PLC自動(dòng)化在電氣控制中的應(yīng)用

周寶生

(蘇潤(rùn)實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司，江蘇 南通 226000)

1 PLC技術(shù)特征

PLC技術(shù)具有如下典型特征：一是結(jié)構(gòu)大型化或小型化。PLC編程控制器結(jié)構(gòu)有大型和小型之分，其中，小型 PLC功耗低、體積小、安裝簡(jiǎn)便，在電氣自動(dòng)化控制領(lǐng)域應(yīng)用廣泛；而大型PLC容量大、運(yùn)行效率高、功能更豐富多元，在實(shí)際應(yīng)用中，可依循設(shè)計(jì)需求選擇最佳型號(hào)，以滿(mǎn)足規(guī)?；?、智能化生產(chǎn)要求。二是操作簡(jiǎn)便。PLC編程控制器簡(jiǎn)單、直觀，可通過(guò)編程、編譯圖號(hào)直接表達(dá)，與繼電器電路系統(tǒng)具有相似性，因而更易被理解，編寫(xiě)方式也更易掌握，只需少量邏輯控制即可完成自動(dòng)化控制操作，因而在電氣控制領(lǐng)域具有深刻的應(yīng)用。三是抗干擾性強(qiáng)。PLC結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使其更適用于大規(guī)模集成電路系統(tǒng)，有助于電路系統(tǒng)內(nèi)部的高效管理，在電路系統(tǒng)工作中，PLC強(qiáng)大的抗干擾性能極大地增強(qiáng)了集成電路系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，提高了電流系統(tǒng)的故障診斷水平，對(duì)電氣設(shè)備、電路等進(jìn)行有效保護(hù)。如設(shè)備故障時(shí)可通過(guò)觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)連接遠(yuǎn)程PLC系統(tǒng)，通過(guò)其抗干擾能力解決復(fù)雜的電氣故障干擾問(wèn)題，提高編程軟件的應(yīng)用與自動(dòng)化操作水平。四是維護(hù)簡(jiǎn)便。PLC技術(shù)采用邏輯設(shè)計(jì)方法，替代了傳統(tǒng)的線(xiàn)接邏輯設(shè)計(jì)方法，因而應(yīng)用過(guò)程中可有效減少設(shè)備外形線(xiàn)，縮短了系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)間，提升了設(shè)計(jì)效率，為電氣系統(tǒng)后續(xù)運(yùn)行服務(wù)、系統(tǒng)程序編寫(xiě)的更改提供了技術(shù)支持，也有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，提高系統(tǒng)維護(hù)效率。

2 PLC自動(dòng)化在電氣控制中的具體應(yīng)用

2.1 順序控制應(yīng)用

在電氣控制領(lǐng)域，PLC的重要應(yīng)用之一是通過(guò)順序控制實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)聯(lián)鎖控制，其能夠強(qiáng)化繼電器硬件邏輯電路的順序，使電氣控制依循既定順序進(jìn)行運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)靈活化、高效化控制，提升系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、穩(wěn)定性。具體而言，基于PLC的順序控制編程方法很多，如起保停法、置位與復(fù)位、SCR指令等，設(shè)計(jì)過(guò)程主要是將某個(gè)生產(chǎn)過(guò)程依循其內(nèi)部狀態(tài)、執(zhí)行動(dòng)作時(shí)間上的先后順序分為若干階段，在輸入信號(hào)的作用下使各階段依循生產(chǎn)工藝預(yù)先設(shè)定的動(dòng)作自動(dòng)有序地執(zhí)行。為了實(shí)現(xiàn)順序控制，需要利用移位、比較、傳送指令相結(jié)合的方式輸入信號(hào)，雖然實(shí)現(xiàn)該目的的方法很多，但實(shí)踐顯示，指令的靈活運(yùn)用有助于簡(jiǎn)化順序控制的設(shè)計(jì)方案，減少程序?qū)LC中CPU的占用容量，有效縮減程序掃描周期，也便于后續(xù)工藝的修改，極大地提升了效率。值得注意的是，在順序控制過(guò)程中需要以定時(shí)器為中間控制環(huán)節(jié)，用以實(shí)現(xiàn)電氣控制系統(tǒng)的自動(dòng)化。通常而言，定時(shí)器設(shè)定值在編程過(guò)程中已經(jīng)設(shè)定，若被控對(duì)象的生產(chǎn)工藝變化，需重新設(shè)定參數(shù)。

2.2 開(kāi)關(guān)量控制應(yīng)用

傳統(tǒng)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)采用的是電磁接觸器控制方式，雖然此種繼電器較其它繼電器更簡(jiǎn)便省力，但極易引發(fā)觸電問(wèn)題，存在極大的安全風(fēng)險(xiǎn)，無(wú)益于電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性，加上電磁繼電器外接線(xiàn)較為復(fù)雜，導(dǎo)致安裝與后期運(yùn)行維護(hù)工作難度大。PLC技術(shù)的應(yīng)用打破了電磁繼電器的弊端，其通過(guò)虛擬繼電器成功解決了反應(yīng)時(shí)間、返回量等問(wèn)題，具有顯著的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。在開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)中，PLC可利用開(kāi)關(guān)量、開(kāi)關(guān)模塊輸出點(diǎn)取代原有開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)，以此規(guī)避傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)的弊端，提升系統(tǒng)開(kāi)關(guān)量控制效果。同時(shí)，PLC可實(shí)現(xiàn)工藝控制流程的有效編碼，強(qiáng)化控制系統(tǒng)的邏輯性，保障了多個(gè)及組合類(lèi)型的機(jī)床、生產(chǎn)線(xiàn)的有序啟停。

