PLC技術(shù)在電氣設(shè)備自動(dòng)化中的應(yīng)用

王鈺

[摘 要] 近年來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展，PLC（Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器）控制系統(tǒng)技術(shù)在電氣設(shè)備自動(dòng)化中的應(yīng)用也愈加廣泛。文章從PLC技術(shù)簡(jiǎn)介談起，對(duì)其優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，并探討PLC技術(shù)在機(jī)床、立體倉(cāng)庫(kù)、紡紗系統(tǒng)、環(huán)形打孔銑平面等領(lǐng)域的具體應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞] PLC技術(shù)；電氣設(shè)備；自動(dòng)化控制

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2016. 23. 089

[中圖分類號(hào)] TP311 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673 - 0194（2016）23- 0169- 03

從20世紀(jì)開(kāi)始，總線技術(shù)興盛，計(jì)算機(jī)、通訊、控制技術(shù)也隨之有了進(jìn)一步發(fā)展，PLC技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生?，F(xiàn)如今，PLC技術(shù)已經(jīng)成為電氣設(shè)備自動(dòng)化控制最常采用的手段。筆者就將對(duì)這一技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)闡述。

1 PLC技術(shù)簡(jiǎn)介

PLC技術(shù)，英文Programmable Logic Controller，譯為可編程邏輯控制器，其具體是指融合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)，以微處理器為載體，可安裝在工業(yè)機(jī)械上的控制裝置。PLC技術(shù)最早可追溯至20世紀(jì)70年代，當(dāng)時(shí)其被應(yīng)用于汽車(chē)工業(yè)中，之后，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，微處理芯片的處理速度逐漸提高，PLC技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展至機(jī)械制造領(lǐng)域、商業(yè)領(lǐng)域，并逐漸形成了“儀表—電器—計(jì)算機(jī)控制”的一體化模式。目前，PLC技術(shù)的主要控制形式為FCS總線控制系統(tǒng)和DCS集散控制系統(tǒng)，未來(lái)其將向著全分布式、開(kāi)放式的方向發(fā)展。一般來(lái)講，PLC的工作過(guò)程主要有三個(gè)環(huán)節(jié)：（1）初始數(shù)據(jù)輸入環(huán)節(jié)：這一環(huán)節(jié)下，技術(shù)人員需要將預(yù)先收集好的指令拿到輸入?yún)^(qū)域進(jìn)行掃描，在控制系統(tǒng)軟件程序作用下，數(shù)據(jù)進(jìn)入系統(tǒng)進(jìn)入分析狀態(tài)；（2）對(duì)特定功能的程序處理環(huán)節(jié)：在此環(huán)節(jié)，系統(tǒng)要依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行狀態(tài)、指令要求等情況，按照用戶預(yù)先設(shè)定的程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行全面掃描，并做出實(shí)時(shí)分析與邏輯性運(yùn)算；（3）控制響應(yīng)環(huán)節(jié)：將上一環(huán)節(jié)的分析結(jié)果與邏輯運(yùn)算結(jié)果傳輸?shù)娇刂浦鳈C(jī)，由控制主機(jī)發(fā)出響應(yīng)信號(hào)，對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行控制。

2 PLC技術(shù)在電氣設(shè)備自動(dòng)化中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多全新的成果被應(yīng)用于PLC技術(shù)領(lǐng)域，與此同時(shí)，PLC技術(shù)在電氣設(shè)備自動(dòng)化控制中的應(yīng)用范圍也愈加廣泛，借助PLC技術(shù)，電氣設(shè)備呈現(xiàn)出智能化的特點(diǎn)，人工操作環(huán)節(jié)大為減少，企業(yè)生產(chǎn)成本有了顯著下降，人與機(jī)器的關(guān)系更加和諧。以西門(mén)子的PLC技術(shù)為例，該技術(shù)應(yīng)用了最先進(jìn)的邏輯運(yùn)算存儲(chǔ)系統(tǒng)和CPU，能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)所構(gòu)成的大型電氣設(shè)備控制，還可用于大型計(jì)算機(jī)的散熱控制系統(tǒng)，具有集成密度大、高智能化、速度快等優(yōu)點(diǎn)。

