探討PLC技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

藍(lán)桃生

（紫金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司，福建 龍巖 364200）

筆者通過(guò)多年工作經(jīng)驗(yàn)，在研究PLC技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化控制中應(yīng)用時(shí)，筆者主要從堆場(chǎng)水泵自動(dòng)噴淋控制中的應(yīng)用、閉環(huán)控制應(yīng)用、開(kāi)關(guān)量控制應(yīng)用和順序控制應(yīng)用這四方面進(jìn)行PLC控制技術(shù)闡述。

1 PLC技術(shù)概念

PLC是在電氣控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的，把自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)控制裝置。主要是通過(guò)梯形圖語(yǔ)言編程和邏輯控制運(yùn)算，通過(guò)軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各種電氣、機(jī)械設(shè)備智能化、自動(dòng)化控制，這種技術(shù)是電氣工程自動(dòng)化發(fā)展的一大進(jìn)步，在我國(guó)的工業(yè)發(fā)展中發(fā)揮重要的作用。其中PLC技術(shù)的系統(tǒng)構(gòu)造主要包括兩種：第一種，箱式結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)主要是由控制面板、電池和主板等多個(gè)板塊構(gòu)成。第二種是模塊式結(jié)構(gòu)，主要是由I/O模塊、電源和CPU控制主板、網(wǎng)絡(luò)模塊、控制模塊等組成。

2 PLC的電氣自動(dòng)化控制中的優(yōu)勢(shì)

在進(jìn)行電氣自動(dòng)化控制工作過(guò)程中，可以充分利用PLC控制系統(tǒng)來(lái)對(duì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行修改，節(jié)省大量的人力和物力，提高了工作效率。PLC技術(shù)在提高電氣自動(dòng)化控制可靠性、可操作性方面優(yōu)勢(shì)明顯，可有效節(jié)約能源消耗，實(shí)現(xiàn)設(shè)備控制自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)。同時(shí)PLC技術(shù)將計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)很好的結(jié)合在一起，一些非技術(shù)問(wèn)題也能夠自動(dòng)進(jìn)行修復(fù)，大大降低自動(dòng)化維修人員的工作強(qiáng)度[1]。

3 PLC技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

（1）堆場(chǎng)水泵自動(dòng)噴淋控制中的應(yīng)用。金礦選礦車(chē)間金礦堆場(chǎng)噴淋原采用人工定時(shí)通過(guò)變頻調(diào)速器及現(xiàn)場(chǎng)操作箱啟停方式對(duì)水泵進(jìn)行控制，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，產(chǎn)品的質(zhì)量無(wú)法保證，生產(chǎn)效率較低。同時(shí)由于車(chē)間堆場(chǎng)噴淋周期有嚴(yán)格的控制過(guò)程，對(duì)堆場(chǎng)礦石的回收率影響極大，導(dǎo)致選礦浸出工藝參數(shù)無(wú)法符合設(shè)計(jì)要求。通過(guò)對(duì)原有系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，采用小型PLC控制系統(tǒng)，通過(guò)簡(jiǎn)單的485網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)輕松實(shí)現(xiàn)噴淋過(guò)程的自動(dòng)控制，通過(guò)人機(jī)界面按工藝要求進(jìn)行設(shè)定噴淋量與噴淋時(shí)間，大大提高了選礦工藝參數(shù)。上位工控機(jī)可以完成界面監(jiān)視及生產(chǎn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、保存、輸出，并可實(shí)現(xiàn)與車(chē)間級(jí)網(wǎng)絡(luò)的互連。

（2）閉環(huán)控制應(yīng)用。在電氣自動(dòng)化控制工作中，會(huì)出現(xiàn)很多非固定量，為了能夠避免出現(xiàn)問(wèn)題，需要對(duì)出現(xiàn)的非固定量進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)兩者之間無(wú)障礙轉(zhuǎn)化，保證能夠通過(guò)可以進(jìn)行編程的儀器對(duì)模擬量進(jìn)行操作和控制[2]。通過(guò)PLC技術(shù)能夠及時(shí)的反應(yīng)當(dāng)前閉環(huán)控制應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)行情況，而且能夠?qū)φ麄€(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。在這過(guò)程中需要相關(guān)的操作人員了解PLC技術(shù)和閉環(huán)控制應(yīng)用系統(tǒng)兩者之間關(guān)系，并且能夠根據(jù)實(shí)際情況有效將兩者相結(jié)合，發(fā)揮出PLC技術(shù)和閉環(huán)控制應(yīng)用技術(shù)優(yōu)勢(shì)，解決傳統(tǒng)電氣控制工程中的問(wèn)題。例如在恒速工作過(guò)程中當(dāng)速度發(fā)生變化時(shí)，利用PLC技術(shù)可以將傳感器輸出的模擬電流信號(hào)，將模擬量輸入到模塊中，然后所獲得的數(shù)據(jù)再由輸出模塊將模擬量轉(zhuǎn)化為正常的電流信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，確保設(shè)備正常運(yùn)行。

