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

倪駿程

(南京技師學(xué)院，江蘇南京，210000)

0 引言

當(dāng)前，PLC技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)當(dāng)中。PLC即可編程控制器。PLC基于計(jì)算機(jī)，通過計(jì)算機(jī)指令實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的控制。在電氣設(shè)備自動(dòng)化控制中應(yīng)用PLC技術(shù)，可有效減少電氣設(shè)備的損耗，延長(zhǎng)其使用壽命；也可對(duì)其控制流程進(jìn)行優(yōu)化，促進(jìn)其穩(wěn)定運(yùn)行。因此，研究PLC技術(shù)在電氣設(shè)備中的應(yīng)用，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 PLC技術(shù)的特點(diǎn)

PLC技術(shù)的特點(diǎn)如下：其一，可提高電氣設(shè)備運(yùn)行效率。前文提到，PLC基于計(jì)算機(jī)，通過計(jì)算機(jī)指令實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備的控制。因此，PLC技術(shù)包含了網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)技術(shù)。除此之外，也包含了一體化控制技術(shù)。PLC技術(shù)不僅可以有效減少不必要時(shí)間的消耗，也可減少能源的損耗，還可提高設(shè)備的利用率。而且，PLC控制系統(tǒng)操作界面即方便又快捷。這對(duì)提高電氣設(shè)備運(yùn)行效率有著重要的促進(jìn)作用。其二，可適用于多種電氣設(shè)備。PLC技術(shù)的功能呈現(xiàn)出多樣化。這與當(dāng)前電氣設(shè)備類型的多樣化相適應(yīng)。因此，PLC技術(shù)可適用于多種電氣設(shè)備。而且，PLC 技術(shù)可對(duì)電氣設(shè)備的運(yùn)行過程進(jìn)行優(yōu)化，可滿足當(dāng)前社會(huì)對(duì)于電氣設(shè)備的需求。其三，可彌補(bǔ)傳統(tǒng)控制的不足?；趥鹘y(tǒng)控制模式的電氣設(shè)備具有運(yùn)營(yíng)生產(chǎn)效率低、操作繁瑣而且使用不便的特點(diǎn)，不適應(yīng)與現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展。而基于PLC技術(shù)的電氣設(shè)備可彌補(bǔ)這些不足之處，從而可促進(jìn)電氣設(shè)備的發(fā)展。

2 PLC技術(shù)在電氣設(shè)備自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

■2.1 順序控制

順序控制指電氣設(shè)備的各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)在輸入信號(hào)的作用下按照一定先后順序自動(dòng)而有序地進(jìn)行操作。在實(shí)際運(yùn)行過程中，隨著使用時(shí)間的持續(xù)，大多數(shù)電氣設(shè)備的能耗會(huì)增加。這樣造成的結(jié)果就是，經(jīng)濟(jì)效益受到損害。為了減少或者避免這種情況的發(fā)生，就要在電氣設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)中應(yīng)用PLC技術(shù)進(jìn)行順序控制。利用PLC技術(shù)控制開關(guān)量來實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備各個(gè)機(jī)構(gòu)操作順序的控制；以模塊的形式實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的單獨(dú)控制，從而有效避免因?yàn)槟硻C(jī)構(gòu)出現(xiàn)問題而導(dǎo)致整個(gè)設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)問題。例如，可利用PLC技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)三相電動(dòng)機(jī)的順序控制。此順序控制的特點(diǎn)是：電動(dòng)機(jī)M2的控制電路先與接觸器KM1的線圈并接后再與KM1的自鎖觸頭串接，這樣就保證了電動(dòng)機(jī)M1啟動(dòng)后、M2才能啟動(dòng)的順序控制要求。其工作原理是：合上電源Q→按下按鈕SB2→線圈KM1得電→KM1自鎖觸點(diǎn)閉合自鎖、KM1主觸點(diǎn)閉合→電機(jī)M1啟動(dòng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)→再按下SB4→KM2線圈得電→KM2自鎖觸點(diǎn)閉合自鎖、KM2主觸點(diǎn)閉合→電機(jī)M2啟動(dòng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)；按下SB1→線圈KM1失電→KM1主觸點(diǎn)斷開→電機(jī)M1停止轉(zhuǎn)動(dòng)；按下SB3→線圈KM2失電→KM2主觸點(diǎn)斷開→電機(jī)M2停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