2.3 閉環(huán)控制應(yīng)用

在電氣自動(dòng)化控制過(guò)程中極易產(chǎn)生大量非固定量，為避免此類(lèi)問(wèn)題，需對(duì)非固定量進(jìn)行控制，以保障可編程儀器對(duì)模擬量的有效控制，而PLC技術(shù)的應(yīng)用可對(duì)閉環(huán)控制系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控，以及時(shí)解決電氣控制工程中存在的問(wèn)題。對(duì)于閉環(huán)控制而言，其啟動(dòng)方式包括3種，即自動(dòng)化啟動(dòng)、現(xiàn)場(chǎng)控制箱手動(dòng)啟動(dòng)、機(jī)旁屏手動(dòng)啟動(dòng)，泵機(jī)啟動(dòng)主要依賴(lài)于PLC自動(dòng)化啟動(dòng)，PLC還可依循泵機(jī)運(yùn)行情況加以調(diào)節(jié)；機(jī)旁屏手動(dòng)啟動(dòng)適用于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的開(kāi)關(guān)調(diào)試，需要操作人員結(jié)合泵機(jī)運(yùn)行時(shí)間加以調(diào)整，將泵機(jī)運(yùn)行時(shí)間控制在合理范圍內(nèi)，以防長(zhǎng)時(shí)間、高強(qiáng)度運(yùn)行導(dǎo)致設(shè)備受損，在機(jī)旁屏手動(dòng)啟動(dòng)時(shí)需將控制開(kāi)關(guān)調(diào)至手動(dòng)位置。當(dāng)前，電氣領(lǐng)域最廣泛的控制方式是將PLC與常規(guī)控制有機(jī)結(jié)合，以最大限度地保障泵機(jī)處于安全的回路中，避免PLC故障而影響泵機(jī)的安全運(yùn)行。PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)涉及電子調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)速測(cè)量、電液執(zhí)行等多個(gè)單元，負(fù)責(zé)保證調(diào)節(jié)器在電氣控制系統(tǒng)中的有效運(yùn)行，結(jié)合調(diào)制解調(diào)器運(yùn)行規(guī)律明確實(shí)際轉(zhuǎn)速要求，并完成實(shí)際操控。

2.4 其它應(yīng)用

除了順序控制應(yīng)用、開(kāi)關(guān)量控制應(yīng)用、閉環(huán)控制應(yīng)用，PLC在電氣控制其它領(lǐng)域也有諸多應(yīng)用：一是控制模擬量，在工業(yè)生產(chǎn)中會(huì)面臨諸多連續(xù)變化的物理量，如溫度、速度、流量、液位、壓力等，在PLC技術(shù)的支持下，此類(lèi)模擬量可由數(shù)字量間D/A轉(zhuǎn)換與A/D轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)，確保PLC對(duì)模擬量的分析和處理。二是分散、集中式控制應(yīng)用，在分散控制領(lǐng)域，各控制對(duì)象均需設(shè)置一臺(tái)PLC，通過(guò)其相互間的信號(hào)傳送產(chǎn)生內(nèi)部響應(yīng)指令或連鎖，也可由上位機(jī)利用數(shù)據(jù)通信總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)通信任務(wù)分散控制，生產(chǎn)線(xiàn)間有數(shù)據(jù)相連，每個(gè)控制對(duì)象均由其自身PLC系統(tǒng)控制，即使某一PLC停止運(yùn)行，也不會(huì)影響其它生產(chǎn)線(xiàn)的通信過(guò)程；而在集中式控制領(lǐng)域，生產(chǎn)系統(tǒng)多個(gè)設(shè)備均由一臺(tái)功能強(qiáng)大的PLC監(jiān)控，形成“中央集中式”的控制體系，各設(shè)備間連鎖、聯(lián)絡(luò)與運(yùn)行順序均由中央PLC統(tǒng)一調(diào)度完成，極大地降低了運(yùn)行成本，但若需要調(diào)整某個(gè)控制對(duì)象的程序，則需停止中央PLC運(yùn)行。三是運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用，PLC技術(shù)還可對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)、直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制，通過(guò)多軸位置控制模塊、可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)等模塊即可應(yīng)用于機(jī)器人、機(jī)械自動(dòng)化、電梯、機(jī)床等多個(gè)領(lǐng)域。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著電氣設(shè)備系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)間的增加，機(jī)械設(shè)備會(huì)受各種因素的影響、線(xiàn)路也會(huì)出現(xiàn)老化，這極易引發(fā)PLC控制或動(dòng)作執(zhí)行出錯(cuò)，導(dǎo)致指令難以傳達(dá)，終端系統(tǒng)運(yùn)行有誤。為了提高PLC技術(shù)在電氣控制中的應(yīng)用效果，必須進(jìn)一步完善PLC應(yīng)用的可靠性與安全性，以持續(xù)穩(wěn)步地提升電氣自動(dòng)化控制水平。