企業(yè)電氣工程中可編程控制器的實(shí)踐研究

陳 峰

（閩江師范高等專科學(xué)校 機(jī)電工程系，福建 福州 350018）

在新經(jīng)濟(jì)形式下，我國(guó)冶金企業(yè)電氣工程進(jìn)入全新的發(fā)展階段，技術(shù)水平的發(fā)展推動(dòng)管理水平的提高，為電氣工程智能化、現(xiàn)代化提供堅(jiān)實(shí)有力的基礎(chǔ)?？删幊炭刂破鞯膽?yīng)用能夠有效提升電氣工程控制系統(tǒng)的控制能力與穩(wěn)定性，提高電氣設(shè)備運(yùn)作能力，降低人力及資金成本，減少電氣設(shè)備超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)及停機(jī)問題的發(fā)生，以此發(fā)揮電氣設(shè)備在電力生產(chǎn)方面的促進(jìn)作用。

1 冶金企業(yè)電氣工程可編程控制器系統(tǒng)調(diào)試與設(shè)計(jì)

1.1 可編程控制器設(shè)計(jì)原則

電氣工程中可編程控制器應(yīng)秉承以下設(shè)計(jì)原則，才能有效地發(fā)揮控制器的實(shí)踐應(yīng)用能力。首先是滿足要求?？删幊滩捎每蛇M(jìn)行編程的儲(chǔ)存器，用于存儲(chǔ)程序執(zhí)行順序控制、邏輯運(yùn)算、計(jì)數(shù)、定時(shí)及算術(shù)等指令，并通過模擬或數(shù)字式輸出/輸入控制諸多類型的機(jī)械生產(chǎn)。因而可編程控制器是面向于工業(yè)生產(chǎn)、汽車制造及實(shí)時(shí)控制的微型計(jì)算機(jī)。因此在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)以滿足受控工業(yè)設(shè)備及設(shè)施的生產(chǎn)及運(yùn)轉(zhuǎn)要求。其次是經(jīng)濟(jì)實(shí)用性，由于可編程控制器工作環(huán)境復(fù)雜，損壞率及更換率極高，為此在滿足電氣設(shè)備控制需求的前提下，應(yīng)選擇性價(jià)比高的硬件配置，以此降低維護(hù)、使用及設(shè)計(jì)成本。再次是安全可靠。最后是便于拓展，控制器設(shè)計(jì)應(yīng)保障在特定時(shí)期內(nèi)的先進(jìn)性，并隨著生產(chǎn)工藝的變化及需求，進(jìn)行控制功能的拓展。

1.2 冶金企業(yè)電氣設(shè)備可編程控制器設(shè)計(jì)步驟

可編程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要結(jié)合受控電氣設(shè)備生產(chǎn)流程、環(huán)節(jié)、運(yùn)轉(zhuǎn)功率，以達(dá)到充分發(fā)揮控制器對(duì)生產(chǎn)工藝控制的作用。在控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)遵循以下步驟：首先明確受控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)者應(yīng)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)初始階段全面收集各項(xiàng)資料，與受控系統(tǒng)負(fù)責(zé)人進(jìn)行充分的溝通，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)環(huán)節(jié)及需求，把握好系統(tǒng)設(shè)計(jì)的每個(gè)環(huán)節(jié)，從而解決控制器實(shí)際中存在的多種問題。其次，明確控制器的硬件配置與型號(hào)。在模塊式控制器的設(shè)計(jì)中，應(yīng)明確基板或框架的型號(hào)，從而篩選出模塊的型號(hào)。而在對(duì)整體式控制器的設(shè)計(jì)中，應(yīng)明確擴(kuò)展單元與基本單元的型號(hào)。再次是軟件設(shè)計(jì)。在明確受控程序結(jié)構(gòu)的前提下，將已繪出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖及流程圖轉(zhuǎn)變?yōu)樘菪纬绦颉?/p>

2 可編程控制器組態(tài)安裝與選擇

2.1 可編程控制器組態(tài)的選擇

可編程控制器組態(tài)選擇分為控制器單機(jī)系統(tǒng)、集中操控系統(tǒng)、集散操控系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)操控系統(tǒng)及冗余操控系統(tǒng)。首先是單機(jī)系統(tǒng)。即利用一臺(tái)控制器控制一臺(tái)機(jī)組。在受控設(shè)備輸出/輸入點(diǎn)數(shù)較少時(shí)，應(yīng)采取該類控制系統(tǒng)。其次是集中操控系統(tǒng)。當(dāng)受控設(shè)備空間位置較近、生產(chǎn)運(yùn)作環(huán)節(jié)具有緊密聯(lián)系時(shí)，可用一臺(tái)控制器對(duì)其進(jìn)行控制，以此達(dá)到綜合控制的目的。再次是集散操控系統(tǒng)。即由上位計(jì)算機(jī)（處于云端的可編程控制器）控制多臺(tái)可編程控制器，且每臺(tái)控制器均控制一臺(tái)電氣設(shè)備。在冶金企業(yè)實(shí)際操作中，各控制器以通訊數(shù)據(jù)形式進(jìn)行連鎖、發(fā)令或響應(yīng)。該系統(tǒng)適用于多臺(tái)受控電氣設(shè)備組成的聯(lián)合生產(chǎn)線。當(dāng)部分控制器損害后，其余控制器能發(fā)揮替代作用，保障工業(yè)生產(chǎn)的持續(xù)運(yùn)行。然后是網(wǎng)絡(luò)操控系統(tǒng)。該系統(tǒng)可用于控制大規(guī)模電氣設(shè)備設(shè)施。最后是冗余操控系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用一個(gè)CPU模塊作為系統(tǒng)控制模塊，并參與到對(duì)電氣設(shè)備的控制中，采用三塊或四塊cup模塊則作為備用組態(tài)。當(dāng)控制主系統(tǒng)的cup模塊故障后，能夠通過熱備裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障CPU的切換，保障系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性。

