基于PLC技術小企業(yè)電氣控制系統(tǒng)設計研究

葉強

摘要：隨著我國科技不斷進步，自動化生產(chǎn)水平逐漸提高，以機床電氣控制作為基礎的自動化控制系統(tǒng)成為當前我國小型企業(yè)電氣控制應用當中一項熱點話題，PLC產(chǎn)品在應用方面的便捷性和強大的功能性，在未來的發(fā)展中擁有較好的前景。本文將針對PLC技術在小企業(yè)電氣控制系統(tǒng)當中的設計應用進行研究。

關鍵詞：PLC技術；小企業(yè)；電氣控制；系統(tǒng)設計

1.PLC技術定義、構成、功能分析

PLC技術也可以稱為可編程邏輯控制器，該項技術主要是通過利用微電腦技術為基礎，制造產(chǎn)生的通用型自動化控制設備，在設備當中使用可編程存儲器，能夠?qū)崿F(xiàn)對編寫程序的存儲，并且能夠利用邏輯計算、定時技術、順序控制技術和各種運算操作進行程序的執(zhí)行，進而通過數(shù)字和模擬方式對信號進行接收和輸出，實現(xiàn)對機械和生產(chǎn)過程的管控?？删幊踢壿嬁刂破鲝慕Y構方面進行分析，主要包括固定式和組合式這兩種類型，固定式由中央處理器、I/O模塊、內(nèi)存、電源和顯示器構成，這幾個部分構成一個不能被拆分的整體結構，所以叫做固定式可編程邏輯控制器。組合式則分別由中央處理器、內(nèi)存、I/O模塊、電源和機架通過組裝而成。在可編程邏輯控制器當中，中央處理器相當于中樞神經(jīng)部分，占據(jù)核心位置，在每套可編程邏輯處理器當中至少應該配備一個中央處理器，其作用是根據(jù)控制器給出的相應功能對使用程序給出的信號和數(shù)據(jù)進行接收和儲存，并且能夠使用掃描方式對輸入裝置發(fā)出的相應狀態(tài)和數(shù)據(jù)信息進行采集，并且能夠保存到臨時寄存器當中。在中央處理器的結構當中包括寄存器、控制模塊、運算器和控制狀態(tài)，其速度和內(nèi)存在可編程邏輯控制器當中發(fā)揮重要作用，直接影響數(shù)據(jù)處理速度和工作狀態(tài)。

可編程邏輯控制器的功能包括，針對執(zhí)行項目進行限時控制，根據(jù)提供的定時信息，對定時裝置進行設置，在運行過程中也可以進行調(diào)整和改動?？删幊踢壿嬁刂破鬟€可以實現(xiàn)條件控制，也就是通過邏輯運算指令進行相關設定，從而實現(xiàn)繼電器的串并聯(lián)等相關連接處理。同時，也能實現(xiàn)步行控制，在上一道工序完成之后，同步對移位寄存器進行設置。當前，一部分可編程邏輯控制器還能實現(xiàn)通信功能、遠程控制、模數(shù)及數(shù)模轉(zhuǎn)換功能，為自動化技術的全面應用提供有力條件。

2.PLC技術在小企業(yè)電氣系統(tǒng)控制方面系統(tǒng)控制的要求分析

2.1針對步進電機的運行控制分析

首先應對步電機的運行情況進行演示分析，通過PLC按鈕對其開關鍵進行控制。步進電機在系統(tǒng)啟動階段因為正向旋轉(zhuǎn)，七圈后會自動停止。相關參數(shù)應設置為，頻率800赫茲、電流1.5安培、驅(qū)動器細分為5，利用啟動按鈕和PLC的設置對步進電機進行啟動。

2.2針對小車往返的運行控制分析

小車的往返操作通常使用啟動按鈕、停止按鈕和熱保護繼電器三個部分進行設定和控制，在設置過程中應充分考慮延時現(xiàn)象，通過實驗得到準確數(shù)據(jù)，對參數(shù)進行相應的調(diào)整，實現(xiàn)小車的往返運行和循環(huán)效果。為了避免小車在運行過程中發(fā)生事故，應在電路設計階段安裝限位保護開關，通過手動操作強行讓小車停止運行，同時還應設定為小車自動停止3-5秒時向反方向運行。熱保護繼電器的設置電流為0.35A-0.4A。