在我礦實(shí)際生產(chǎn)中，這種技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。在銅礦磨浮選礦廠，進(jìn)入球磨機(jī)的礦量通過(guò)球磨機(jī)磨礦后的礦漿濃度進(jìn)行閉環(huán)控制，其通過(guò)超聲波礦漿濃度計(jì)在線檢測(cè)輸出4-20mA模擬信號(hào)經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)控制總線輸出到PLC模擬量模塊輸入端，經(jīng)內(nèi)部建立模型，經(jīng)相應(yīng)算法換算輸出相應(yīng)變頻器運(yùn)行頻率調(diào)節(jié)皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行速度，如此循環(huán)閉環(huán)反饋，精確控制進(jìn)入球磨機(jī)給礦量，達(dá)到恒定給礦目的，實(shí)現(xiàn)滿足生產(chǎn)工藝要求，不僅提高了產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)又節(jié)省人力和成本，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

（3）開(kāi)關(guān)量控制應(yīng)用。傳統(tǒng)的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要是通過(guò)電磁接觸器進(jìn)行控制，這種方式已經(jīng)不再滿足工業(yè)現(xiàn)代化的生產(chǎn)需求，而且存在性能不穩(wěn)定等問(wèn)題，降低了工作效率。我們需要將PLC技術(shù)有效的應(yīng)用于開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)上，建立相應(yīng)的控制系統(tǒng)，將原開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)由PLC開(kāi)關(guān)量或開(kāi)關(guān)量模塊輸出點(diǎn)代替，這樣能夠加強(qiáng)電氣自動(dòng)化控制中開(kāi)關(guān)量控制工作，規(guī)避傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)的缺點(diǎn)，并且結(jié)合當(dāng)前PLC技術(shù)的有效運(yùn)用，將需實(shí)現(xiàn)的工藝控制流程進(jìn)行編程，同時(shí)加強(qiáng)控制系統(tǒng)的邏輯性，靈活運(yùn)用PLC技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)量有序輸出，實(shí)現(xiàn)機(jī)械、電氣設(shè)備有序啟停。

圖1 PLC技術(shù)在開(kāi)關(guān)量控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

在我礦實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，水泵管道上安裝的電動(dòng)閥門(mén)的開(kāi)關(guān)最為常用，通過(guò)外部給定開(kāi)關(guān)信號(hào)經(jīng)PLC邏輯控制輸出端驅(qū)動(dòng)電動(dòng)閥門(mén)開(kāi)關(guān)，同時(shí)在操作界面實(shí)時(shí)顯示開(kāi)關(guān)位置，節(jié)省大量人力，大大降低了操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度。開(kāi)關(guān)量也常用作指示信號(hào)，如配電柜開(kāi)關(guān)狀態(tài)、電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)、閥門(mén)的位置、變頻器故障、行程開(kāi)關(guān)位置等，使崗位操作人員實(shí)時(shí)了解設(shè)備工作狀態(tài)，提高了生產(chǎn)效率。如圖1 PLC技術(shù)在開(kāi)關(guān)量控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

（4）順序控制應(yīng)用。將PLC技術(shù)應(yīng)用于電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，通過(guò)順序控制的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確聯(lián)鎖控制，提高生產(chǎn)運(yùn)行可靠性和安全性。利用PLC技術(shù)加強(qiáng)繼電器硬件邏輯電路的順序，讓電氣自動(dòng)化控制能夠進(jìn)行順序運(yùn)轉(zhuǎn)，從而提高電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的靈活性。

在我礦磨礦車(chē)間生產(chǎn)控制中，順序控制起了重要作用。生產(chǎn)工藝流程中，開(kāi)停機(jī)均應(yīng)按順序控制，不然易造成停產(chǎn)甚至安全事故，給企業(yè)生產(chǎn)造成損失。如開(kāi)機(jī)先開(kāi)球磨機(jī)、皮帶運(yùn)輸機(jī)后開(kāi)振動(dòng)放礦機(jī)、破碎機(jī)，停機(jī)順序剛好相反。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中PLC技術(shù)應(yīng)用普遍，借助PLC技術(shù)能夠很好地提高電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)穩(wěn)定性，在保證工作質(zhì)量的同時(shí)，正在不斷完善電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)，同時(shí)能夠有效降低系統(tǒng)在運(yùn)行中的能源消耗，解決在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，讓PLC自動(dòng)化控制技術(shù)能夠適應(yīng)新時(shí)代的高速發(fā)展。