PLC技術(shù)在起重機(jī)械電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

白宇

(六安市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)中心,安徽六安 237000)

PLC技術(shù)在起重機(jī)械電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

白宇

(六安市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)中心,安徽六安 237000)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,PLC技術(shù)在我國(guó)各個(gè)機(jī)械領(lǐng)域中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛,尤其各類新型起重機(jī)械普遍使用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)控制,以提高效率和降低故障。本文著重對(duì)PLC技術(shù)在起重機(jī)械電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了研究分析,研究了PLC技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和前景,并對(duì)PLC技術(shù)在起重機(jī)械中的控制技術(shù)類型和電氣控制裝置的設(shè)計(jì)進(jìn)行了仔細(xì)地研究。

PLC技術(shù) 起重機(jī)械 電氣控制系統(tǒng) 應(yīng)用

近些年來(lái)，人類在科學(xué)技術(shù)的領(lǐng)域中不斷取得成功和進(jìn)步，同時(shí)也帶動(dòng)了機(jī)電一體化技術(shù)的不斷發(fā)展，而在自動(dòng)化的領(lǐng)域中占據(jù)著重要地位的PLC技術(shù)也逐漸受到人們更多地重視，被應(yīng)用到更加廣泛的領(lǐng)域當(dāng)中。PLC全稱為可編程邏輯控制器，因?yàn)樵诂F(xiàn)今的起重機(jī)械中大量應(yīng)用，使得機(jī)械自動(dòng)化達(dá)到較高的水平。隨著總線技術(shù)在上世紀(jì)中后期的興起，經(jīng)過(guò)不斷地研究與發(fā)展，PLC技術(shù)的優(yōu)勢(shì)也被越來(lái)越多的人們發(fā)掘出來(lái)，PLC具有控制手段靈活、編程語(yǔ)言簡(jiǎn)單等很多方面的優(yōu)勢(shì)，PLC已經(jīng)成為起重機(jī)械設(shè)計(jì)的重要控制系統(tǒng)和組成部分。

1 起重機(jī)械電氣控制概述

1.1 研究現(xiàn)狀

計(jì)算機(jī)技術(shù)的興起與發(fā)展，使其在很多重要的領(lǐng)域都起著十分重要的作用，尤其是在工業(yè)的領(lǐng)域當(dāng)中，計(jì)算機(jī)的控制技術(shù)更是推動(dòng)了工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)也隨之產(chǎn)生，促進(jìn)了其在產(chǎn)品、技術(shù)以及各種應(yīng)用方面的快速發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)在九十年代之后又迎來(lái)了第三次的極大的飛躍。第一次的技術(shù)飛躍是模擬信號(hào)主導(dǎo)的電子裝置和自動(dòng)化儀表盤(pán)的技術(shù)飛躍，其主要的技術(shù)基礎(chǔ)是微電子技術(shù)，第二次的技術(shù)飛躍的控制系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)的高速運(yùn)轉(zhuǎn)為主的I/O功能模版主導(dǎo)的，而以現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展為主要標(biāo)志的第三次技術(shù)飛躍，其控制系統(tǒng)將現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)、通信和控制技術(shù)合成作為技術(shù)控制的主導(dǎo)，這些技術(shù)的大量應(yīng)用使得起重機(jī)械在操作、安全等起了重要的作用。

隨著上述控制系統(tǒng)的不斷發(fā)展與更新，推動(dòng)了先進(jìn)的可編程控制器(PLC)技術(shù)的產(chǎn)生，PLC技術(shù)最初是在七十年代產(chǎn)生的，首先被應(yīng)用到了汽車的生產(chǎn)過(guò)程中，一直到九十年代開(kāi)始，PLC技術(shù)的控制效用、運(yùn)算以及處理速度等各個(gè)方面也在朝著商品化的方向發(fā)展，逐漸的形成了電氣-儀表-計(jì)算機(jī)控制一體化的發(fā)展趨勢(shì)。到今天為止，各個(gè)行業(yè)中的批量生產(chǎn)以及連續(xù)生產(chǎn)都在應(yīng)用將PLC作為基礎(chǔ)的PID回路控制，除此之外，以PLC技術(shù)為基礎(chǔ)的DCS控制系統(tǒng)也具有較大的發(fā)展?jié)摿?，已在一些領(lǐng)域中被大量應(yīng)用，尤其是在起重機(jī)械等大型設(shè)備特定的作業(yè)環(huán)境，有著大范圍的應(yīng)用。

