電氣自動化設(shè)備中PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用研究

王文魁

[摘? ? 要 ]PLC自動控制系統(tǒng)主要依托現(xiàn)代化信息技術(shù)而產(chǎn)生的，因此將其充分應(yīng)用于電氣自動化設(shè)備中，不僅能顯著改善傳統(tǒng)自動化控制系統(tǒng)存在的諸多問題，而且還能夠在運行與調(diào)試過程中發(fā)揮舉足輕重的作用。本文主要分析電氣自動化設(shè)備中PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞]電氣自動化;PLC控制系統(tǒng);應(yīng)用

[中圖分類號]TP273 [文獻標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）08–00–03

Application of PLC Control System in Electrical Automation Equipment

Wang Wen-kui

[Abstract]PLC automatic control system is mainly based on modern information technology， so its full application in electrical automation equipment can not only significantly improve many problems existing in traditional automatic control system， but also play a light role in operation and debugging. This paper mainly analyzes the application of PLC control system in electrical automation equipment.

[Keywords]electrical automation; PLC control system; application

PLC控制系統(tǒng)，最早被應(yīng)用在汽車生產(chǎn)之中，可以算作是微型處理器，為提升汽車產(chǎn)量與新生產(chǎn)設(shè)備研究水平中奠定了重要基礎(chǔ)。當(dāng)前，該控制系統(tǒng)愈來愈成熟，在很多領(lǐng)域都得到了充分運用。

1 PLC控制系統(tǒng)概述

1.1 PLC控制系統(tǒng)含義

PLC控制系統(tǒng)，即專門為工業(yè)生產(chǎn)而設(shè)計的可編程序控制器，采用可編程存儲器進行控制，通常也稱之為一種基于數(shù)字運算操作的電子裝置。PLC控制系統(tǒng)在整個工業(yè)控制中處于核心地位，主要通過對原繼電器控制原理進行模仿而發(fā)展來的。PLC控制系統(tǒng)本身具有一定開放性，可以對計算機控制、數(shù)字通信、智能傳感等進行充分利用，因此在當(dāng)代電氣自動化設(shè)備中處于顯著地位。

1.2 PLC控制器特點

具體而言，PLC控制器具有性價比較高的特點。在整個控制器內(nèi)部，能夠為用戶提供可以大量使用的編程元件，這些元件的控制功能比較強并可以比較容易地實現(xiàn)分散控制和集中管理;抗干擾能力強。將PLC控制器進行有效利用，只可以通過少數(shù)輸入/輸出相關(guān)硬件元件就能促進系統(tǒng)的良好運行，使得觸點接觸不良的故障問題得到迎刃而解;編程簡單。PLC系統(tǒng)具有開發(fā)周期短且使用便捷等特征，該系統(tǒng)可以不利用計算機知識就可以容易實現(xiàn)，調(diào)試安裝也非常容易，使得實際應(yīng)用工作量得到大大降低。

2 電氣自動化設(shè)備中PLC控制系統(tǒng)特征

2.1 效率較高

在電氣自動化設(shè)備中，PLC系統(tǒng)使用繼電器作為核心結(jié)構(gòu)，該設(shè)備屬于電控制器件。相較于傳統(tǒng)設(shè)備，該繼電器結(jié)構(gòu)可以不通過導(dǎo)線進行工作。如繼電器在工作時，既可以完全不考慮結(jié)構(gòu)中節(jié)點的變位時間也可以將返回系數(shù)一概忽略，促使數(shù)據(jù)處理變得更加簡單，因此系統(tǒng)應(yīng)用效率自然較高。

2.2 操作便捷

將PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用在電氣自動化設(shè)備中，監(jiān)測控制人員時，可以遵循系統(tǒng)傳遞出的簡易指令進行操作，既使得工作人員操作難度大大降低又確保設(shè)備能夠正常運行，促使控制人員的工作效率得到大大提高。