■2.2 開關(guān)控制

開關(guān)控制指通過控制繼電器的接通與關(guān)斷的值（即1和0）來實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備的控制。在傳統(tǒng)控制模式中，開關(guān)量控制的使用最為廣泛。在實(shí)際控制過程中，開關(guān)量控制方式還存在一些不足，如穩(wěn)定性較差、敏感性強(qiáng)等。這些問題使得電氣設(shè)備的運(yùn)行受到了一定程度的影響。而在電氣設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)中應(yīng)用PLC技術(shù)，即可保障電氣設(shè)備自動(dòng)化控制的質(zhì)量，也可有效降低設(shè)備運(yùn)行事故的發(fā)生頻率，從而提高設(shè)備的使用率。例如，可使用PLC技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)輸車的控制，如圖1所示。其中，X007、X010-X013分別為五個(gè)站點(diǎn)的行程開關(guān)；X002-X006分別為五個(gè)站點(diǎn)的呼叫按鈕開關(guān)；X001、X002分別對(duì)應(yīng)于啟動(dòng)按鈕開關(guān)與停止按鈕開關(guān)；Y001為電機(jī)的反轉(zhuǎn)繼電器，控制運(yùn)輸小車的左行；Y001為電機(jī)的正轉(zhuǎn)繼電器，控制小車的右行。通過計(jì)算機(jī)指令控制內(nèi)部繼電器的通斷，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸小車的左行或者右行。在此過程中，PLC對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，保證指令的順序進(jìn)行，從而達(dá)到提高運(yùn)行效率的目的。

■2.3 閉環(huán)控制

閉環(huán)控制指作為被控制對(duì)象的輸出以某種形式返回到作為控制的輸入，并影響輸入的一種控制關(guān)系。PLC通過調(diào)節(jié)電機(jī)設(shè)備的轉(zhuǎn)速、調(diào)節(jié)電子等實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)設(shè)備的控制。例如，可應(yīng)用PLC 技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)伺服電機(jī)的控制。作為被控對(duì)象的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速受信號(hào)電壓控制。當(dāng)信號(hào)電壓的大小與極性發(fā)生改變時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度與方向也跟著變化。PLC控制控制伺服電機(jī)不是直接控制的。而是PLC發(fā)出可調(diào)的脈沖或者控制信號(hào)控制伺服驅(qū)動(dòng)器來驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)。再如，可應(yīng)用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)力泵的控制。當(dāng)動(dòng)力泵的啟動(dòng)開關(guān)開啟后，PLC就會(huì)分析其運(yùn)行時(shí)間的長(zhǎng)短。通過對(duì)其運(yùn)行的具體分析，選擇合適的控制方式，并控制電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。在PLC進(jìn)行閉環(huán)控制過程中，其對(duì)電機(jī)設(shè)備運(yùn)行的分析速度更快。而其分析結(jié)果也具有較高的準(zhǔn)確性。因此，在實(shí)際運(yùn)營(yíng)生產(chǎn)過程中，可將PLC技術(shù)應(yīng)用于電機(jī)設(shè)備自動(dòng)化控制當(dāng)中，必要時(shí)，將其與傳統(tǒng)控制方式相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)設(shè)備生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)效率的提高。

圖1 運(yùn)輸小車PLC外部接線圖

圖2

■2.4 運(yùn)動(dòng)控制

運(yùn)動(dòng)控制指對(duì)電氣設(shè)備各機(jī)構(gòu)速度、位置的實(shí)時(shí)控制，使之按照規(guī)定好的運(yùn)動(dòng)軌跡以及設(shè)定好的運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的控制對(duì)象為電動(dòng)機(jī)，其控制核心為單片機(jī)、PLC等，其執(zhí)行機(jī)構(gòu)為電力電子功率變換裝置?；赑LC的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)動(dòng)的精準(zhǔn)位置控制、速度控制、轉(zhuǎn)矩或者力的控制。其具有可靠、編程簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。例如，可應(yīng)用PLC技術(shù)實(shí)現(xiàn)三相異步電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，其控制電路圖如圖2所示，其控制接線圖與梯形圖如圖3所示。

圖3 三相異步電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制接線圖與梯形圖

3 結(jié)語

從以上分析中，我們可得，PLC技術(shù)具有提高電機(jī)設(shè)備運(yùn)行效率、適應(yīng)于多種電機(jī)設(shè)備、可彌補(bǔ)傳統(tǒng)控制的不足等特點(diǎn)。通過對(duì)電機(jī)設(shè)備的順序控制、開關(guān)控制、閉環(huán)控制以及運(yùn)動(dòng)控制等，將PLC技術(shù)應(yīng)用于電機(jī)設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)中。在實(shí)際的應(yīng)用過程中，可在控制環(huán)節(jié)中融入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。這樣，不僅可以有效提高電機(jī)設(shè)備的運(yùn)行效率，也可保障電機(jī)的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)效率。