采用Ethernet网络进行信息通信以确保多个节点公用一条网络通信而信息在传递的过程当中不会阻塞。通常情况下，PLC控制系统的网络由两条构成，一条是S7—400主站通过PROFIBUS—DP总线连接ET200远程I/O而构成L2网络，而另一条则是S7—400主站通过通信模块CP443—5的DP口构成PROFIBUS—DP总线从而连接S7—300、6RA24构成L2网络。在这里，S7—400的主要功能是完成逻辑控制、张力补偿控制、运行数据等，而两个S7—300分别完成泵站的集中控制和开卷机的CPU对中控制。
2、PLC的Ethernet网络配置
Ethernet是一种局域网的标准，它的数据链路层采用CSMA/CD协议，即带有冲突检测的载波侦听多路存取协议。在PLC的Ethernet网络配置中，通常用S7—400主站通过CP443—1模块与上位机的通信板构成网络。CP443—1的模板本身的处理器1-4层均符合标准，从而可进行ISO和TCP/IP的多重传输协议操作，CP443—1的微处理器非常强大，具有不依靠外界辅助而成功处理经过工业以太网的数据业务的功能。同时，CP1413的多协议结构，使得同时运行两个协议且直接在CP上处理这些协议成为可能，这大大提高了数据吞吐量的稳定性。
3、PLC的软件设计
控制系统的软件可分为两大类：下位机控制软件和上位机人机界面软件。前者主要完成硬件组态和编程，完成生产过程包括流量累计，设定开关点，采集模拟信号等所有任务。后者是面向对象的32位工业控制组态的软件，通常运行在Windows环境下，它的功能是用图像、文字、棒图、曲线或报警方式将生产过程中的状态明确地表达出来以供工作人员参考。PLC的软件设计要根据PLC的不同型号以及生产过程中具体需要的各种功能进行。通常情况下，大量预先编制的功能块都被存到了系统中以供用户使用，在软件设计的过程中，用户只需要根据功能的需要，使用这些功能块进行相应的编程即可，这大大缩短了编程时间，提高了软件设计的效率。
二、PLC在轧机自动化控制系统中的应用
1、PLC在轧机供电系统中的应用
在供电系统中，都是通过远程I/O到主控PLC来完成整个机组的主要供电系统工作状态的传送，且PLC会通过发出相应指令的方式来提示某一路供电回路发生了故障，从而控制整个机组的工作，避免事态恶化。同时，PLC还能实现火警预报和处理的自动化功能，当有火警发生时，PLC能根据预先设定的优先级，通过远程I/O分级将各回路电源断开，从而断开总电源。
2、PLC在轧机交流电机控制系统中的应用
为了减少控制布线，提高系统的可靠性，对所有的交流传动，均采用主控PLC远程I/O进行控制。且对于大于50kW的交流电动机均采用自耦变压器降压起动，以确保大容量的交流电机不会对电网造成冲击。同时，PLC会自动将所有交流传动电机的故障状态通过PLC的远程I/O送到PLC，使故障状态自动在主操作室工艺操作台显示出来。
3、PLC与TDC在轧机自动化综合控制系统中的应用
近几年来，许多热带钢轧机都采用基于PLC和TDC的多级分布式综合控制系统来实现轧机的自动化控制，原因在于这种PLC和TDC相结合的综合控制系统可以有效地缓解轧机系统的传送量大，参数变化速度快，实时性要求较高，控制功能多和精度要求高的问题。这种综合控制系统通常分为四级：一是整个综合控制系统的基础技术，即基础自动化级；二是在生产过程中的控制级，也可称为过程优化级；三是生产过程中的控制级，亦为生产过程控制管理级；四是生产过程中的管理级，亦称作生产管理级。在这四级中，第一级是轧钢系统采集和实现的基础，也构成了PLC和TDC综合控制系统的主要组成部分。基础自动化系统功能的实现，在设备方面采用的是具有快速、实时、多CPU系统的高性能TDC控制器，在网络方面采用了高速工业以太网，以实现各个部分的数据交换，系统中还通过大量的远程I/O来通过Profibus总线和控制器进行数据交换，且数据采集系统的运用更是实现了连续的运行监控并对设备数据进行离线分析和故障分析，大大提高了轧钢系统的自动化功能。
4、多个PLC轧机自动化系统中的应用
在大多数的轧机自动化系统中，基础自动化系统通常都会选用三套高性能的PLC和分布式IO组成起来互相配合作业以保证轧机系统的高速性能和生产过程的自动化，这里以S7—400为例，MPI网将三个PLC系统连接起来，而Profibus网将PLC与传动控制系统、分布式IO连接起来。其中一号PLC主要负责轧线各设备连锁控制、主传动电机、压下电机开机逻辑控制等；二号PLC负责入口出口液压站、压下液压站、压上液压站、压力控制、报警等；三号PLC将会根据过程计算机控制系统发出的有效信号对轧机进行自动厚度控制、张力控制、及主电机调速。
二、总结
通过以上对PLC功能和相关配置的分析以及对PLC在轧机自动化系统中的不同应用，可以看出PLC作为一种控制装置，已被广泛地应用到了机械制造、冶金、交通等各个行业，尤其在实现单机和多同控制、生产控制的自动化以及对陈旧控制系统进行技术改造等方面，PLC更是被大量地采用。此外，PLC通常并不是被单一地应用到自动化系统中，而是结合如TDC、交流调整装置等设备，或与WinCC软件平台为基础的监控系统相融合，来实现生产过程中的高效自动化。随着科技的不断发展，相信PLC的技术发展不会止于当前，更多相关技术人才将会投身到PLC在各个领域中的应用研究中来，从而为我国的电气化事业做一份绵薄之力。
参考文献
[1] 李立君，刘晓利.基于PLC 与TDC 的热带钢轧机综合控制系统设计[J].科技信息2011，11：110-111
[2] 席勇. PLC控制技术在现代轧机系统中的应用[J].电气应用2005，24（6）：22-24
[3] 白乃平.基于S7 - 300PLC 的轧机控制系统设计[J].科技传播，2009，03：15