機(jī)械電氣控制裝置中的PLC的應(yīng)用探析
2015-01-01 00:00:00孫佳銓
【摘 要】隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)越來越為人們所重視，而目前最為成熟的技術(shù)就是PLC。PLC技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用在各行各業(yè)，并且取得了很好的效果。本文將闡述機(jī)械電氣控制系統(tǒng)發(fā)展的現(xiàn)狀和趨勢，并分析不同控制系統(tǒng)的適用領(lǐng)域，在此基礎(chǔ)上探討如何將PLC技術(shù)有效而合理地應(yīng)用于機(jī)械電氣控制系統(tǒng)中，希望能夠?qū)LC技術(shù)在機(jī)械電氣控制裝置中的推廣有所促進(jìn)。
【關(guān)鍵詞】PLC技術(shù)；機(jī)械電氣控制裝置；設(shè)計；應(yīng)用
1.PLC技術(shù)概述
PLC是可編程序控制器（Programmable Logic Controller）的簡稱，其主要組成包括：中央處理器、存儲設(shè)備、輸入輸出的接口電路、電源模塊、功能模塊、通信模塊等。PLC具有可編程序的存儲器，能夠處理簡單的信息，并且可以借助模擬式或者數(shù)字式的輸入輸出接口來達(dá)到控制各種機(jī)械的目的?？梢赃@么說，PLC就是一臺沒有鼠標(biāo)鍵盤的小型電腦而已。
PLC的集成程度高，換言之，其運行起來更為穩(wěn)定，不像以往的機(jī)械電氣控制裝置容易受到外界的干擾而導(dǎo)致故障的發(fā)生。PLC的集成電路不僅縮小了裝置的體積，更提高了整體的性能，對于機(jī)械生產(chǎn)的自動化有極大地促進(jìn)。再者PLC技術(shù)的集成程度雖然高，但是使用起來卻很簡單，無論是使用還是調(diào)試都對人員沒有太高的要求。
PLC的核心程序都是一樣的，但是其配套的裝置卻有很多，使用者能夠根據(jù)不同的需求來購買不同的裝置組裝出不同的系統(tǒng)?？梢哉f在任何的產(chǎn)業(yè)的電氣控制系統(tǒng)中都能夠用到PLC技術(shù)。當(dāng)然，PLC技術(shù)還能夠結(jié)合其他的科學(xué)技術(shù)來滿足不同的電氣控制系統(tǒng)的需要，如：如今的PID（比例、積分、微分）控制器、DCS（分布式控制系統(tǒng)）、FCS（現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)）與PLC技術(shù)都有密切的聯(lián)系。
2.機(jī)械電氣控制概述
2.1應(yīng)用現(xiàn)狀
隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，各種計算機(jī)技術(shù)開始被應(yīng)用于機(jī)械的控制之中，極大地提高了機(jī)械生產(chǎn)的效率和穩(wěn)定性。90年代之前以微電子為基礎(chǔ)的模擬信號主導(dǎo)的電子裝置和自動化的儀表盤以及以計算機(jī)高速計算為主的I/O功能模板主導(dǎo)的大型控制系統(tǒng)為主導(dǎo)，而90年代之后現(xiàn)場總線技術(shù)的興起則標(biāo)志著現(xiàn)代計算機(jī)、現(xiàn)代通信、現(xiàn)代控制技術(shù)的有機(jī)合成。
PLC技術(shù)起源于70年代，最先應(yīng)用于汽車的流水線制造之中，隨著各項技術(shù)的發(fā)展，PLC技術(shù)作為一種綜合體，其運算速度、處理速度、控制功能相較于以前都有了極大的提高，其一體化的程度在不斷加深。如今，基于PLC技術(shù)的延伸技術(shù)FCS控制系統(tǒng)和DCS控制系統(tǒng)也已經(jīng)初具規(guī)模。
DCS全稱為集散型控制系統(tǒng)。其主要控制的是危險性的分散、管理和集中顯示，是計算機(jī)科技、控制技術(shù)、通訊科技的集合體。通過計算機(jī)科技、控制技術(shù)、通訊科技的聯(lián)合運用，生產(chǎn)現(xiàn)場能夠與控制中心很好地聯(lián)系起來，達(dá)到對于生產(chǎn)過程的實時監(jiān)控。DCS的組成部分大致可以分為：控制系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)、通信系統(tǒng)，通信系統(tǒng)的作用是將控制系統(tǒng)跟顯示系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合起來。DCS設(shè)計的初衷是分散危險、收集信息，現(xiàn)代科技技術(shù)的發(fā)展很好地完成了這個要求。
FCS的全程是現(xiàn)場總線型控制系統(tǒng)。FCS是一種全數(shù)字的通訊技術(shù)，能夠在生產(chǎn)設(shè)備和控制設(shè)備之間構(gòu)建多向的網(wǎng)絡(luò)，支持各種形式的數(shù)據(jù)傳輸。FCS是由最底層的infranet控制網(wǎng)、各控制節(jié)點和現(xiàn)場環(huán)境等幾部分組成，構(gòu)成貫穿于整個生產(chǎn)過程的控制網(wǎng)絡(luò)，真正實現(xiàn)對于信息的實時采集、實時處理、實時顯示，是當(dāng)今工業(yè)自動化生產(chǎn)應(yīng)用的最有效的控制系統(tǒng)。
