淺析PLC技術(shù)在機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用

【摘 要】旨在討論P(yáng)LC相比于繼電器在機(jī)電設(shè)備使用中的優(yōu)越性，結(jié)合實(shí)際，列舉了PLC在機(jī)電設(shè)備中的典型應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】PLC；繼電器；優(yōu)點(diǎn)；應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，PLC裝置已超出邏輯控制范圍，已經(jīng)成為了一種專門為工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子書裝置，已被廣泛應(yīng)用在鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車等各個(gè)行業(yè)。目前，大部分機(jī)電設(shè)備都是采用PLC技術(shù)來(lái)作為集中自動(dòng)控制，該技術(shù)不但可以在大幅度提供的生產(chǎn)效率的，也可以為機(jī)電設(shè)備的故障診斷帶來(lái)了極大方便。

1.PLC的優(yōu)越性

PLC采用可編程的存儲(chǔ)器阿里對(duì)內(nèi)部程序進(jìn)行存儲(chǔ)，其所執(zhí)行的指令為面向用戶的，主要包括邏輯運(yùn)算、定時(shí)計(jì)數(shù)、順序控制、算術(shù)操作等。此外，PLC具有數(shù)字或者模擬輸入/輸出接口，且驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)大可以通過(guò)這些通道來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)各類機(jī)械或者生產(chǎn)過(guò)程的控制。

PLC是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)。由于PLC采用模塊化的組合結(jié)構(gòu)，在增加系統(tǒng)組合靈便性的同時(shí)，也極大的體現(xiàn)出了其強(qiáng)大的抗干擾能力、運(yùn)行的高可靠性、簡(jiǎn)易的編程語(yǔ)言、良好的在線修改等特點(diǎn)，目前已被廣泛的應(yīng)用于各行各業(yè)的發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)、污水處理站、廢水處理站等的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。近年，隨著化工、煤礦等所使用設(shè)備現(xiàn)代化程度不斷的提高發(fā)展，傳統(tǒng)的繼電器控制已越來(lái)越多的被PLC所代替，并取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

2.PLC在機(jī)電中的應(yīng)用舉例

2.1 煤礦絞車以PLC取代繼電器

某絞車工藝要求為：（1）信號(hào)工在5秒內(nèi)若對(duì)信號(hào)開關(guān)按一次，就下放絞車，若按兩次信號(hào)開關(guān)，就提升絞車，此外兩信號(hào)間能形成互鎖。（2）絞車的電機(jī)轉(zhuǎn)速為960r/min，采用相應(yīng)的傳感器測(cè)出電機(jī)轉(zhuǎn)速，并把其顯示出來(lái)，同時(shí)，在電機(jī)轉(zhuǎn)速超過(guò)預(yù)定值時(shí)，輸出信號(hào)進(jìn)行報(bào)警。

該套設(shè)備采用PLC技術(shù)來(lái)完成控制，可編程邏輯控制器PLC可以選用北京凱迪恩公司所生產(chǎn)的高品質(zhì)KDN—K3系列PLC，該系列所使用的編程軟件Easyprog采用IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)，較容易學(xué)習(xí)與上手。針對(duì)這種對(duì)測(cè)速要求不高的工況，在電機(jī)軸引出的一個(gè)感應(yīng)板后，在使用一個(gè)接近開關(guān)傳感器來(lái)對(duì)其進(jìn)行測(cè)量即可實(shí)現(xiàn)測(cè)速的功能。由于絞車電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為960r/min，通過(guò)理論計(jì)算可知：接近開關(guān)傳感器兩次間的感應(yīng)周期為67ms，該周期比PLC的循環(huán)掃描周期大的多，因此普通的輸入點(diǎn)即可完成相應(yīng)的功能而不必采用高數(shù)計(jì)數(shù)。由于文體顯示器可以與PLC進(jìn)行通訊，并且其具有編程靈活，連接方便，價(jià)格合理等特點(diǎn)，綜合考慮決定選用文體顯示器對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行顯示，對(duì)于文本顯示器選用國(guó)產(chǎn)的天津羅升所生產(chǎn)的TP220文本顯示器。

對(duì)于通訊協(xié)議的選擇，KDN—K3系列PLC通訊協(xié)議為各類文本顯示器都能支持Modbus RTU協(xié)議。文本顯示器編輯軟件在KDN—K3系列PLC新推出不久，還沒有列出該P(yáng)LC，因此在編輯文本顯示器選用PLC時(shí)，應(yīng)當(dāng)選用支持Modhus RTU協(xié)議的PLC，這樣就能實(shí)現(xiàn)協(xié)議的統(tǒng)一。在TP220編程軟件中選中可以支持Modbus RTU協(xié)議的Schneider NEZA系列PLC，然后對(duì)波特率、數(shù)據(jù)位等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。

