新時期PLC在電氣控制中的應用

談文卓

（江蘇省宜興中等專業(yè)學校，江蘇 無錫 214200）

當前階段，電氣設備已經(jīng)成為人們生活和工作的重要組成部分，對其加強應用能夠使人們的生活質量和工作質量得到很大的提升，特別是在PLC技術飛速發(fā)展的情況下，各種電氣設備的控制手段得到了進一步的優(yōu)化，這在提高電氣設備功能性，降低其能源消耗的同時，也對社會經(jīng)濟的發(fā)展產(chǎn)生了巨大的推動作用。但想要在電氣控制當中更好的應用PLC技術，將其綜合效益充分的發(fā)揮出來，還需要相關領域對該項技術及其應用進行深入的研究，這對于相關領域的發(fā)展具有非常重要的現(xiàn)實意義。

1 淺析PLC技術

1.1 PLC技術的構成

從本質上來看，PLC就是一種可編程控制器，其主要是以機電控制技術理論為基礎的一種控制技術。對其進行應用能夠在各類生產(chǎn)設備當中實現(xiàn)自動化控制。該項技術涉及內容廣泛，包括電源模塊、電源線連接、擴展接口、數(shù)據(jù)總線、CPU以及輸入輸出接口等等。與此同時，基于PLC的控制系統(tǒng)主要有兩種結構，一種是模塊式結構，另一種是固定式結構。其中前者包括機架、I/O、CPU以及電源等。而后者則包括I/O板、CPU板、顯示面板以及內存塊等等。

1.2 PLC技術的原理

具體可以將PLC技術的應用原理劃分為三個階段，首先是輸入采樣、其次是程序執(zhí)行，最后是系統(tǒng)輸出刷新。盡管各階段的工作內容不同，但它們之間的關聯(lián)確是非常密切的，具有相互依存的特點。

第一，輸入采樣。該階段主要通過數(shù)據(jù)掃描的方式來完成數(shù)據(jù)收集工作，在收集到相關數(shù)據(jù)以后，會在I/O映像區(qū)進行儲存，在此期間，需要徹底將數(shù)據(jù)收集工作完成，才能對數(shù)據(jù)進行輸入，并產(chǎn)生相應的數(shù)據(jù)指令。第二，在對程序進行具體實施的過程中，其操作會按照從上到下的順序進行。第三，在完成程序執(zhí)行工作以后，會對最終結果進行輸出，而計算機處理器則會根據(jù)之前收集到的數(shù)據(jù)結果對輸出結果進行對比和分析，在完成分析以后，會將電路鎖閉，并將儲存工作完成，而對于指令的執(zhí)行則由相應的外部驅動設備來實現(xiàn)。

1.3 PLC技術的主要優(yōu)勢

第一，具有較高的反應速率。通常情況下，PLC技術會通過輔助繼電設備對原來的機電設備進行替代，這樣能夠使機械設備獲得更高的反應速率，根據(jù)調查發(fā)現(xiàn)，對PLC技術進行應用，平均可以將機電設備的反應時間減少50%。

第二，操作簡單，在對PLC技術進行應用的過程中，使用的指令方式一般都比較簡單，因此，并不需要對相關操作人員進行長期的培訓，就能夠對相關設備進行有效的操作。

第三，抗干擾能力強。在PLC技術當中應用了微電子技術，能夠通過無觸點形式的半導體電路進行開關動作，而且還利用軟件對很大一部分時間繼電器以及中間繼電器進行了代替，僅保留了一些和輸入輸出具有密切關聯(lián)的硬件，且在硬件當中應用了電源保護、濾波保護、屏蔽保護以及隔離劑模塊，除此之外，在外部還應用了集中采樣輸出以及周期掃描的工作方式，為該項技術提供了較強的抗干擾能力。

第四，具有較強的實用性，當前階段，PLC產(chǎn)品已經(jīng)實現(xiàn)了模塊化、系列化以及標準化生產(chǎn)，而且配備的品種也非常齊全，支持用戶對系統(tǒng)進行靈活的配置，且在各個領域都能進行便捷的應用。