2.3 安全性更高

PLC控制系統(tǒng)一旦運用在電氣自動化設(shè)備中，可以使設(shè)備對抗外界干擾的能力得到迅速提升。如設(shè)備在某些情形下不得不在復(fù)雜工作環(huán)境進行運作，即便這樣設(shè)備也能夠不受到任何外界干擾，使得設(shè)備的可靠性與安全性得到顯著提高。

3 電氣自動化設(shè)備中PLC控制系統(tǒng)的具體應(yīng)用

3.1 在順序控制中的應(yīng)用

相較于傳統(tǒng)生產(chǎn)設(shè)備，電氣自動化設(shè)備勢必會增加一定的生產(chǎn)成本壓力，因為在運行期間消耗的電力資源較多。但是，將PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用在電氣自動化設(shè)備中，不但可充分改善耗電量較大的問題，還可以有效控制設(shè)備開關(guān)量從而避免不必要的電力浪費。

首先，現(xiàn)代企業(yè)在實際生產(chǎn)活動中，將PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用于電氣自動化設(shè)備中，很容易就實現(xiàn)在整個生產(chǎn)過程中對電氣自動化設(shè)備的單向性控制。在此基礎(chǔ)上，還使得設(shè)備自我控制能力得到顯著提高且資源消耗量得到大大降低，促使電氣自動化設(shè)備能夠在更復(fù)雜的控制任務(wù)中實現(xiàn)運行目的，從而有效提高設(shè)備的控制效率。

然后，將系統(tǒng)應(yīng)用在工程實踐領(lǐng)域中，可以將開關(guān)量作為主要控制對象。然后對繼電器的控制元件進行一定改進，使控制靈敏性得以顯著提高并使自動控制體現(xiàn)出順序性，最大限度地避免傳統(tǒng)控制方式中控制順序混亂、控制質(zhì)量差等問題。例如，可以將PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用在人機接遠程站點和主站層之間，可以先優(yōu)化現(xiàn)場傳感器的站點控制，之后對設(shè)備運行通過PLC控制盒進行有效自動化控制，這樣設(shè)備運行效率就可以得到顯著提升。

3.2 在閉環(huán)控制中的應(yīng)用

在電氣自動化設(shè)備中應(yīng)用PLC控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對設(shè)備的閉環(huán)控制。

如在所有泵類控制系統(tǒng)中，電機有旁手動啟動、自動啟動、現(xiàn)場控制箱啟動等多種啟動方式，而應(yīng)用PLC控制系統(tǒng)可以進行有效干預(yù)。在上述情形下，設(shè)備可以充分依據(jù)泵的實際工作情況合理選擇出最佳控制方法，這樣既保證泵電機穩(wěn)定性的運行狀態(tài)又可以使得系統(tǒng)生產(chǎn)效率得到較大控制，同時也能簡化控制動作各項操作。

3.3 在開關(guān)量控制中的應(yīng)用

對于傳統(tǒng)電氣自動化設(shè)備而言，在執(zhí)行控制動作時經(jīng)常使用磁性繼電器。然而，這種控制方法操作比較復(fù)雜，而且還涉及控制系統(tǒng)中的很多觸點，很容易對系統(tǒng)的安全性與可靠性產(chǎn)生極大不良影響。而運用PLC控制系統(tǒng)，可以有效實現(xiàn)對開關(guān)量的控制。

如將軟繼電器裝置方式應(yīng)用在PLC控制系統(tǒng)中，從而實現(xiàn)對電氣自動化設(shè)備開關(guān)量的控制。這種方法既可以較大力度地優(yōu)化自動控制過程又可以顯著提高整個自動化設(shè)備操作系統(tǒng)的安全性，最終達到減少開關(guān)使用量的目的。如在電氣自動化設(shè)備中增加PLC控制系統(tǒng)，并將其應(yīng)用在工業(yè)運輸領(lǐng)域，在運輸機上裝設(shè)電動機，這樣運輸量就能得到較大程度的提高。同時，還可將相應(yīng)運輸機優(yōu)先開啟，對其他運輸機開啟指令進行操作時可以遵循預(yù)設(shè)順序完成。最后，在結(jié)束運輸任務(wù)后，將開關(guān)反向關(guān)閉，使得運輸效率在PLC控制技術(shù)下得到顯著提升。

