摘要：本文介紹了Quantum系列PLC在冶金工業過程控制中的特點，說明了Quantum系列PLC廣泛的適應性，功能和安全的高可靠性，硬件和使用軟件的開放性，高智能自動化控制水平，提高了生產效率和過程控制質量，極大程度上減輕了操作人員勞動強度。
關鍵詞：Quantum系列PLC 硬件結構 編程軟件 過程控制
     一. 概述
     本人有幸參加了安鋼2800 m3高爐建設工程中電氣設備安裝和施工驗收，通過幾個月的實踐學習和研究，我對該工程的基礎自動化的配置和特性有了一定的認識。
    該工程基礎自動化包括電氣傳動自動化和儀表自動化，其主要功能是對生產過程進行數據采集、順序控制、連續控制和監控操作等。操作人員通過HMI(人機接口)進行人機對話，修改過程參量和改變設備的運行狀態，監視整個生產過程。
    本工程基礎自動化系統由PLC控制器、HMI人機界面、控制軟件及其相關的環形以太網絡組成，同時提供了與進程計算機系統，實現安鋼一期2200 m3高爐系統，2800 m3系統和基礎自動化控制系統的網絡接口。基礎自動化系統的操作方式分為：
1)過程計算機設定方式
2)基礎自動化全自動方式
3)基礎自動化手動方式
4)機旁手動方式
    安鋼兩座高爐的工程基礎自動化系統采用施耐德電氣公司Modicon Quantum系列PLC控制系統、100M Modbus TCP/IP工業以太網，采用環形冗余方式，通訊介質采用單模光纖，增加了整個網絡的安全性，可靠性及網絡的速度，同時使得大高爐區具有整體有機的網絡結構。
    二. 控制系統的構成
1.硬件組成
    本次選用的PLC數字量輸入模塊型號為140 DDI 353 00，配電電壓為DC24V，輸入點數為32，每組點數為8個，其運行電壓為15.0 …30Vdc，數字量輸出模塊型號為140 DDO 353 00，配電電壓為DC24V，輸出點數為32，每組點數為8個，運行電壓為15.0 …30Vdc。該輸出模塊直接驅動直流繼電器線圈，利用繼電器接點和線圈實PLC與外部電路隔離的模式，從而減少外部故障波及系統內部，便于維護和檢修。模擬量輸入模塊型號為140 ACI 040 00,輸入信號為4-20mA DC,輸入點數為16個, 模擬量輸出模塊型號為140 ACO 130 00,輸出信號為4-20mA DC,輸入點數為8個。
2.I/O結構簡介
    Quantum自動化系列提供了一個高度靈活的結構，確保性能價格比高。Quantum I/O能用于三種主要結構以滿足控制系統要求：本地I/O，分布式I/O及遠程I/O。無論你的要求是改進空間利用或減少安裝費用或高的性能或與HMI和主機的連通性，都能從Quantum I/O中找到一種符合要求的結構。PLC的另一新特點是能定義輸出模塊的故障狀態。
1)本地I/O結構：
本地I/O能夠與CPU和電源裝在一個底板上，最少有一個，最多有14個I/O。在本地I/O結構中，最小的系統包括一個電源模塊，一個CPU模塊以及所需的若干個I/O模塊。本地I/O配置規則：
a.底板可用的模塊槽數(2,3,4,6,10,16共6種)。
b.適用于已裝入的模塊的電源容量。
c.可使用的尋址字以組態模塊。
d.有效的可選模塊槽位。
2)分布式I/O結構：
    該結構的高性能價格比和靈活的解決辦法適用于I/O信號分布在較大區域的應用。該結構是為在一個較大范圍內，點數較少，I/O分站較多的應用而設計的。分布式I/O系統配置規則，有五點必須考慮以確保分布I/O系統的有效組態：
a.主站末端和節點接口的正確安裝。
b.模塊安裝所需的槽位數。
c.模塊適用的電源。
d.足夠的尋址字以配置模塊。
e.敷設的電纜線路有足夠的強度。
3)遠程 I/O結構
    對于需要大量I/O的遠程安裝分站，需要具有極高的I/O性能。遠程I/O(RI/O)使用同軸電纜敷設線路，網絡距離可達4500米，如距離更長，則使用光纖敷設。遠程I/O系統配置規則，遠程I/O系統需考慮以下五個特性，以確保配置有效：
a.主站末端和分站末端適配器的正確安裝。
