PLC的生產(chǎn)機(jī)械控制電路缺陷與改進(jìn)探討

范漢斌

摘 要：PLC現(xiàn)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)機(jī)械的控制系統(tǒng)中，結(jié)合實(shí)際需求設(shè)計(jì)控制電路，可達(dá)到精準(zhǔn)操作機(jī)械的目的。但從應(yīng)用現(xiàn)狀看，該控制電路還存在一定的問(wèn)題，需要基于實(shí)際對(duì)存在的不足進(jìn)行分析，明確PLC生產(chǎn)機(jī)械控制短路存在缺陷的原因，并選擇相應(yīng)的優(yōu)化方案，爭(zhēng)取不斷提高其對(duì)機(jī)械控制的效果。通過(guò)分析PLC生產(chǎn)機(jī)械控制電路中的缺陷，提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：PLC；電氣控制；自動(dòng)控制技術(shù)；計(jì)算機(jī)技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.16.084

對(duì)于PLC生產(chǎn)機(jī)械控制電路而言，主要包括起—保—停和正反轉(zhuǎn)兩種控制單元，設(shè)計(jì)時(shí)兩種控制單元按鈕均直接與PLC數(shù)字量輸入端連接，但在實(shí)際應(yīng)用中，其安全性和可靠性較低。此外，就PLC生產(chǎn)機(jī)械控制電路設(shè)計(jì)現(xiàn)狀看，所有控制電路均沒(méi)有生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)的反饋信號(hào)，影響了操作人員掌握機(jī)械的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而無(wú)法對(duì)存在的故障采取解決措施，這對(duì)機(jī)械的生產(chǎn)效率造成了一定的影響。

1 PLC電氣控制系統(tǒng)分析

PLC主要以微處理器為基礎(chǔ)，它是綜合自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)形成的一種通用性高的工業(yè)自動(dòng)控制裝置。機(jī)械控制主要通過(guò)存儲(chǔ)程序完成，這不僅可實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)關(guān)量的控制，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)順序和模擬量的控制。與傳統(tǒng)的繼電器控制和計(jì)算機(jī)控制相比，其在應(yīng)用上具有更明顯的優(yōu)勢(shì)：①抗干擾能力強(qiáng)。PLC電氣控制系統(tǒng)在應(yīng)用時(shí)具有較高的可靠性，在硬件方面，可有效實(shí)現(xiàn)隔離和濾波功能，具有抗干擾的效果，同時(shí)，還具備聯(lián)鎖、診斷電路和環(huán)境監(jiān)測(cè)等功能；在軟件方面，具有故障檢測(cè)和診斷程序功能，能實(shí)時(shí)掌握機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)。②安裝調(diào)試簡(jiǎn)單。在對(duì)PLC電氣系統(tǒng)進(jìn)行安裝時(shí)，因其輸入和輸出接口已提前設(shè)置好，安裝后可直接與外部設(shè)備連接，并取消了專(zhuān)用接口電路。調(diào)試時(shí)可完全在實(shí)驗(yàn)室模擬完成，無(wú)誤后可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝和調(diào)試，有效縮短了調(diào)試時(shí)間，并提高了調(diào)試效果。在維修方面，因PLC具有診斷和顯示功能，完全可通過(guò)編程器找出故障模塊。③網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)大。在機(jī)械控制中，不但可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制效果、PLC內(nèi)部與上位機(jī)的通信，同時(shí)，還具有轉(zhuǎn)線上網(wǎng)和無(wú)線上網(wǎng)功能，提高了整個(gè)電氣控制系統(tǒng)的自動(dòng)化程度和生產(chǎn)效率。

2 PLC電氣控制電路缺陷分析

在機(jī)械生產(chǎn)過(guò)程中，常出現(xiàn)緊急剎車(chē)的情況。如果PLC電氣控制系統(tǒng)中的起—保—?；蛘纯刂茊卧收?，則無(wú)法達(dá)到緊急剎車(chē)的目的。常見(jiàn)故障有以下4種。

2.1 數(shù)字量輸入端故障

在PLC生產(chǎn)機(jī)械控制工程中，如果數(shù)字量輸入端故障，則會(huì)導(dǎo)致PLC無(wú)法正常接收按鈕等主令電器發(fā)出的指令，進(jìn)而在機(jī)械設(shè)備電機(jī)啟動(dòng)后無(wú)法通過(guò)停止按鈕停止。

2.2 常閉觸點(diǎn)連接故障

在安裝PLC電氣控制系統(tǒng)時(shí)，常將按鈕常閉觸點(diǎn)連接在PLC 數(shù)字量輸入端來(lái)作為停止按鈕。在這種情況下，停止按鈕處于長(zhǎng)期通電狀態(tài)，可能會(huì)導(dǎo)致觸點(diǎn)出現(xiàn)粘連問(wèn)題，進(jìn)而在按動(dòng)停止按鈕后無(wú)法正常停車(chē)。對(duì)于此類(lèi)故障，想要實(shí)現(xiàn)正常停車(chē)，需要將主回路電源切斷。如果主回路電源開(kāi)關(guān)較遠(yuǎn)，則電機(jī)將無(wú)法正常、快速停車(chē)，進(jìn)而在生產(chǎn)過(guò)程中有可能引發(fā)重大

設(shè)備和人身傷亡事故。比如，在礦山主井、副井卷?yè)P(yáng)機(jī)的運(yùn)行中，必須保證電機(jī)可及時(shí)停車(chē)。

2.3 正反轉(zhuǎn)按鈕接觸器故障

在按動(dòng)正反轉(zhuǎn)按鈕后，因其控制接觸器故障，導(dǎo)致電機(jī)未進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)作。如果控制點(diǎn)距現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備較遠(yuǎn)，且沒(méi)有電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的反饋信號(hào)，則會(huì)影響操作人員對(duì)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的判斷，以及下一步故障處理措施的確定。