1.2 發(fā)展前景

現(xiàn)如今，F(xiàn)CS控制系統(tǒng)在進(jìn)行工作的過(guò)程中，也大量的運(yùn)用到了PLC技術(shù)，這種最新的先進(jìn)控制系統(tǒng)具有較大的優(yōu)勢(shì)，不單單對(duì)DCS的專用通信網(wǎng)絡(luò)限制進(jìn)行了突破，除此之外，將其結(jié)構(gòu)調(diào)整成行星的全分布式，將其全部的控制功能安置在整個(gè)現(xiàn)場(chǎng)，因此，數(shù)字化、分散化以及開(kāi)放化將會(huì)成為控制系統(tǒng)在將來(lái)的發(fā)展的整體趨勢(shì)和特點(diǎn)，與此同時(shí)，它還支撐著整個(gè)工廠的數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)，在控制設(shè)備和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)之間起著橋梁的溝通作用。縱觀PLC技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)我們可以看出，以PLC技術(shù)為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)于一個(gè)基層系統(tǒng)的功能，它是一種全新的控制系統(tǒng)，具有開(kāi)放式和新型全分布式的優(yōu)勢(shì)，更是一種具有較強(qiáng)綜合性的技術(shù)，將數(shù)字通訊、控制、智能傳感以及計(jì)算機(jī)等作為其主要的內(nèi)容，其在自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展中，無(wú)論是在設(shè)備，還是自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面，都將成為最炙手可熱的先進(jìn)技術(shù)。

2 控制技術(shù)類型

2.1 集散型控制系統(tǒng)——DCS

DCS控制系統(tǒng)的主要功能就是對(duì)危險(xiǎn)性進(jìn)行分散控制、分級(jí)管理和集中操作，它以計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)和控制技術(shù)為基礎(chǔ)，將工廠的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)站以及控制站等組成的生產(chǎn)部門，利用一些專門的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，并作為部門的綜合控制系統(tǒng)，進(jìn)行集中操作和分散控制等工作。組成DCS控制系統(tǒng)的三大要素分別是：通信總線、顯示部分以及控制部分，其中，控制部分和顯示部分之間由通信總線進(jìn)行連接，三者相連就形成了一個(gè)完整的控制系統(tǒng)。其在設(shè)計(jì)之初的目的就是將各種信息集中起來(lái)進(jìn)行管理，對(duì)危險(xiǎn)進(jìn)行分散?，F(xiàn)代的DCS控制系統(tǒng)就是將信息集中起來(lái)進(jìn)行統(tǒng)一的管理，進(jìn)而合理優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程中用戶的管理和調(diào)度。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)總線型控制系統(tǒng)——FCS

FCS控制系統(tǒng)就是將多分支結(jié)構(gòu)、雙向傳輸以及數(shù)字式等自動(dòng)化系統(tǒng)中的信息與智能化的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接起來(lái)的通信網(wǎng)絡(luò)，可以同時(shí)支持總線式、多節(jié)點(diǎn)以及雙向的全數(shù)字化通訊。其主要組成部分包括：現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、各個(gè)控制節(jié)點(diǎn)以及最底層的infranet控制網(wǎng)，這幾種要素結(jié)合在一起就是一個(gè)整體的全分布式控制體系結(jié)構(gòu)，這種控制系統(tǒng)在當(dāng)今社會(huì)的工業(yè)領(lǐng)域中已經(jīng)得到越來(lái)越多的重視和應(yīng)用，具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)和較大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

2.3 確定類型

以PLC技術(shù)作為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)在進(jìn)行對(duì)比時(shí)，一定要從多方面考慮，多角度進(jìn)行論證，而在對(duì)比的各方面之中，對(duì)于控制系統(tǒng)的類型的對(duì)比才是最根本的。FCS的發(fā)展是以DCS控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)的，是DCS控制系統(tǒng)的一種發(fā)展與延伸，雖然FCS控制系統(tǒng)發(fā)展的成熟程度尚不如DCS，但是相對(duì)于DCS來(lái)說(shuō)，F(xiàn)CS具有可靠性高、靈活性好、控制功能分散、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單以及成本較低等多個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)，除此之外，F(xiàn)CS還具有較強(qiáng)的互操作性，這樣看來(lái)，我們可以認(rèn)為，在將來(lái)的發(fā)展和應(yīng)用中，DCS必定會(huì)被FCS控制系統(tǒng)所取代。