2.2發(fā)展趨勢
基于PLC技術(shù)的FCS控制系統(tǒng)是新一代的控制系統(tǒng)，相較于傳統(tǒng)的PLC技術(shù)，F(xiàn)CS控制系統(tǒng)不僅突破了DCS的專用通信網(wǎng)絡(luò)限制，其控制系統(tǒng)的分布更為廣泛。應(yīng)用于工廠中的FCS技術(shù)加強(qiáng)了生產(chǎn)車間與控制車間之間的聯(lián)系。相信在不久的將來，基于PLC技術(shù)的控制系統(tǒng)將貫通于整個生產(chǎn)過程之中，結(jié)合智能傳感、控制、計算機(jī)、數(shù)字通訊等尖端科技的PLC技術(shù)將被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)生產(chǎn)之中，讓工廠的現(xiàn)代化生產(chǎn)更上一層樓。
3.PLC技術(shù)在機(jī)械電氣控制裝置中的應(yīng)用
3.1確定應(yīng)用類型
建設(shè)基于PLC技術(shù)的控制系統(tǒng)，首先要明確PLC技術(shù)類型，為了保證系統(tǒng)的有效運行，需要對于結(jié)合機(jī)械電氣控制裝置的生產(chǎn)要求、機(jī)械電氣控制裝置的整體情況以及經(jīng)濟(jì)因素來進(jìn)行考慮。上文提到了DCS（分布式控制系統(tǒng)）和FCS（現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)），F(xiàn)CS系統(tǒng)是目前主流的機(jī)械電氣控制系統(tǒng)，F(xiàn)CS技術(shù)是在DCS技術(shù)上發(fā)展而來的，相較于DCS技術(shù)，F(xiàn)CS技術(shù)功能更多，能夠適應(yīng)多種場合的需要，而且其應(yīng)用也并不復(fù)雜，在適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)之后就能夠進(jìn)行操作。PLC技術(shù)應(yīng)用類型的確定是應(yīng)該最先完成的工作，唯有決定了應(yīng)用類型，才能夠進(jìn)行所需系統(tǒng)的原理圖分析和安裝等一系列的后續(xù)工作。
3.2原理圖分析
在機(jī)械電氣控制裝置中應(yīng)用PLC技術(shù)，首先需要對原理圖進(jìn)行分析，弄清楚到底需要組裝出怎樣的系統(tǒng)，需要實現(xiàn)怎樣的功能。因此在應(yīng)用之前，相關(guān)技術(shù)人員首先要對PLC系統(tǒng)中的原理圖進(jìn)行透徹的分析，對于容易出現(xiàn)錯誤的地方可以做出標(biāo)志，以免在安裝時出現(xiàn)錯誤。在系統(tǒng)構(gòu)建完成之后要進(jìn)行試運行，確保PLC系統(tǒng)的正常運行。
3.3 PLC系統(tǒng)的設(shè)計和選擇
通信網(wǎng)絡(luò)的布局設(shè)計和系統(tǒng)接地設(shè)計時PLC系統(tǒng)設(shè)計的兩個組成部分。通信網(wǎng)絡(luò)布局設(shè)計又可以細(xì)分為控制網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計。傳輸網(wǎng)絡(luò)的合理設(shè)計能夠保證各種數(shù)據(jù)能暢通無阻地傳輸?shù)娇刂贫?，控制端反饋的信息也能夠及時地傳遞到生產(chǎn)現(xiàn)場，以對生產(chǎn)進(jìn)行精確的調(diào)節(jié)。而控制網(wǎng)絡(luò)的合理設(shè)計則一般指的是多個主機(jī)控制的星型控制網(wǎng)絡(luò)，心型控制網(wǎng)絡(luò)能夠在一個主機(jī)出現(xiàn)故障時迅速采用另一個主機(jī)進(jìn)行控制，也可對數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，最大程度上保證系統(tǒng)的順利運轉(zhuǎn)。
系統(tǒng)接地設(shè)計的意義在于任何線路與地面連通時都會產(chǎn)生一定的干擾，這就導(dǎo)致在PLC系統(tǒng)的運行過程中存在著諸多的不穩(wěn)定因素，而集中分散式電路則可以有效降低不穩(wěn)定因素的影響。
4.小結(jié)
PLC技術(shù)是機(jī)電一體化的最杰出的產(chǎn)品之一，能夠發(fā)揮多種功能，運用于各種機(jī)械電氣控制裝置之中，提高電氣控制的自動化程度，有效提高生產(chǎn)的效率。當(dāng)然，雖然如今的PLC技術(shù)已經(jīng)足夠成熟，但是它的發(fā)展仍未停止，相信隨著科技的發(fā)展，在不久的將來還會有基于PLC技術(shù)的其他的機(jī)械電氣控制系統(tǒng)誕生，為工業(yè)生產(chǎn)帶來更大的促進(jìn)。
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