遠(yuǎn)程控制模塊在PLC遠(yuǎn)程控制中的應(yīng)用研究

李忠峰

摘要：電氣控制系統(tǒng)應(yīng)具有兩個(gè)功能，即本地控制和遠(yuǎn)程控制。本地控制基于受控設(shè)備的分布。在受控設(shè)備附近放置了一個(gè)本地控制箱。控制任務(wù)通過按鈕手動(dòng)完成。控制電路的控制任務(wù)主要由繼電器開關(guān)完成。遠(yuǎn)程控制是通過電子控制設(shè)備對(duì)所有受控設(shè)備進(jìn)行集中控制。由于PLC是工業(yè)環(huán)境中使用的特殊電子控制設(shè)備，適合于各種現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)檢查和自動(dòng)化控制，正因?yàn)檫@個(gè)特點(diǎn)，本次通過在內(nèi)燃機(jī)上的應(yīng)用研究來分析遠(yuǎn)程控制模塊在PLC遠(yuǎn)程控制中的應(yīng)用，系統(tǒng)選取了PLC作為控制系統(tǒng)的核心控制器。遠(yuǎn)程控制由遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的配置程序屏幕控制。電氣控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，在實(shí)際操作中有著簡便的特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：PLC;操作終端;設(shè)備遠(yuǎn)程控制;內(nèi)燃機(jī)

1 ?PLC簡介

PLC技術(shù)是一種邏輯編程技術(shù)。一般在可編程邏輯控制器生產(chǎn)完成并開始工作時(shí)，首先進(jìn)行的就是輸入采樣過程，之后會(huì)根據(jù)實(shí)際的需求由用戶來啟動(dòng)相關(guān)的程序，最后一步就是清除舊的數(shù)據(jù)將輸出初始化。這一系列的操作是可編程邏輯控制器的一個(gè)掃描周期。之后程邏輯控制器的CPU會(huì)根據(jù)相關(guān)的需求以調(diào)整重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段的速度。這三個(gè)操作中的輸入采樣階段是數(shù)據(jù)采集的第一步。在輸入采樣結(jié)束后系統(tǒng)會(huì)進(jìn)入用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，可編程邏輯控制器會(huì)按照從上到下的順序掃描用戶程序（梯形圖）?？删幊踢壿嬁刂破鲯呙栌脩舫绦驎r(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)原則會(huì)先掃描由梯形圖左側(cè)的觸點(diǎn)形成的控制電路。最后在輸出刷新階段，可編程邏輯控制器的CPU根據(jù)相關(guān)存儲(chǔ)器的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新輸出鎖存器電路，然后由輸出電路來調(diào)動(dòng)相應(yīng)的設(shè)備。從而得到可編程邏輯控制器的真正輸出。

2 ?PLC特點(diǎn)分析

2.1 結(jié)構(gòu)簡單

PLC實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)有線的優(yōu)化邏輯，高度集成，可以依靠一個(gè)簡單的接口和各種符號(hào)表達(dá)式的完整的一套參數(shù)可以高度操作，應(yīng)用技能很容易掌握操作符，就掌握了簡單的PLC編程邏輯可以實(shí)現(xiàn)高效的應(yīng)用程序。此外，在設(shè)計(jì)過程中，可以結(jié)合系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)要求適當(dāng)調(diào)整控制器，結(jié)構(gòu)簡單可靠。

2.2 抗逆性強(qiáng)

PLC在使用上大多會(huì)采用一些集成電路來完成相關(guān)設(shè)計(jì)，這樣會(huì)使得設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)可靠性較強(qiáng)，同時(shí)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上還包括了監(jiān)控報(bào)警器和一些抗干擾較強(qiáng)的電路技術(shù)，這樣使得PLC本身就有比較強(qiáng)的抗干擾能力，在出現(xiàn)相關(guān)故障的時(shí)候且還有報(bào)警器可以起到預(yù)警作用。PLC與傳統(tǒng)繼電裝置相比較而言，PLC能夠更好的在各種各樣的環(huán)境中工作，同時(shí)PLC還能根據(jù)相關(guān)程序的編寫可實(shí)現(xiàn)對(duì)外部連接設(shè)備的有效監(jiān)控與診斷，大大提高了系統(tǒng)的整體安全性與穩(wěn)定性。

2.3 易于維護(hù)

PLC的另一個(gè)比較好的優(yōu)點(diǎn)就是存儲(chǔ)邏輯設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)極大的使得外部結(jié)構(gòu)得到了提升，而且反應(yīng)靈敏性強(qiáng)，并設(shè)置有診斷與報(bào)警裝置，這樣簡化的結(jié)構(gòu)能夠?yàn)楹笃诰S護(hù)工作的進(jìn)行做好良好的基礎(chǔ)。

