論P(yáng)LC＋變頻自動(dòng)控制系統(tǒng)的實(shí)用性

俞詩雄

（廣東博德精工建材有限公司，佛山528000）

關(guān)健詞：PLC；變頻；電路；高度；自動(dòng)控制

1 前言

在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域中，自動(dòng)控制技術(shù)起著越來越重要的作用。自動(dòng)控制是指在沒有人直接參與的情況下，利用外加的設(shè)備或裝置（稱控制裝置或控制器），使機(jī)器、設(shè)備或生產(chǎn)過程（統(tǒng)稱被控對(duì)象）的某個(gè)工作狀態(tài)或參數(shù)（即被控制量）自動(dòng)地按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行。而在陶瓷行業(yè)中，自動(dòng)控制技術(shù)運(yùn)用得相當(dāng)廣泛，特別是PLC+變頻自動(dòng)控制系統(tǒng)的實(shí)用，如煤氣站氣柜高度自動(dòng)控制系統(tǒng)、各種水位自動(dòng)控制系統(tǒng)等。其核心即是某種物理量傳感器＋PLC＋風(fēng)機(jī)或水泵變頻，下面將詳細(xì)論述此自動(dòng)控制系統(tǒng)的原理及具體實(shí)例應(yīng)用。

2 PLC＋變頻自動(dòng)控制系統(tǒng)的原理

PLC＋變頻自動(dòng)控制系統(tǒng)的原理示意圖如圖1所示。

圖1 PLC＋變頻自動(dòng)控制系統(tǒng)原理圖

此系統(tǒng)通過利用PLC、傳感器、變頻器、電氣控制設(shè)備等組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，使所需控制的物理量恒定或在一定范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)，滿足生產(chǎn)要求。物理量傳感器用于將需要測(cè)定控制的某個(gè)具體的物理量轉(zhuǎn)化為實(shí)時(shí)電信號(hào)（一般采用電流信號(hào)4～20 mA），并向PLC傳輸信號(hào)，陶瓷行業(yè)常見需要控制的物理量可以是煤氣站氣柜高度、各種液態(tài)水位、管道壓力等等。PLC用于接收物理量傳感器的電信號(hào)，可通過人機(jī)界面設(shè)定好需要執(zhí)行的具體指令，再按照設(shè)定的指令執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等，并通過數(shù)字或模擬式輸出控制水泵或風(fēng)機(jī)變頻。變頻用于實(shí)時(shí)匹配實(shí)際所需的具體物理量大小。

3 煤氣站氣柜高度自動(dòng)控制系統(tǒng)

煤氣站作為陶瓷行業(yè)窯爐、噴霧塔所需水煤氣的供給中心，不僅要求提供的水煤氣品質(zhì)過關(guān)，而且要求提供的水煤氣管道壓力實(shí)時(shí)穩(wěn)定及用氣的安全使用。對(duì)此，煤氣站均配備了穩(wěn)壓罐（氣柜），并有一整套供氣自動(dòng)控制系統(tǒng)，以確保煤氣的使用安全及用氣壓力要求，其簡(jiǎn)易圖如圖2所示。

圖2 供氣自動(dòng)控制系統(tǒng)示意圖

煤氣站氣柜是具有一定可伸縮的罐體，通過高度傳感器與煤氣發(fā)生爐工藝風(fēng)機(jī)進(jìn)行自動(dòng)聯(lián)鎖控制，當(dāng)氣柜升高時(shí)，工藝風(fēng)機(jī)變頻降低，反之亦然。同理，用氣端主管壓力與加壓機(jī)進(jìn)行自動(dòng)聯(lián)鎖控制，以保障用氣端所需壓力。下面詳述煤氣站氣柜高度自動(dòng)控制系統(tǒng)的具體做法。

圖3 氣柜高度自動(dòng)控制系統(tǒng)電路圖

首先要將氣柜高度物理量轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，氣柜一般有三節(jié)（每節(jié)4 m，共12 m），在氣柜頂部安裝一個(gè)水箱，并用軟管接到氣柜第一節(jié)壓力傳感器上，當(dāng)氣柜升高時(shí)，軟管水柱高度增大，通過壓力傳感器轉(zhuǎn)化的電流信號(hào)同樣增大，呈線性比例關(guān)系。綜合考慮氣柜的安全使用高度在2.5～7 m，其對(duì)應(yīng)的軟管水柱高度同樣為2.5～7 m，對(duì)應(yīng)電流信號(hào)設(shè)置在7.3～13.3 mA范圍內(nèi)。為避免水箱底部結(jié)垢等問題，采用煤氣站軟化水，并在水箱頂部加裝防塵帽，以確保軟管水柱高度能夠真實(shí)反映出氣柜高度。

其次將壓力傳感器電流信號(hào)接入PLC中，通過PLC人機(jī)界面設(shè)定壓力傳感器電流信號(hào)與工藝風(fēng)機(jī)變頻的線性對(duì)應(yīng)簡(jiǎn)易指令，PLC經(jīng)指令計(jì)算輸出電流信號(hào)模擬量，用來控制工藝風(fēng)機(jī)變頻器的變頻，從而控制煤氣發(fā)生爐產(chǎn)氣量，繼而保障氣柜在安全高度內(nèi)安全使用。為保障輸入輸出電流信號(hào)不受外界干擾，一般會(huì)加裝電流隔離器。

當(dāng)然，在上述基礎(chǔ)上，需增設(shè)自動(dòng)手動(dòng)切換、報(bào)警等自動(dòng)控制基本功能，氣柜高度自動(dòng)控制系統(tǒng)電路圖如圖3所示。

4 結(jié)語

上述通過煤氣站氣柜高度自動(dòng)控制系統(tǒng)例子詳述了PLC+變頻自動(dòng)控制系統(tǒng)的具體應(yīng)用，當(dāng)然這種自控系統(tǒng)還廣泛應(yīng)用于各種管道壓力自控、水位自控等?；赑LC與變頻技術(shù)的自動(dòng)控制系統(tǒng)不僅可以提高各種供氣供水的可靠性和穩(wěn)定性，而且系統(tǒng)還具有良好的節(jié)能性。