2.2 可編程控制器的維護(hù)與安裝

雖然可編程控制器穩(wěn)定性及安全性較高，然而由于冶金企業(yè)工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜、控制器運(yùn)轉(zhuǎn)期限較長(zhǎng)，極易出現(xiàn)系統(tǒng)或硬件損壞及故障的情況。因而為保障控制器系統(tǒng)長(zhǎng)期正常地運(yùn)轉(zhuǎn)，在控制器安裝前應(yīng)做到對(duì)控制器安全、牢靠及正確地操作。首先控制器在連接基礎(chǔ)元件及設(shè)備安裝時(shí)應(yīng)考慮控制系統(tǒng)的整體布局，不僅要滿足控制器運(yùn)轉(zhuǎn)的需求，更應(yīng)確保在安裝流程的規(guī)范性。設(shè)計(jì)者及相關(guān)負(fù)責(zé)人應(yīng)全面考察生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的溫度、濕度及灰塵濃度等因素，規(guī)避環(huán)境惡劣，易對(duì)控制器造成損傷的場(chǎng)所，以此保障控制器硬件設(shè)備的安全。在安裝環(huán)節(jié)中，應(yīng)以設(shè)備調(diào)試的方式，檢測(cè)控制器安裝正確與否。此外，在注意控制器安裝環(huán)境的防塵、防潮、防震、防腐、電磁防護(hù)等工作的前提下，應(yīng)注意控制器系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的電磁兼容性。系統(tǒng)兼容性差，將極大降低控制器系統(tǒng)的穩(wěn)定性，不利于對(duì)受控電氣部件的控制管理工作。因而，在控制器安裝后期，設(shè)計(jì)者應(yīng)時(shí)刻與用戶保持聯(lián)系，一旦出現(xiàn)兼容性問題，設(shè)計(jì)者應(yīng)積極通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，系統(tǒng)重組等方式解決兼容問題。并對(duì)系統(tǒng)兼容性問題進(jìn)行及時(shí)記錄，以便為后續(xù)維修工作奠定基礎(chǔ)。

3 冶金企業(yè)電氣設(shè)備可編程控制器在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用

對(duì)可編程控制器的結(jié)構(gòu)及功能進(jìn)行分析，該控制器屬于通用且全新的電氣設(shè)備控制裝置，是將微型計(jì)算機(jī)作為內(nèi)核，通過接收云終端計(jì)算機(jī)指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)受控電氣設(shè)備生產(chǎn)環(huán)節(jié)控制的目的。在工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中，計(jì)算機(jī)通過接收輸入口數(shù)據(jù)，對(duì)存儲(chǔ)器內(nèi)部數(shù)據(jù)實(shí)施處理，并分解出多條控制指令，傳輸?shù)娇删幊炭刂破鲀?nèi)部的傳感器中，隨后對(duì)控制指令再次進(jìn)行信息處理，通過對(duì)存儲(chǔ)器內(nèi)部過往指令呈現(xiàn)的對(duì)照，對(duì)程序進(jìn)行鑒別，從而由數(shù)據(jù)輸出口輸出，達(dá)到控制外部電氣設(shè)備的目的?？梢哉f控制器是通過諸多應(yīng)用程序?qū)ιa(chǎn)環(huán)節(jié)中存在的特殊狀況及實(shí)踐進(jìn)行及時(shí)地控制及處理。整個(gè)環(huán)節(jié)不僅包括汽車轉(zhuǎn)向泵的組裝工作，更包含對(duì)位移、壓力等參數(shù)的控制，對(duì)技術(shù)人員要求較高。然而在可編程控制器應(yīng)用后，能在有效完成對(duì)轉(zhuǎn)向泵組裝及測(cè)試工作的同時(shí)，極大地降低汽車生產(chǎn)企業(yè)的人力物力成本，促成企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升。而在汽車自動(dòng)噴漆環(huán)節(jié)中，可編程控制器能夠準(zhǔn)確檢測(cè)汽車部件形狀及位置，保障汽車噴漆的效率及質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)在節(jié)約油漆成本的同時(shí)，完成對(duì)汽車部件、外殼、框架噴漆的目的。

4 結(jié)語

冶金企業(yè)電氣設(shè)備可編程控制器在各領(lǐng)域生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)中發(fā)揮著不可替代的作用，是工業(yè)現(xiàn)代化、智能化、自動(dòng)化的基礎(chǔ)。在電氣工程領(lǐng)域，可編程控制器應(yīng)根據(jù)不同工業(yè)領(lǐng)域的需求進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整及設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮可編程控制器自動(dòng)化控制的作用，以此推進(jìn)工業(yè)制造及生產(chǎn)質(zhì)量的提升，促進(jìn)我國(guó)工業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)程。為我國(guó)社會(huì)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，提供全新的驅(qū)動(dòng)力。