b.用于模塊安裝的底板槽位數。
c.安裝模塊適用的電源。
d.足夠的尋址字以配置模塊。
e.敷設的電纜線路有足夠的強度。
2.編程軟件
    Quantum自動化系列通常給用戶選用Unity Pro及Concept編程軟件包。Telemecanique Unity Pro及Telemecanique Concept符合IEC1131-3編程語言標準并支持5種IEC標準語言：梯形圖、順序功能表、功能塊圖、結構化文本和指令表
    每一種語言針對特定的用途都有一定的特點。梯形圖不僅對離散控制和聯鎖邏輯是極佳的，而且還具有把功能塊指令權載入在一級梯形圖內的能力。功能塊圖提供了一個有效的開發環境并特別適用于過程控制應用。結構化文本是一種類似于Basic或Pascal的語言，對復雜算法及數據處理是最好的解決辦法。指令表為優化編碼性能提供了一個環境，與匯編碼非常相似。
    三．感想和體會
    通過參與配合施工單位調試和逐項驗收，逐漸掌握Quantum系列PLC的構成，特性，功能及相關技術知識。該系列PLC產品以其卓越的品質和性能，為控制需求提供最恰當的解決辦法，在工業自動化控制系統和其它許多領域中發揮了越來越強大的作用。由于它提供的是可按控制要求配置的模塊化結構，因此Quantum控制器能夠對中型至大型控制系統進行配置，其堅固的結構能保證在最惡劣的環境下可靠工作，滿足最高性能的應用要求。Quantum系列PLC產品具有機體小型化，結構模塊化，擁有較強的存儲能力和I/O接口能力以及高可靠性和抗干擾性等優點，其為提高自動化智能控制水平，生產效率和質量，極大程度上減輕了操作人員的工作量做出巨大貢獻。
    Quantum系列PLC及其它系列PLC產品中包含多種規格和型號，其特性和功能不盡相同，要想達到自動化系統的理想、優化控制，必須較全面熟悉各種PLC的工作原理、功能特性。具體說來，我認為有如下幾點：
1.PLC的選型 它是系統設計的一個重要環節，我們設計人員需要根據不同使用場合、控制對象、工作環境、費用以及用戶的特殊要求綜合考慮，保證其在功能上滿足要求又經濟合理。
2.輸入/輸出(I/O)點數的估算 這其中包括數字量和模擬量輸入和輸出。根據不同工程的各電氣設備等的不同控制要求，對需要利用PLC進行控制的信號點進行估算是一項很重要的基礎工作。例如自動開關、接觸器、熱繼電器等的輔助觸點，選擇開關，限位開關等單個系統檢測點數，系統集中/機旁選擇開關以及其它控制設備的硬件聯鎖信號等。聯系到高爐及其配套的水站，鍋爐和汽輪鼓風機站等站控制設備設計，其工作狀態需輸入PLC進行監控。而整個系統中的電動閥門利用PLC進行控制的數字量輸入信號包括：集中控制/機旁操作信號，開閥、關閥和停止信號，閥門運行信號，閥門開到位和關到位信號，開閥過轉矩和關閥過轉矩信號及電氣故障信號。輸出信號包括開閥和關閥，開到位和關到位，過轉矩和電氣故障，并通過指示燈指示閥門各狀態。我認為能否做好這些輸入和輸出點的估算工作也決定于你對各電氣設備的控制要求和方式是否真正理解，且對下一步模塊的選用具有重要意義。
3. 輸入/輸出模塊的選擇 : 輸入模塊一般分為數字量和模擬量兩種。輸出模塊可分為交流數字量輸出、直流數字量輸出、模擬量電壓輸出、模擬量電流輸出等。Quantum系列PLC及其它類型PLC的數字量輸入/輸出模塊的電壓等級可根據現場設備與模塊之間的距離來選擇。當外部線路較長時，可選用AC或DC 220V/110V模塊；當外部線路較短、且控制設備相對集中時，可選用DC24V、DC48V模塊。
    總之，無論你的應用是怎樣的, 可使用任何IEC語言, 支持熱插拔, PLC運行時也可方便更換模塊,可自由擴展的機架, 靈活的系統升級,還有靈活方便的接線,參數自動設定,優化的性能。任何最佳控制方案的都是綜合各種因素并加以全盤考慮的結果。隨著計算機科學技術的日新月異，Quantum自動化系列PLC也必將迅猛發展，其品種會更繁多，性能會更優越,它們將不斷改善和提高自動化系統控制水平，在今后許多工程項目中會繼續得到更廣泛的應用。