3.4 在自動切換控制中的應(yīng)用

具體而言，PLC控制系統(tǒng)不僅能對電氣自動化設(shè)備實現(xiàn)自動投切操作功能，還可以針對其他相關(guān)控制要求在滿足設(shè)備運行期間具體工況的過程中，逐步使設(shè)備的綜合性能得到鞏固。

將自動投入裝置引入到PLC控制系統(tǒng)備用電源中，可以通過自動控制程序段實現(xiàn)自動切換控制的目的，也可以對設(shè)備正常運行狀態(tài)下的信號數(shù)據(jù)進行充分借鑒，在此基礎(chǔ)上提供備用電源啟動開關(guān)開閉動作的有效切換依據(jù)，從而使得PLC控制系統(tǒng)操作性能得到顯著性提升。

3.5 在制藥設(shè)備中的應(yīng)用

就我國制藥行業(yè)而言，在整個生產(chǎn)過程中，不僅對工藝流程要求非常嚴(yán)格而且還要求能夠有效控制車間工藝。因此，就可以充分發(fā)揮PLC控制系統(tǒng)的有效作用，使得其在整個制藥設(shè)備中靈活應(yīng)用。

①可以將該系統(tǒng)運用在藥品制胚過程中。利用該系統(tǒng)合理控制炮筒按照既定操作程序，并且調(diào)節(jié)注塑機模具在生產(chǎn)中的運行狀況，還可以對機械手取胚的前后運行情況進行相應(yīng)控制。經(jīng)過上述操作之后，就可以在模具中取出已經(jīng)制作完成好的瓶胚。②再利用該系統(tǒng)在進行吹瓶時促使瓶胚保持自動上吊環(huán)、自動焊接吊環(huán)等運行在軌道中，還可以對瓶胚在燈箱內(nèi)加熱的整個過程進行良好控制，一旦加熱好瓶胚之后，控制系統(tǒng)還可以將其在模具內(nèi)進行傳動后實現(xiàn)吹瓶操作。在接下來的配藥過程中，該系統(tǒng)還可以對配藥機進行精準(zhǔn)控制，促使其能夠嚴(yán)格遵循藥方實現(xiàn)整個取藥過程。該系統(tǒng)在當(dāng)前模塊化編程技術(shù)中運用的相當(dāng)廣泛，不僅可以使初始化過程變得極其簡化還可以提升整個運行的穩(wěn)定性。③在為藥瓶灌裝藥品時，該系統(tǒng)可以對所有實時參數(shù)通過事先設(shè)定的洗灌封機組進行有效監(jiān)視，促使整個灌裝液位控制在恒定范圍內(nèi)，對整個生產(chǎn)過程中的壓力以及溫度等實現(xiàn)全程閉環(huán)控制。然后進行滅菌，系統(tǒng)在這個環(huán)節(jié)中發(fā)揮出了最大優(yōu)點，通常使用水浴式濕熱滅菌的方式。雖然整個滅菌過程比較復(fù)雜，但是應(yīng)用該技術(shù)可以使相應(yīng)模塊得到最大化擴展，并促使外部模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，再對整個滅菌過程通過控制系統(tǒng)的邏輯進行計算，使得整個控制結(jié)果能夠有效測定整個過程曲線。④在對藥品檢漏與包裝環(huán)節(jié)，該控制系統(tǒng)先對執(zhí)行機構(gòu)施加一定壓力進行控制，而后采用光電感形成的光源信號檢測瓶子，假如瓶子質(zhì)量與相關(guān)要求不相符合就會被剔除掉。在最終的包裝環(huán)節(jié)中，技術(shù)工人還可以利用該控制系統(tǒng)實現(xiàn)自動化包裝技能，可以說在整個密封設(shè)備和排風(fēng)設(shè)備以及蠕動電機等方面完全實現(xiàn)了全封閉的操作，保證整個包裝環(huán)節(jié)能夠在潔凈舒適的環(huán)境中進行。