3 PLC技術(shù)在電氣設(shè)備自動(dòng)化中應(yīng)用的三個(gè)主要領(lǐng)域

近年來(lái)，隨著PLC技術(shù)的進(jìn)步，其應(yīng)用領(lǐng)域也逐漸拓廣。具體來(lái)講，PLC技術(shù)在電氣自動(dòng)設(shè)備自動(dòng)化控制中的應(yīng)用領(lǐng)域主要有三個(gè)：（1）交通控制系統(tǒng)。交通控制領(lǐng)域是PLC應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域，目前，世界各國(guó)的交通系統(tǒng)信號(hào)燈控制都采用的PLC技術(shù)，這一技術(shù)的應(yīng)用大大提升了交通系統(tǒng)控制的工作效率，有效減少了交通警察現(xiàn)場(chǎng)指揮的工作量，配合現(xiàn)在的GPS技術(shù)和路況檢測(cè)系統(tǒng)，有效緩解了城市交通擁堵情況。除此之外，在電子監(jiān)控的配合下，PLC技術(shù)還能及時(shí)對(duì)事故路段做出及時(shí)反應(yīng)，給予了道路事故救援搶險(xiǎn)的時(shí)間，對(duì)于優(yōu)化整個(gè)城市交通系統(tǒng)，規(guī)范交通運(yùn)行具有積極作用。（2）數(shù)控系統(tǒng)。PLC技術(shù)還可廣泛應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)中，提升數(shù)控系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，提高機(jī)械加工與制造的工作效率。（3）空調(diào)系統(tǒng)。PLC技術(shù)還被廣泛應(yīng)用于建筑環(huán)境工程領(lǐng)域，如大型中央空調(diào)的控制。以往，在中央空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用控制方法主要有直接數(shù)字、繼電器、可編程控制器三種方式，前兩種在準(zhǔn)確性、可控性方面存在明顯的缺陷，后者的可靠性、抗干擾性更高，加之養(yǎng)護(hù)維修方便，現(xiàn)已成為應(yīng)用最多的控制方法。

4 PLC技術(shù)在電氣設(shè)備自動(dòng)化中的具體應(yīng)用

4.1 PLC技術(shù)在機(jī)床電氣中的應(yīng)用

加工機(jī)床是一種集機(jī)械、電氣、液壓多種系統(tǒng)于一體的工具，對(duì)于液壓和電氣兩套不同的系統(tǒng)間的控制比較容易出現(xiàn)故障，且出現(xiàn)故障后不易檢修、排除，將PLC技術(shù)應(yīng)用于機(jī)床中，能夠取代傳統(tǒng)的接觸器為主體的控制裝備，提高控制的靈活性，降低故障率。同時(shí)，通過(guò)對(duì)可編程邏輯控制器時(shí)間程序的改造，還能夠?qū)崟r(shí)了解每個(gè)主體設(shè)備的運(yùn)行情況，方便實(shí)現(xiàn)組合控制、報(bào)警畫(huà)面回傳、監(jiān)管等一系列操作，這對(duì)于提高機(jī)床設(shè)備效率具有積極意義。

PLC還能在機(jī)床設(shè)備的調(diào)速自動(dòng)化控制系統(tǒng)中應(yīng)用，其同電樞整流柜、高壓開(kāi)關(guān)柜、整流變壓器、司機(jī)控制臺(tái)、監(jiān)視機(jī)、低壓配電柜等共同組成了數(shù)字自動(dòng)化電控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品制造過(guò)程的完整自動(dòng)化控制。這套系統(tǒng)使用直流電，硬件電路為大規(guī)模集成電路，元器件較少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因而更為安全可靠，故障率也較低。模塊化硬件與總線相連，整個(gè)控制算法均由計(jì)算機(jī)軟件完成，功能開(kāi)發(fā)比較容易，技術(shù)門(mén)檻較低，應(yīng)用更為方便。此外，可編程邏輯控制器的抗干擾能力強(qiáng)、壽命長(zhǎng)、查線方便，相比其他控制系統(tǒng)更為節(jié)能。