2.3針對多段速的運行控制分析

利用演示變頻器對電機多段速運動情況進行設置和控制，利用PLC實現(xiàn)速度的自動切換功能，使用屏幕觸摸控制和PLC通訊技術實現(xiàn)變頻器多段速的實時控制，變頻器通常采用外部運行的方式，可以利用觸摸屏幕進行啟動和停止的相應控制。在啟動階段，第一段速的頻率應為15赫茲，運行五秒之后應自動轉(zhuǎn)換為第二段速，在第二段運行頻率設置為25赫茲，運行八秒鐘后切換為第三段速。在第三段運行設置頻率為50赫茲，直到第五段速保持運行狀態(tài)頻率不變。如果不出現(xiàn)系統(tǒng)故障、緊急停止或者斷電問題，通過編程能夠?qū)崿F(xiàn)對多段速運行的靈活設定和控制，如果中途有停止，則需重新啟動系統(tǒng)，就能開始重新運行。

3.小企業(yè)設備選型研究

3.1變頻器選型分析

變頻器通常安置在系統(tǒng)的電源和電極之間，通過對其變頻器相關參數(shù)進行調(diào)節(jié)，能夠?qū)崿F(xiàn)電源輸出頻率的更改，從而改變電動機轉(zhuǎn)速。變頻器的頻率改變方式通常采用的有兩種，PU模式和外部控制模式，PU模式是指通過對面板上的按鍵進行操控，對變頻器輸出頻率相關參數(shù)進行調(diào)整，外部控制模式則是通過對外部輸入的信號進行更改實現(xiàn)對變頻器輸出頻率的調(diào)整。這兩種方式在操作方面都非常靈活，所以在我國的工業(yè)領域和民用領域的電器使用及控制方面得到了廣泛的應用。同時，變頻器當中還包含有很多保護功能，例如針對過流的保護、過壓保護以及過載保護等。

3.2 步進電動機選型分析

步進電動機的使用可以實現(xiàn)電脈沖和角位移電動機的轉(zhuǎn)換。通過使用驅(qū)動電源，向步進電機發(fā)出具有一定規(guī)律的脈沖信號，每當有一個脈沖輸入到接收設備當中，步進電機就會向前移動一步，其中，步進電機角位移和脈沖數(shù)之間成正比關系，步進電機的轉(zhuǎn)速和脈沖頻率也成正比關系，繞組通電的方向決定了轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。

4.PLC技術小企業(yè)電氣控制系統(tǒng)設計方案

4.1系統(tǒng)設計思路

通過使用PLC進行步進電機的啟動與停止控制，當步進電機開始運行后，在正轉(zhuǎn)七圈后會自動停止。熱保護繼電器利用PLC進行小車的啟動和停止控制。假設小車在B點開始啟動，向A點運行，當小車到達A點之后，延時應該為三秒，然后小車將向B點返回，到達B點后自動停止，在到達B點后，小車的延時應達到五秒，同時繼續(xù)向前運行，通過循環(huán)往復實現(xiàn)系統(tǒng)設置要求。保護小車在超行程運行當中避免發(fā)生事故，需要在電路系統(tǒng)當中設定限位保護裝置，操作左、右限位都能實現(xiàn)使小車的運行停止，同時也在3-5秒后繼續(xù)向反方向運動。變頻器的開關控制由PLC執(zhí)行，針對速度能夠?qū)崿F(xiàn)自動切換，在五段速維持運行狀態(tài)。

4.2系統(tǒng)的參數(shù)設置

在對步進電機參數(shù)進行設計方面，其驅(qū)動器的細分為5；電流設置為1.5A；頻率800Hz。對變頻器參數(shù)進行設置需根據(jù)客戶的控制要求進行設定。

結束語：

我國小型企業(yè)通過利用PLC技術實現(xiàn)自動化系統(tǒng)控制，能夠有效提高企業(yè)自動化水平，縮減勞動力成本，為企業(yè)提高經(jīng)濟效益作出貢獻。通過加強對PLC技術的應用研究，能夠提高小型企業(yè)對自動化技術的掌握水平，提高生產(chǎn)效率，推動企業(yè)可持續(xù)化發(fā)展。

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（作者單位：江森自控日立萬寶空調(diào)（廣州）有限公司）