3.6 在供水中的應(yīng)用

在我國自來水廠的自動控制系統(tǒng)中，主要包括變頻恒壓供水控制與水源地水泵工作控制。而選擇PLC控制系統(tǒng)對整個操作實施有效監(jiān)控，可以充分發(fā)揮其作用。

①通過該系統(tǒng)對整個供水輸入量進行控制，在此基礎(chǔ)上有效把控其精度與可靠性。②有效檢測整個供水系統(tǒng)輸入狀態(tài)，在此基礎(chǔ)上計算從外界輸入的數(shù)據(jù)，再將相應(yīng)控制量進行輸出。接下來，變頻器作為重要后續(xù)控制單元，有效控制供水系統(tǒng)中的終端設(shè)備，然后使該設(shè)備的變頻器調(diào)速與多段調(diào)速等符合相關(guān)要求。③水泵就成為整個供水系統(tǒng)的重要執(zhí)行機構(gòu)，通過該系統(tǒng)中的變頻器對電動機的轉(zhuǎn)速進行精準(zhǔn)控制，通過控制來決定最后水流量的實際大小。如我國不同地區(qū)水資源并不相同，依據(jù)不同系統(tǒng)的控制功能要求，對部分城市的供水情況需要嚴(yán)格遵循可靠性與經(jīng)濟性進行充分考慮，某個地方人口較多就需要提供較大的用水量，某個地方地廣人稀所需用水量必然較少。同時，在我國大部分城市的供水系統(tǒng)中，有非常多的輸入端口和輸出端口，在實際控制過程中系統(tǒng)需要充分結(jié)合變頻器進行科學(xué)合理的設(shè)計。在實際應(yīng)用中，相關(guān)技術(shù)人員要根據(jù)實際情況選擇合適的軟件體系和硬件體系，并且在應(yīng)用PLC控制系統(tǒng)時采用的是全封閉模式。

3.7 在自動分揀生產(chǎn)線中的應(yīng)用

PLC控制系統(tǒng)還可以在整個自動分揀生產(chǎn)線中發(fā)揮重要作用，具體如下。

如自動分揀生產(chǎn)線基本上包括不帶復(fù)位的按下啟動按鈕、不帶復(fù)位的按下停止按鈕及帶復(fù)位的按下急停按鈕。在實際操作過程中，可以應(yīng)用該系統(tǒng)控制按鈕自動啟動，在指定位置將送料氣缸放置其中，再讓電磁閥通電，從而推出倉內(nèi)存放的相關(guān)零件，控制系統(tǒng)會在氣缸伸出至某個位置時控制電磁閥失電，這樣整個送料動作就順利完成。然后，控制系統(tǒng)通過皮帶啟動整個變頻器，通過有效檢測在皮帶上的顏色傳感器或金屬傳感器等，有效分開不同類型的零件;接下來，在固定槽內(nèi)一旦出現(xiàn)了非金屬零件時，控制系統(tǒng)還會控制相應(yīng)的氣缸將這些零件全部排出并推出來;最后，通過皮帶終端，所分解的金屬零件會順著終端到達最后的到位開關(guān)。這時，控制系統(tǒng)還會控制機械手進行上升，所上升的距離就是機械手的上限位，還可以控制機械手采用右移或下降操作對所需的金屬零件進行夾取，最后上升到上限位，順利完成對金屬零件的放置工作。當(dāng)一個零件被放置好之后，控制系統(tǒng)就會控制送料氣缸產(chǎn)生相應(yīng)動作，然后將下一個零件順利推出，進行相應(yīng)的循環(huán)動作。

4 結(jié)束語

傳統(tǒng)電氣自動化技術(shù)在效率上存在一定的問題，而PLC技術(shù)首先在配置上擁有可視化圖形界面，能夠通過觸摸屏簡化操作，為操縱員帶來了極大的便捷，通過能夠通過遠程監(jiān)控的方式，方便操縱員對現(xiàn)場的情況進行分析，本文通過分析PLC在實際工作中的應(yīng)用，將其與傳統(tǒng)自動化技術(shù)進行對比，突出了PLC的優(yōu)點，希望能夠?qū)嶋H工作過程起到促進作用。

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