PLC在通風(fēng)機(jī)自動(dòng)化變頻中的應(yīng)用

劉學(xué)軍 孫廣虎

【摘 要】PLC是一種能進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算和操縱的技術(shù)，它的組成模塊有計(jì)算機(jī)技術(shù)、自控技術(shù)、通信技術(shù)等，它不僅操作簡單，抗干擾能力強(qiáng)，而且功能豐富。隨著 PLC技術(shù)的逐漸完善和普遍應(yīng)用， PLC技術(shù)的發(fā)展與工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展愈發(fā)密不可分，對PLC技術(shù)進(jìn)行更加深入的研討，對工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展有著十分重要的意義。

【Abstract】PLC is a kind of technology that can carry out digital operation and manipulation. Its components include computer technology， automatic control technology， communication technology， and so on. It is not only simple to operate， has strong anti-interference ability， but also rich in functions. With the gradual improvement and widespread application of PLC technology， the development of PLC technology and the development of industrial automation are increasingly inseparable. Making a more in-depth discussion on the PLC technology is of great significance to the development of industrial automation.

【關(guān)鍵詞】PLC；通風(fēng)機(jī)；自動(dòng)化變頻；應(yīng)用

【Keywords】 PLC； ventilator； automatic frequency conversion； application

【中圖分類號】TP342 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2019）02-0186-02

1 引言

鋼鐵作為人類生產(chǎn)生活使用最為廣泛的金屬材料，其延展性高，導(dǎo)熱性好，且資源豐富，成本較低，號稱工業(yè)的糧食，適用于大范圍的生產(chǎn)，在社會(huì)生產(chǎn)生活的各個(gè)部分都有十分普遍的應(yīng)用，是一項(xiàng)必不可少的根本工業(yè)品。鋼鐵工業(yè)是一項(xiàng)十分重要的基礎(chǔ)部門，是發(fā)展經(jīng)濟(jì)與國防建設(shè)的物質(zhì)基礎(chǔ)，是我國國民經(jīng)濟(jì)技術(shù)改造必不可少的條件。同時(shí)，鋼鐵工業(yè)的發(fā)展其他工業(yè)部門的發(fā)展有著十分密切的關(guān)系，這就奠定了鋼鐵工業(yè)的重要地位，許多國家都把鋼鐵工業(yè)的發(fā)展放在十分重要的位置，且協(xié)調(diào)其發(fā)展與各其他經(jīng)濟(jì)部門的發(fā)展，維持著健康的比重關(guān)系。而在當(dāng)今的鋼鐵行業(yè)中， PLC是其中的一種具有代表性的自動(dòng)化技術(shù)，由于 PLC可以自動(dòng)編程，所以可以在現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)中，對應(yīng)鋼鐵冶煉的需求，研發(fā)可以自動(dòng)化的程序，從而使生產(chǎn)鋼鐵時(shí)能做到有自動(dòng)編程，從而達(dá)到可以自動(dòng)化生產(chǎn)鋼鐵的水平。在冶金過程中，其也直接關(guān)聯(lián)到鋼鐵生產(chǎn)是否安全。

2 PLC概述

PLC，一般指可編程邏輯控制器，是特地為在工業(yè)條件下使用而研發(fā)的能進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)。它使用的存儲(chǔ)器是可編程的，能夠在其內(nèi)部存儲(chǔ)中執(zhí)行運(yùn)算、控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)等相關(guān)操作的指示，利用數(shù)字或模擬的輸入輸出來操控各個(gè)類型的機(jī)器設(shè)備或生產(chǎn)過程。

簡單來說，PLC就像人類的大腦一樣，可以與電腦的CPU相提并論。有了PLC技術(shù)，人們就能“自由自在 ”地操控所要控制的機(jī)器，不用再像以前一樣采用繼電器控制——若想實(shí)現(xiàn)某個(gè)功能就得不停地改換線路， 極不方便，且極易出錯(cuò)，特別是用在大型控制上，既浪費(fèi)時(shí)間，效果又差[1]。PLC主要靠內(nèi)部的邏輯改變進(jìn)而控制外部設(shè)備，這一過程當(dāng)然也離不開繼電器作用的發(fā)揮，總得來說，其大大降低了改線幾率，節(jié)約了成本[2]。