由于在TD220中的Modbus RTU協(xié)議只允許訪問中間繼電器區(qū)及中間保持寄存器區(qū)，因此在使用寄存器是銀注意對(duì)寄存器的分配。此外，對(duì)于KDN—K3系列的PLC，TD220可對(duì)M區(qū)和V區(qū)進(jìn)行訪問。

分配I/O點(diǎn)：I0.0、I0.1、IO.2、I0.3分別為軸上計(jì)數(shù)接近開關(guān)、啟動(dòng)按鈕信號(hào)開關(guān)、急停按鈕開關(guān)、停止按鈕開關(guān)；O1.0、O1.1、O1.2分別為絞車上升線圈、絞車下降線圈、報(bào)警指示燈。

2.2 井下風(fēng)門實(shí)現(xiàn)自動(dòng)啟閉

目前，井下所使用的風(fēng)門大部分都是由人操作實(shí)現(xiàn)開啟與關(guān)閉的。由于壓力差的存在，導(dǎo)致門兩側(cè)的負(fù)壓較大，就需要較大的操作力來(lái)開啟風(fēng)門，不僅開啟、關(guān)閉不方便，而且風(fēng)門也會(huì)極易受到損壞。針對(duì)井下風(fēng)門的特殊結(jié)構(gòu)，可使用激光、超聲波等傳感器對(duì)來(lái)往的車輛進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)采集控制信號(hào)，采用可編程控制器PLC做為整個(gè)系統(tǒng)的主控，對(duì)采集的信號(hào)處理后發(fā)出控制信號(hào)給相應(yīng)的電磁閥，實(shí)現(xiàn)對(duì)井下風(fēng)門的自動(dòng)開啟與關(guān)閉操作，從而達(dá)到保障車輛和行人的安全，節(jié)省勞動(dòng)力的目的。由于風(fēng)門兩側(cè)的空氣存在有一定的壓差，以及風(fēng)門的面積有較大，因此通常風(fēng)門的開啟壓力就會(huì)比較大。然而，當(dāng)風(fēng)門已有比較小的開啟時(shí)，開啟壓力就會(huì)急減到較小的數(shù)值。所以先開窗口然后開門為該項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵。通過(guò)以上分析，決定在風(fēng)門上設(shè)置一個(gè)窗口，在打開窗口后，減小風(fēng)門內(nèi)外兩側(cè)的壓差，可有效的減小開啟機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度，以及增強(qiáng)汽缸的操作力。

該技術(shù)的工作原理：在需要開啟井下風(fēng)門的時(shí)，PLC把控制信號(hào)傳送給二位五通雙控電磁閥，此時(shí)電磁閥運(yùn)動(dòng)到相應(yīng)位置實(shí)現(xiàn)供氣，汽缸的活塞將會(huì)帶動(dòng)行走部分實(shí)現(xiàn)向外運(yùn)動(dòng)，而隨即打開風(fēng)門上所設(shè)置的用于減小開啟壓力的窗口。若將開啟角度設(shè)置成25°，當(dāng)小窗開啟到同風(fēng)門的夾角成25°時(shí)，小窗就會(huì)被固定銷擋住而無(wú)法繼續(xù)打開，但是行走支點(diǎn)卻會(huì)繼續(xù)向前移動(dòng)來(lái)帶動(dòng)風(fēng)門開啟。當(dāng)風(fēng)門的開啟角度達(dá)到直角時(shí)，操作動(dòng)作就會(huì)自動(dòng)停止，車輛與行人即可通行。當(dāng)風(fēng)門需要關(guān)閉時(shí)，PLC將會(huì)把相反的控制信號(hào)傳送給二位五通雙控電磁閥，使其換向來(lái)控制壓氣進(jìn)入汽缸的另一端，此時(shí)汽缸的活塞就會(huì)帶動(dòng)行走部分移動(dòng)返回，在關(guān)嚴(yán)小窗后，然后在帶動(dòng)風(fēng)門運(yùn)動(dòng)，直到風(fēng)門被完全關(guān)嚴(yán)。

3.結(jié)語(yǔ)

機(jī)電設(shè)備采用PLC進(jìn)行控制的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的，其可避免許多無(wú)意義的工作，提高機(jī)電設(shè)備維修的效率，運(yùn)行安全可靠，能夠較好的效果。同時(shí)，由于采用目前控制領(lǐng)域先進(jìn)通用的PLC控制器進(jìn)行控制，系統(tǒng)的軟硬件部分可形成模塊化結(jié)構(gòu)，比較便于擴(kuò)展。參考文獻(xiàn)

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