2.4 接觸器故障

在電機(jī)正常運(yùn)行過(guò)程中，接觸器故障會(huì)導(dǎo)致機(jī)械電機(jī)停機(jī)，且無(wú)法搜索到電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的反饋信號(hào)，這會(huì)對(duì)故障的發(fā)現(xiàn)和處理造成不良影響。比如，球磨機(jī)的啟動(dòng)順序?yàn)橄葐?dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)，數(shù)分鐘后啟動(dòng)球磨機(jī)，如果控制潤(rùn)滑系統(tǒng)的接觸器故障，則會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)滑系統(tǒng)無(wú)法正常啟動(dòng)。而在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，操作人員和PLC無(wú)法有效判斷潤(rùn)滑系統(tǒng)是否達(dá)到延時(shí)時(shí)間的要求，進(jìn)而會(huì)影響球磨機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間，很有可能會(huì)引起軸瓦燒毀。

3 PLC生產(chǎn)機(jī)械電路缺陷改進(jìn)措施分析

在PLC生產(chǎn)機(jī)械控制電路中，如果控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)單元故障，則會(huì)影響機(jī)械設(shè)備的正常生產(chǎn)。在對(duì)其電路進(jìn)行改進(jìn)時(shí)，需要從硬件電路和控制程序兩方面進(jìn)行。具體方法有以下3種：①可通過(guò)設(shè)置手動(dòng)控制最高優(yōu)先權(quán)的方式，確保操作人員在任何情況下都可有效按動(dòng)停止按鈕，做到及時(shí)停車(chē)，以免出現(xiàn)運(yùn)行故障。②可在控制電路中增加“記憶”電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止?fàn)顟B(tài)中間的繼電器，使電機(jī)可自行、有規(guī)律地正常運(yùn)行，這樣不僅可減少故障的發(fā)生，還能保證操作人員隨時(shí)掌握機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)。③利用上位機(jī)人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和控制。對(duì)于PLC控制機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)反饋信號(hào)，一般由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備觸點(diǎn)連接到PLC數(shù)字量輸入端來(lái)提供，只有在PLC獲取到電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)反饋信號(hào)后，才能證明電機(jī)處于正常運(yùn)行狀態(tài)?？刂菩盘?hào)為現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械動(dòng)作狀態(tài)信號(hào)，基本通過(guò)HMI、PLC數(shù)字輸出端與現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)、中間機(jī)構(gòu)相連接實(shí)現(xiàn)正常傳輸，具體如圖1所示。

對(duì)PLC外圍電路進(jìn)行改進(jìn)，由KM1和KM2分別實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)接觸器的控制，并與常開(kāi)輔助觸點(diǎn)作為反饋信號(hào)接入PLC數(shù)字量輸入端。KA1、KA2和KA3分別代表記憶電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止?fàn)顟B(tài)中間繼電器的控制，線圈作為控制信號(hào)接入到PLC數(shù)字量輸入端，具體如圖2所示。

4 PLC生產(chǎn)機(jī)械控制電路改進(jìn)實(shí)例分析

以吸泥機(jī)為例，拆除了設(shè)備中每臺(tái)行車(chē)原有的滑觸線和控制柜，并以扁平軟電纜連接電源?？刂乒癫捎弥匦轮谱鞯姆绞教幚?，在每臺(tái)控制柜中安裝了1個(gè)小型PLC，型號(hào)為S7-200+EM243，而無(wú)線交換機(jī)采用MOXA AWK-3121系列產(chǎn)品。改進(jìn)后，每臺(tái)吸泥機(jī)采用MOXA AWK-3121對(duì)沉淀池區(qū)域的無(wú)線通信系統(tǒng)進(jìn)行建設(shè)，每臺(tái)行車(chē)控制柜內(nèi)小型PLC與MOXA AWK-3121連接，MOXA AWK-3121作為Client端，并通過(guò)饋線、天線延長(zhǎng)到車(chē)控制箱外部；在沉淀池PLC站位置安裝了1臺(tái)AWK-3121，并設(shè)置成AP模式。對(duì)機(jī)械控制電路改造后，每臺(tái)行車(chē)控制柜內(nèi)的AWK-3121均可通過(guò)無(wú)線鏈路與沉淀池PLC站AWK-3121連接，達(dá)到了沉淀池PLC站與每臺(tái)行車(chē)控制柜通信的目的。改進(jìn)后的電氣控制電路如圖3所示。

5 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于PLC生產(chǎn)機(jī)械控制電路設(shè)計(jì)，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中仍存在一定的缺陷。為了提高對(duì)機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)的控制效果，需要對(duì)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，并從多個(gè)角度選擇切實(shí)可行的優(yōu)化措施，減少或避免各類(lèi)問(wèn)題的發(fā)生。通過(guò)對(duì)PLC生產(chǎn)機(jī)械控制電路的優(yōu)化，可使操作人員隨時(shí)掌握機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)采取措施對(duì)存在的故障進(jìn)行處理。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：張思楠〕

Abstract： PLC has been widely used in the control system of production machinery， combined with the actual needs of the design control circuit， can achieve the purpose of accurate operation of machinery. But from the perspective of application， the control circuit also exist some problems and need to practice to analyze the existing problems based on the clear PLC production machinery and control the defects of short circuit， and select the corresponding optimization scheme， to constantly strive to improve the effect of mechanical control. By analyzing the defects in the PLC production machinery control circuit， the corresponding improvement measures are put forward.

Key words： PLC； electrical control； automatic control technology； computer technology