新產(chǎn)品的誕生基本都是為了方便人們的生活， PLC的產(chǎn)生就源于美國工業(yè)發(fā)展對生產(chǎn)技術(shù)的要求，1960年后，美國一公司在對工廠的生產(chǎn)線進(jìn)行修整時(shí)發(fā)覺，要對一些電器的控制系統(tǒng)進(jìn)行修改是很困難的，其占地面積大、噪聲也不小、維護(hù)起來更是不方便，甚至連可靠性都不佳。于是在1969年，誕生了第一臺(tái)可編程控制器，隨后立刻就在該公司進(jìn)行試用，結(jié)果效果十分顯著。后來各國也爭先恐后地研發(fā)可編程控制器，我國自然也不例外。1974年，我國開始研制可編程控制器； 1977年，我國在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域推廣PLC。 起初只是想替代機(jī)械開關(guān)這一裝置。 然而，自從1968年以來，PLC的功能就漸漸地取代了繼電器控制板，如今的PLC還有更多的功能，其現(xiàn)在不僅用于單一的過程控制而且已經(jīng)推廣到整個(gè)系統(tǒng)的操縱和監(jiān)測。 20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)了微處理器，人們很快將二者結(jié)合起來，使其又增添了其他如運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送等功能，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)具有計(jì)算機(jī)特點(diǎn)的工業(yè)控制設(shè)備。

當(dāng)前，PLC在世界上已普遍應(yīng)用于輕工業(yè)、重工業(yè)、環(huán)保、文化娛樂等各個(gè)行業(yè)。 使用情況有如下幾類：

第一，模擬量控制。工業(yè)生產(chǎn)的過程中，有許多變量，如氣溫、壓力、速度等，因此就需要進(jìn)行預(yù)先模擬。為了處理這些變量，就要實(shí)現(xiàn)虛擬量和真實(shí)量之間的互相轉(zhuǎn)換。所以PLC設(shè)備就會(huì)帶有相應(yīng)的轉(zhuǎn)換模塊，使其可用于模擬控制。

第二，運(yùn)動(dòng)控制。利用PLC技術(shù)，可以進(jìn)行圓周或直線運(yùn)動(dòng)的操控。它起初被用來進(jìn)行開關(guān)I/O部分連接位置的傳感和執(zhí)行，如今被用在專門的運(yùn)動(dòng)控制部分。只要能使用PLC的控制功能，大都也能使用運(yùn)動(dòng)控制的功能，該控制功能如今普遍用在各類機(jī)器、升降機(jī)、機(jī)床等場景。

第三，過程控制。過程控制是指對氣溫、壓力、速度等虛擬變量的控制。作為一臺(tái)真正具有計(jì)算機(jī)特點(diǎn)的工業(yè)控制設(shè)備，PLC能依靠編程各式各樣的控制算法程序，達(dá)到閉環(huán)控制的結(jié)果。一般的閉環(huán)控制使用較多的是PID調(diào)節(jié)方法。較大的PLC都以PID為組成部分，現(xiàn)今許多微型PLC控制器也已經(jīng)有了此部分。 PID處理一般是運(yùn)行專用的PID子程序。這一作用在冶金、化工等工業(yè)場景有非常普遍的使用。

第四，數(shù)據(jù)處理。目前的PLC控制器具有數(shù)學(xué)計(jì)算（矩陣、函數(shù)、邏輯等）、數(shù)據(jù)的傳送、轉(zhuǎn)換，進(jìn)行位操作等， 可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以通過與存于存儲(chǔ)器中的參考值進(jìn)行比較來完成相應(yīng)的控制操縱，也可以傳送到別的智能設(shè)備上，抑或?qū)⑺鼈兇蛴≈瞥杀砀?。一般只有大型控制系統(tǒng)會(huì)需要數(shù)據(jù)處理這一功能，如石油化工企業(yè)的大型裝置控制系統(tǒng)；還有一些過程控制，如造紙、食品工業(yè)中的控制系統(tǒng)。