2 PLC在電氣控制中的應用

2.1 在提升機當中的應用

在提升機當中，對于PLC技術的應用，主要是將其與功率較高的晶閘管變流器進行結合應用，這種應用方式改變了傳統(tǒng)的繼電器控制元件，賦予了提升機全載全自動功能，對于該項技術的實際應用具體如下：第一，沒有對原有的提升機和直流主電機進行更改，在保證原有提升機能夠正常運行的情況下，將原有操作臺去除，并設置了全新的操作臺，與此同時，對電樞回路進行了相應的調整，加設了轉換刀閘。對于新舊控制系統(tǒng)，主要通過多路航空插頭進行切換，能夠對提升機系統(tǒng)當中的潤滑油泵進行有效的控制。此外，在對新控制系統(tǒng)進行調試的過程中可能會存在穩(wěn)定性問題，所以，為了確保生產(chǎn)活動的順利進行，需要工作人員使用舊控制系統(tǒng)對生產(chǎn)活動進行輔助。當然，在遇到特殊情況時，也有可能會永久保留舊的控制系統(tǒng)。第二，在對舊控制系統(tǒng)進行改造、安裝以及調試等操作時，都必須要由專業(yè)的技術人員來完成，以此來保證控制系統(tǒng)的整體質量。與此同時，在落實安裝操作時，相關管理人員應該加強管理，特別是對井筒附近的各種機械潤滑制動系統(tǒng)的工作狀況以及各項開關的狀態(tài)必須要保持高度的重視，避免出現(xiàn)異常情況延長系統(tǒng)調試時間。除此之外，要使用在線檢測系統(tǒng)以及校準傳感器做好相關檢測工作，保證提升機的各項參數(shù)能夠滿足生產(chǎn)活動的相關需求。而在對原有提升機系統(tǒng)進行檢查時，要求在保留一定運行能力的同時，實現(xiàn)新舊系統(tǒng)的有效切換。第三，在提升機的裝卸載系統(tǒng)當中對PLC技術進行應用，可以進行一次性的調試工作，從而將整體的調試工作量有效減少，另外，要對動態(tài)響應參數(shù)進行確定，使閉環(huán)系統(tǒng)能夠具有更高的穩(wěn)定性。第四，將所有電氣設備停機，然后將全系統(tǒng)啟動，并進行空載試運行，該項操作的時間需要持續(xù)2h，在確定系統(tǒng)空載運行具有較高穩(wěn)定性以后，再進行裝載試運行，最后將提升機的相關改造工作完成，推動全自動提升以及全載提升目標的實現(xiàn)[1]。

2.2 在膠帶機當中的應用

這種電氣設備通常會對耦合器以及電機聯(lián)合驅動的方式進行應用，而在對智能變頻器進行應用以后，雖然可以使該設備獲得更高的運行效率，但變頻器并不能將能耗問題徹底改善，因為，如果僅對一些重量較低的金屬進行運送時，那么膠帶機的運行功耗與空載狀態(tài)較為接近，在這種情況下如果仍然保持全速運轉，就會產(chǎn)生嚴重的能源浪費問題，而將PLC控制系統(tǒng)應用在膠帶機當中，并將其通信模塊與Contro1Net環(huán)網(wǎng)相連接，通過功能模塊即可對變頻器的輸出進行實時的控制，使變頻機的運行具有較高的動態(tài)性，這對于膠帶機運行功耗的控制具有非常積極的作用。

2.2.1 系統(tǒng)設計

在對PLC控制系統(tǒng)進行應用以后，利用Contro1Net環(huán)網(wǎng)能夠在各PLC控制器之間進行通訊，同時通過PLC控制器可對膠帶機相關的設備信息進行讀取，進而對本地系統(tǒng)中的輸出電流進行明確，并對變頻器的運行頻率進行合理的調整，在這種情況下，就能夠實現(xiàn)膠帶機轉速的靈活控制。除此之外，還可以通過相關監(jiān)測設備進行應用，實現(xiàn)變頻器電流的實時監(jiān)測，以此來保證各膠帶機運行功率的平衡性。

2.2.2 遠程通訊系統(tǒng)

將相應的通訊模塊應用在系統(tǒng)當中以后，能夠對通訊目標的通訊路徑以及地址進行獲取，與此同時，控制系統(tǒng)還能利用該模塊對相同機架上的PLC控制系統(tǒng)進行查找，并在程序當中建立相應的通訊指令。除此之外，系統(tǒng)會在PLC控制器當中設置標簽，用于讀取數(shù)據(jù)的存儲[2]。

2.2.3 變頻器調節(jié)

