PLC在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制中的應(yīng)用研究

權(quán)赫

【摘要】科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使工業(yè)的自動(dòng)化技術(shù)飛速進(jìn)步，目前PLC技術(shù)憑借其高度的可靠性和強(qiáng)大的功能性在工業(yè)自動(dòng)化控制中廣泛使用，尤其是電廠控制系統(tǒng)中，PLC技術(shù)和系統(tǒng)的可靠性關(guān)系著電廠系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。

【關(guān)鍵詞】PLC；工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制；應(yīng)用

一、PLC的定義與基本結(jié)構(gòu)

PLC即可編程控制器。PLC是通過(guò)數(shù)字技術(shù)進(jìn)行運(yùn)算和操作的電子系統(tǒng)，其集自動(dòng)控制的技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)為一體，已經(jīng)逐漸取代了傳統(tǒng)的繼電器。由于PLC系統(tǒng)組裝靈活、編程簡(jiǎn)捷，體積較小、抗干擾強(qiáng)，因此PLC系統(tǒng)和技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)不斷發(fā)展，從而實(shí)現(xiàn)了PLC對(duì)工廠流程的自動(dòng)化控制。伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息化技術(shù)、工藝自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC的編程將會(huì)更加簡(jiǎn)便，而PLC系統(tǒng)和功能的開(kāi)放性也會(huì)有更大的發(fā)展空間。在PLC系統(tǒng)中其涉及的技術(shù)領(lǐng)域較廣，例如：位置控制、過(guò)程控制、生產(chǎn)監(jiān)控等，由于PLC技術(shù)的發(fā)展越來(lái)越成熟，因此PLC系統(tǒng)的更換周期越來(lái)越短，PLC系統(tǒng)的性價(jià)比也越來(lái)越高。

PLC的基本結(jié)構(gòu)：①高速輸出的功能。高速輸出的功能又分為脈寬調(diào)制和脈沖列輸出。②脈沖捕獲的功能，脈沖捕獲的功能又分為輸入脈沖和捕獲。③32位的高速計(jì)數(shù)器。該計(jì)數(shù)器的技術(shù)頻率高達(dá)100kHZ，若技術(shù)值符合預(yù)制值時(shí)，通過(guò)中斷PLC輸出的改變，可以限制技術(shù)頻率。

二、PLC通信功能的特點(diǎn)分析

PLC系統(tǒng)的通信功能：計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的應(yīng)用，尤其是工業(yè)自動(dòng)化控制中網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的應(yīng)用，使PLC的通信功能越加重要。PLC的通信功能主要是PLC和其他設(shè)備的通信與PLC系統(tǒng)間的通信，而PLC通信功能的顯著特點(diǎn)是PLC系統(tǒng)通過(guò)傳遞或者共享重要的數(shù)據(jù)給其他系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)信息的處理。

PLC系統(tǒng)的特點(diǎn)：①一般現(xiàn)場(chǎng)總線是生產(chǎn)廠商直接研發(fā)的，而PLC系統(tǒng)可以結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)總線；②生產(chǎn)廠商在設(shè)計(jì)PLC的通信程序時(shí)，使用的是專門的通信接口和計(jì)算機(jī)軟件，其設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)便，這種簡(jiǎn)便的設(shè)計(jì)方法可以有效降低計(jì)算機(jī)通信程序的編寫量。③PLC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了通信協(xié)議的統(tǒng)一。因?yàn)镻LC系統(tǒng)使用的是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議，這樣不僅可以給用戶帶來(lái)方便，還可以給不同生產(chǎn)廠商的產(chǎn)品提供互聯(lián)和互通幫助。

三、PLC在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制中的應(yīng)用類型與特點(diǎn)

①模擬量的控制

按照控制對(duì)象的特點(diǎn)，PLC系統(tǒng)可以利用組合功能的組裝靈活便捷地控制系統(tǒng)。模擬量的控制不僅可以有效地加強(qiáng)系統(tǒng)精度，還能嚴(yán)格地監(jiān)控?zé)崽幚淼谋?、降溫、升溫等過(guò)程。在熱處理的控制方面，與傳統(tǒng)的儀表控制相比較，模擬量控制的設(shè)計(jì)和維護(hù)更為便捷。

②開(kāi)關(guān)量的控制

目前，PLC系統(tǒng)已經(jīng)取代了繼電器控制，因?yàn)殚_(kāi)關(guān)量的控制有效地實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的可靠性控制。PLC的開(kāi)關(guān)量控制通過(guò)中間的繼電器對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)作進(jìn)行控制，按照順序控制器的設(shè)計(jì)把控制的梯形圖畫出，并通過(guò)模擬仿真來(lái)確保設(shè)計(jì)規(guī)范。

③位置的控制

工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中位置控制非常重要，其表現(xiàn)方式主要有對(duì)主軸精確度的控制、對(duì)機(jī)床刀具的補(bǔ)償控制、對(duì)搬運(yùn)位置的控制。PLC系統(tǒng)通過(guò)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制，可以發(fā)出沖脈到步進(jìn)電機(jī)的繞組上，從而通過(guò)對(duì)步進(jìn)電機(jī)位置移動(dòng)的精確確定來(lái)實(shí)現(xiàn)位置控制。