4.2 PLC技術(shù)在立體倉(cāng)庫(kù)中的應(yīng)用

近年來(lái)，物流產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，PLC技術(shù)開(kāi)始逐漸在這一行業(yè)嶄露頭角，在立體倉(cāng)庫(kù)中的應(yīng)用就是其中最具代表性的。目前，立體倉(cāng)庫(kù)的主要形式有垂直提升式、巷道堆垛式、升降橫移式、圓形水平循環(huán)式以及垂直循環(huán)式幾類?？删幊踢壿嬁刂破髟诹Ⅲw倉(cāng)庫(kù)中應(yīng)用時(shí)要對(duì)貨架、堆垛機(jī)、穿梭機(jī)、出入庫(kù)輸送機(jī)進(jìn)行控制，控制系統(tǒng)中還要有計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助。立體倉(cāng)庫(kù)多采用閉環(huán)控制，高速計(jì)數(shù)器FM350先接收到由編碼器反饋的轉(zhuǎn)數(shù)，然后將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)發(fā)送給可編程邏輯控制器，再由計(jì)算機(jī)和控制器共同實(shí)現(xiàn)電機(jī)的閉環(huán)控制。在立體倉(cāng)庫(kù)中應(yīng)用PLC電氣控制技術(shù)能夠有效提高貨物出入庫(kù)的效率，降低庫(kù)管人員的工作量，改善傳統(tǒng)倉(cāng)儲(chǔ)的混亂局面。

4.3 PLC技術(shù)在紡紗系統(tǒng)中的應(yīng)用

在紡紗系統(tǒng)中，PLC技術(shù)是作為電氣設(shè)備控制主機(jī)存在的，同其搭配工作的還有電機(jī)控制、開(kāi)關(guān)柜控制和人機(jī)界面處理等控制系統(tǒng)。在對(duì)紡紗系統(tǒng)進(jìn)行控制時(shí)，技術(shù)人員要采集各個(gè)紗錠控制器的數(shù)據(jù)，并將其錄入到人機(jī)界面中。PLC同所有紗錠控制器共同構(gòu)成了整個(gè)邏輯環(huán)，同時(shí)，PLC系統(tǒng)還負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)通信管理與維護(hù)系統(tǒng)的控制。在紡紗設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，紗疵檢測(cè)、數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)等功能均由可編程邏輯控制器完成，與傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)相比，其體積小、精度高、成本低、能耗省、組網(wǎng)能力強(qiáng)，能夠有效提高紡紗系統(tǒng)的整體運(yùn)行效率。

4.4 PLC技術(shù)在環(huán)形打孔銑平面中的應(yīng)用

在環(huán)形打孔銑平面的運(yùn)行過(guò)程中，Sinumerik 802c base line 集成了數(shù)控機(jī)床、人機(jī)界面、I/O接口等多種控制單元，引入PLC后，其接入EI接口，同機(jī)床控制面板相連，實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁閥、行程開(kāi)關(guān)、驅(qū)動(dòng)繼電器、保護(hù)開(kāi)關(guān)等各個(gè)不見(jiàn)得控制。數(shù)控機(jī)床與可編程邏輯控制器之間通過(guò)專門(mén)的地址進(jìn)行信息傳遞，控制精確度大為提高。

5 結(jié) 語(yǔ)

PLC技術(shù)操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、能耗低、可靠性高，具有很多傳統(tǒng)控制設(shè)備不具有的優(yōu)點(diǎn)，其豐富的接口使得其在電氣設(shè)備自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用面更為廣泛。目前，PLC技術(shù)已經(jīng)逐漸同電氣控制、儀表控制、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相融合，其應(yīng)用范圍逐漸拓展到化工、建材、電力、鋼鐵、石油等行業(yè)。我們有必要進(jìn)一步研究PLC技術(shù)，進(jìn)一步提升其精確度，促進(jìn)各領(lǐng)域生產(chǎn)效率的提高，促進(jìn)社會(huì)進(jìn)步。

主要參考文獻(xiàn)

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