在對變頻器頻率進行控制的過程中，通常需要PLC控制器給出相應的電流信號，因此，需要在PLC控制器當中設置模擬量輸出模塊，同時要根據(jù)實際需求對相關參數(shù)進行設置，使輸出的電流能夠達到4mA～20mA，且頻率是0Hz～50Hz。對變頻器設置進行調整，將既定速度調整為模擬量輸出，以此來實現(xiàn)輸入精度的調整。除此之外，需要對屏蔽雙絞線進行應用，用于對變頻器以及PLC控制器當中的各項模塊進行連接，并進行在線校準。需要注意的是，對雙絞線進行連接的過程中，要將接地工作做好，避免傳輸信號受到變頻器運行的影響。

2.2.4 膠帶機調節(jié)

可以根據(jù)實際情況，對變頻器的運行模式進行調整，即輕載運行或者是重載運行。利用Contro1Net可以對膠帶機的關聯(lián)電機信息進行調整，并對電機電流進行控制，若關聯(lián)電機運行電流處在50A～60A之間，且持續(xù)時間在2min以上，則系統(tǒng)會將膠帶機運行狀況定義為輕載運行，在這種情況下，可以對本地電腦頻率進行調整，將其設為25Hz，并對膠帶機運行速度進行控制，使其保持2.4m/s的運行速度。若關聯(lián)電機的運行電流在60A以上，且運行時間大于5min，則系統(tǒng)會將其運行狀態(tài)定義為重載運行，同時會對模擬量輸出模塊進行調整，使變頻器頻率逐漸提升到50Hz，這時膠帶機的運行速度會保持在4.8m/s[3]。

2.3 井下風門方面的應用

如果礦山井下風門處存在兩側壓力不平衡的問題，那么這種壓力差就會影響到風門的正常開啟，而為了對這種問題加以解決，可以在風門設計當中對PLC技術進行應用。第一，由PLC控制系統(tǒng)輸出相應的控制信號。第二，控制電磁閥對風門油缸活塞進行帶動，從而將風門打開。而在風門開啟到一定程度，能夠滿足人或者是車輛通行要求以后，其開啟動作會停止，完成通行后需要將風門關閉，該項操作同樣需要通過PLC控制系統(tǒng)進行信號輸出，對電磁閥進行換向轉動，通過油缸活塞反向運行，將風門關閉[4]。

3 PLC技術的發(fā)展前景

第一，編程語言的標準化程度會逐漸提高。當前階段，盡管PLC技術已經(jīng)得到了長足的發(fā)展，但仍然存在廠家生產(chǎn)的I/O口模塊以及CPU無法通用的情況，而且很多通信協(xié)議也都是專用的。但如果能夠對標準的編程語言進行應用，則可以將產(chǎn)品開發(fā)時間有效減少，進而使用戶的相關需求得到有效的滿足[5]。

第二，模塊會向著專用化以及智能化的方向發(fā)展。在控制系統(tǒng)當中實現(xiàn)簡單化設計，能夠使模塊的功能更加明確，包括智能位置控制、專用數(shù)控以及PID控制等諸多模塊。

第三，網(wǎng)絡通信功能也會獲得更高的標準化水平。通過PLC對相關網(wǎng)絡進行構建，能夠將各種圖形工作站以及個人計算機作為PLC的工作站及監(jiān)控主機，并且能夠提供相應的功能，如數(shù)據(jù)采集、信息打印、屏幕顯示以及記錄保持等等。

第四，控制及管理功能逐漸趨于一體化。能夠在同一控制器當中實現(xiàn)信息處理功能以及控制功能，在PLC產(chǎn)品當中對計算機處理技術、圖形顯示技術以及網(wǎng)絡通信技術進行應用，能夠在PLC系統(tǒng)當中實現(xiàn)信息管理功能和生產(chǎn)控制功能的一體化，而PLC功能的提升，可以更好的滿足現(xiàn)代社會生產(chǎn)的管控需求[6]。

4 結語

綜上所述，在新時期背景下，將PLC技術應用在電氣控制當中，能夠使電氣控制水平得到進一步的提升，這對于電氣設備的有效控制具有非常積極的作用，因此，相關領域一定要對該項技術保持高度的重視，不僅要對該項技術進行深入的研究，還要結合生產(chǎn)實際對其進行合理的應用，以此來提高相關電氣設備的運行效率和運行質量，從而為相關領域的發(fā)展提供支持。