④系統(tǒng)的集中控制

PLC系統(tǒng)既能夠完成自動(dòng)化的控制，又可以完成系統(tǒng)自身的控制，例如：控制系統(tǒng)的故障檢測(cè)。按照邏輯錯(cuò)誤的檢測(cè)原則和實(shí)現(xiàn)故障的檢測(cè)原則可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，這就是控制系統(tǒng)的工作原理。在工作循環(huán)的過(guò)程中，機(jī)床設(shè)備的各工步動(dòng)作需要一定時(shí)間來(lái)執(zhí)行，在對(duì)各工步的動(dòng)作進(jìn)行檢測(cè)時(shí)開(kāi)啟定時(shí)器，并把定時(shí)器的信號(hào)作為啟動(dòng)報(bào)警的信號(hào)或者自動(dòng)停機(jī)的信號(hào)。

四、PLC在電廠的具體應(yīng)用

目前，電廠中PLC系統(tǒng)的使用較為廣泛。電廠工程中ETS的系統(tǒng)、除渣除灰的系統(tǒng)、吹灰程控的系統(tǒng)、化學(xué)水的系統(tǒng)等，都已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了PLC控制技術(shù)對(duì)繼電器盤的取代，這樣不僅可以有效地減少電子設(shè)備間的空間面積和繼電器盤的使用數(shù)量，還可以有效地減少繼電器盤之間的電纜連接，從而大大提高系統(tǒng)的可靠性。另外，由于PLC邏輯編程的工具和硬件設(shè)備由PLC系統(tǒng)的生產(chǎn)廠商提供，具體的工程實(shí)現(xiàn)由用戶和集成商自己完成，因此用戶和集成商可以快速簡(jiǎn)便地掌握PLC的控制技術(shù)。

按照發(fā)電廠中輸煤工藝的控制標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，實(shí)際的工況和鍋爐的特性決定著輸煤程控的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，且煤質(zhì)要滿足鍋爐的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。輸煤程控的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括PLC的現(xiàn)場(chǎng)控制和遠(yuǎn)程監(jiān)控，也就是使用PLC和上位機(jī)實(shí)行兩級(jí)控制。在PLC的現(xiàn)場(chǎng)控制中，PLC技術(shù)的應(yīng)用加強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾性能，使系統(tǒng)操作的簡(jiǎn)便性強(qiáng)和可靠性強(qiáng)。上位機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控給系統(tǒng)提供了統(tǒng)一的管理平臺(tái)，在這個(gè)管理平臺(tái)上可以實(shí)行科學(xué)的管理控制。最上層的組成部分是兩臺(tái)實(shí)行工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，一臺(tái)是主控機(jī)，另外一臺(tái)是主控機(jī)的備份機(jī)，兩臺(tái)計(jì)算機(jī)都要配備大屏幕的、監(jiān)控功能一樣的監(jiān)視器。通過(guò)RS-232的串行線把PLC和計(jì)算機(jī)連接起來(lái)，當(dāng)PLC和其中一臺(tái)主機(jī)全雙通訊時(shí)，另外一臺(tái)主機(jī)以監(jiān)聽(tīng)形式連接通訊線，從而實(shí)現(xiàn)主控機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，備份機(jī)作為備用或者輔助。通過(guò)雙機(jī)切換的裝置可以對(duì)控制主機(jī)進(jìn)行設(shè)定，由于會(huì)在工控機(jī)內(nèi)安裝聲卡，因此啟動(dòng)流程時(shí)工控機(jī)會(huì)發(fā)出語(yǔ)音提示。①PLC系統(tǒng)的集中控制。整個(gè)輸煤系統(tǒng)中由PLC系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和控制，通過(guò)設(shè)備啟停和料倉(cāng)料位的信息采集，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，并由上位機(jī)發(fā)出控制系統(tǒng)的指令；另外，系統(tǒng)中設(shè)備運(yùn)行的信息都能在上位機(jī)的CRT顯示屏上進(jìn)行實(shí)時(shí)、實(shí)地、動(dòng)態(tài)的顯示，以完成數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和畫面的實(shí)時(shí)顯示，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，PLC系統(tǒng)會(huì)對(duì)故障記錄進(jìn)行自動(dòng)保存。②上位監(jiān)控。上位監(jiān)控的組成部分主要是計(jì)算機(jī)和打印機(jī)這些外圍設(shè)備，這些外圍設(shè)備可以完成各狀態(tài)的信息顯示、趨勢(shì)顯示、遠(yuǎn)程控制、報(bào)表打印等。

參考文獻(xiàn)

[1]李彬.PLC在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制中的應(yīng)用研究[J].河南科技，2013（21）：118-119.

[2]李丹.PLC在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制中的應(yīng)用探究[J].電子制作，2013（13）.

[3]羅勇.PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力，2012（11）：102-103.

[4]傅宇.PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制中的應(yīng)用研究[J].機(jī)電信息，2012（3）：52-53.