3 一種電氣控制裝置設(shè)計(jì)

3.1 原理圖

按照控制系統(tǒng)在規(guī)模以及結(jié)構(gòu)等方面的不同，其結(jié)構(gòu)的原理圖也會(huì)有各種各樣的形式。在設(shè)計(jì)開(kāi)始的時(shí)候要對(duì)其進(jìn)行仔細(xì)地辨認(rèn)和解讀，首先要對(duì)電氣設(shè)備和電動(dòng)機(jī)等用電設(shè)備進(jìn)行辨認(rèn)，然后認(rèn)清主電路的保護(hù)電器和控制電器，此外，如有需要還要檢查電源的狀態(tài)。原理圖的幾大要分別是：分析主電路、分析控制電路、分析信號(hào)、分析連鎖以及保護(hù)環(huán)節(jié)。

3.2 監(jiān)測(cè)層

監(jiān)測(cè)層是整個(gè)控制系統(tǒng)中最主要的控制層，通過(guò)觸摸屏、PPC工業(yè)計(jì)算機(jī)以及高速的以太網(wǎng)等設(shè)備完成，對(duì)機(jī)械設(shè)備的電壓、溫度、預(yù)警提示、原料、動(dòng)力以及系統(tǒng)工作狀態(tài)等多方面的信息的檢測(cè)要通過(guò)對(duì)信號(hào)的采集和對(duì)系統(tǒng)中各個(gè)部分的分工來(lái)完成，這樣才能確保整個(gè)控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行和環(huán)境的安全。與此同時(shí)，還有同時(shí)對(duì)控制系統(tǒng)中的各個(gè)子系統(tǒng)的工作狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)出來(lái)的每項(xiàng)參數(shù)直接顯示在屏幕中，對(duì)于預(yù)測(cè)中可能會(huì)出現(xiàn)的各種問(wèn)題和故障發(fā)出警報(bào)，并作出有效地反饋，進(jìn)而調(diào)整儀器和設(shè)備。對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的記錄，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和打印，以文件資料的形式呈現(xiàn)出來(lái)，方便以后的查閱和檢測(cè)工作。

3.3 通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)在整個(gè)PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中是不可或缺的，由控制網(wǎng)絡(luò)和通信網(wǎng)絡(luò)兩部分共同進(jìn)行控制任務(wù)的執(zhí)行，在對(duì)每一級(jí)的子網(wǎng)進(jìn)行配置時(shí)，可以選用3-4級(jí)的構(gòu)成，將公司專用的協(xié)議運(yùn)用到中層或者底層的子網(wǎng)中，通用協(xié)議用于高層的子網(wǎng)，通信方式要用主從總線1：N的方式。

3.4 接地設(shè)計(jì)

接地設(shè)計(jì)的主要功能就是防止危險(xiǎn)的發(fā)生，提高整個(gè)控制系統(tǒng)的安全性能和抗干擾能力，但是如果任意將系統(tǒng)或者電路進(jìn)行接地，則會(huì)對(duì)系統(tǒng)的工作造成不良影響，因此，一定要進(jìn)行謹(jǐn)慎的思考和研究。

4 結(jié)論

隨著當(dāng)今社會(huì)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，各種先進(jìn)的技術(shù)層出不窮，PLC技術(shù)的興起和應(yīng)用對(duì)起重機(jī)械的電氣控制系統(tǒng)起到了十分重要的作用，提高了系統(tǒng)工作的安全性和效率性，極大地促進(jìn)了工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，為解決起重機(jī)械的電氣控制系統(tǒng)中的問(wèn)題提供了可靠的技術(shù)支持。

[1]王巖.PLC技術(shù)在機(jī)械電氣控制裝置中的應(yīng)用分析[期刊論文]. 硅谷,2014(7).

[2]石寶德.PLC技術(shù)在機(jī)械電氣控制裝置中的應(yīng)用[期刊論文].湖南農(nóng)機(jī),2011(11).

[3]王亮.PLC技術(shù)在機(jī)械電氣控制裝置中的應(yīng)用探討 [期刊論文].中國(guó)機(jī)械,2014(10).

白宇(1984.06.08—),男,回族,安徽省六安市金安區(qū),本科,助理工程師,檢驗(yàn)員,起重機(jī)械的技術(shù)檢驗(yàn),機(jī)械電氣原理應(yīng)用。