第五，通信及聯(lián)網(wǎng)。PLC通信包括PLC內(nèi)部的相互通信及PLC與其他智能裝置間的通信。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的日益成熟，其控制功能也越發(fā)強(qiáng)大，工廠自動(dòng)化也隨之迅猛發(fā)展，各PLC控制器的廠商都非?？粗豍LC的通信功能，爭相發(fā)布各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。最近出產(chǎn)的PLC控制器都有通信的接口，使通信十分便利。

3 通風(fēng)機(jī)自動(dòng)化變頻

通風(fēng)機(jī)的工作原理與透平壓縮機(jī)基本相同，只是由于氣體流速較低，壓力變化不大，一般不需要考慮氣體比容的變化，即把氣體作為不可壓縮流體處理；因此，需要人為輸入機(jī)械能來提高氣體的壓力并排送氣體。當(dāng)代的通風(fēng)機(jī)普遍用于建筑、冶金等工程的通風(fēng)、排塵和冷卻，也可用于家用及空氣調(diào)節(jié)，還有農(nóng)作五谷的烘干和選送等。

變頻器（Variable-frequency Drive，VFD）是一種電力控制裝置，它應(yīng)用了變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，它可以改變電機(jī)工作的交流電源頻率，以此來控制交流電動(dòng)機(jī)。變頻器靠自身IGBT的連接斷開來調(diào)節(jié)輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)電機(jī)的現(xiàn)實(shí)需求來供給其所需的電源電壓，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源、調(diào)節(jié)速度的目的，另外，變頻器還有眾多的保障功能，如常見的過載保護(hù)等，而且它是自動(dòng)控制的，只需要事先設(shè)置好參數(shù)即可。

通過PLC技術(shù)能達(dá)到通風(fēng)機(jī)等各設(shè)備的自動(dòng)化，從而有利于大幅度降低工作過程中存在的風(fēng)險(xiǎn)，人們僅需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，就可以實(shí)現(xiàn)對各設(shè)備的控制，而某些原本需要操控的工作，如在加熱過程中加入其他溶劑等，現(xiàn)在可直接實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。同時(shí)，該技術(shù)還可以集中控制和監(jiān)測通風(fēng)機(jī)及其設(shè)備，達(dá)到多種功能一鍵操作和通風(fēng)機(jī)房的無人值守，促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速、高效發(fā)展。

4 PLC技術(shù)在通風(fēng)機(jī)自動(dòng)化變頻中的應(yīng)用

在通風(fēng)機(jī)中應(yīng)用PLC技術(shù)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化變頻，通過提前編好的代碼，進(jìn)行控制和操作，指導(dǎo)通風(fēng)機(jī)的正常切換和故障的快速識別以及解決[3]；同時(shí)還能進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和測試，自行建立數(shù)據(jù)庫，制出直觀曲線，當(dāng)有故障發(fā)生時(shí)，即利用已有數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷，對毀滅性的問題事先發(fā)出警報(bào)，進(jìn)行操控，確保通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行更加安全可靠。 將PLC技術(shù)應(yīng)用于鋼鐵行業(yè)，不單能更好地調(diào)節(jié)各個(gè)過程的速度，使之能更有效地保障多進(jìn)程的機(jī)械速度，而且機(jī)械控制又可以更好地提供一個(gè)安全有效的方式模擬，可以更加有利地促進(jìn)鋼鐵工業(yè)的安全生產(chǎn)，所以在冶金工業(yè)中，PLC控制是不可或缺的。

5 結(jié)語

PLC在通風(fēng)機(jī)自動(dòng)化變頻中的應(yīng)用表明了我們正在向以代碼作為“腦袋”的人工智能時(shí)代邁進(jìn)，將通過PLC等其他相關(guān)技術(shù)編寫的代碼，應(yīng)用于相關(guān)設(shè)備，有利于實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化，保障人們的生活水平，可以說是在工業(yè)自動(dòng)化道路上邁出了一大步，提高了生產(chǎn)效率以及現(xiàn)代化管理水平，帶來了良好的社會(huì)效益。

【參考文獻(xiàn)】

【1】廖常初.PLC基礎(chǔ)應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

【2】廖常初.西門子工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)組態(tài)編程與故障診斷[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2009.

【3】張林明.自動(dòng)化技術(shù)在鋼鐵冶金行業(yè)的應(yīng)用及未來發(fā)展[J].技術(shù)應(yīng)用，2017（10）：22.