2.4 語言模塊化

PLC電子芯片的編程大都是采取了模塊化的設(shè)計(jì)理念，這樣在不同的模塊就能分開進(jìn)行設(shè)計(jì)，最后在將多個(gè)具有不同功能的模塊級(jí)聯(lián)到一起實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。也正是分模塊的設(shè)計(jì)就使得程序員只需利用熟悉的語言就可完成程序編譯。這樣的優(yōu)點(diǎn)能夠極大的方便工作人員的實(shí)際操作，能大大的提升工作效率。

3 ?基于PLC的設(shè)備遠(yuǎn)程控制的應(yīng)用

PLC遠(yuǎn)程控制在實(shí)際的應(yīng)用實(shí)例有對(duì)于混泥土液壓泵送汽車的改進(jìn)，這類汽車的液壓系統(tǒng)因?yàn)榇罅康氖褂美^電器而在工作中容易因?yàn)榄h(huán)境的影響而產(chǎn)生故障，可以通過PLC改進(jìn)系統(tǒng)為本地控制和遠(yuǎn)程遙控的模式，這樣能保證操作人員的人身安全。不僅如此PLC還能裝載在GK1C型內(nèi)燃機(jī)上，通過PLC的控制實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)啟動(dòng)，調(diào)速和機(jī)車加載等功能，本文對(duì)于PLC遠(yuǎn)程控制模塊在內(nèi)燃機(jī)上的應(yīng)用做出了一定的分析。

網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的誕生的原理主要是集成了包括PLC網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)、分布式控制網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場(chǎng)總線和工業(yè)以太網(wǎng)等模塊，互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，同時(shí)與現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，信息交互中間件技術(shù)，組態(tài)軟件技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，這些技術(shù)的往往需要各取所需來更好的完成工作，如遠(yuǎn)程操作，這樣會(huì)使得傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)更加智能化，同時(shí)這樣的組合也能使配置軟件集成和兼容性得到了提高，節(jié)省工業(yè)工作的周期。其中的組態(tài)軟件技術(shù)還提供了可以編程的平臺(tái)，這樣一來配置軟件就可以支持多個(gè)通信協(xié)議，并與許多工業(yè)產(chǎn)品兼容，為用戶提供更好的服務(wù)。并且該功能在實(shí)際運(yùn)用中對(duì)于工作人員的技術(shù)要求可以適當(dāng)?shù)慕档?，在功能的擴(kuò)展方面也是有著不錯(cuò)的擴(kuò)展能力。

為了能夠滿足相關(guān)設(shè)計(jì)的需求，同時(shí)許多產(chǎn)品的工作也有相關(guān)的需求。為了能夠在開環(huán)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)順序控制，一些廠家采用了大量開關(guān)量設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)這一要求，這樣的設(shè)計(jì)會(huì)按照邏輯條件進(jìn)行順序控制;除此之外還有和時(shí)序無關(guān)的開關(guān)量，這種設(shè)計(jì)是根據(jù)邏輯關(guān)系鏈序列來保護(hù)動(dòng)作的控制。大量的開關(guān)量、脈沖量，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，模擬等狀態(tài)量的極限報(bào)警-離散量的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。隨著更多功能的開發(fā)與應(yīng)用，PLC技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)技術(shù)而言它更加符合各種應(yīng)用需求的條件，同時(shí)與PLC相關(guān)聯(lián)的技術(shù)也在飛速的發(fā)展，其中主要的就有互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，這些都為PLC提供了更好的應(yīng)用前景。

3.1 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于對(duì)實(shí)際要求的考慮選取了PLC控制器，中間繼電器和斷路器。系統(tǒng)還可以額外的為傳感器供電。PLC控制器的硬件系統(tǒng)的構(gòu)成是可擴(kuò)展的，包括主板，特殊定位模板，條形碼識(shí)別模板和其他模塊。用戶能根據(jù)實(shí)際的需求在主板上進(jìn)行相關(guān)的擴(kuò)展來實(shí)現(xiàn)所需要的功能。

在系統(tǒng)中設(shè)置好開關(guān)量的輸入輸出，開關(guān)量的輸入包括有：油壓繼電器的接點(diǎn)，變扭器的檔位，啟停開關(guān)等，同時(shí)在硬件設(shè)計(jì)中還會(huì)添加一個(gè)壓力計(jì)，用于監(jiān)測(cè)柴油機(jī)與外界大氣壓差，一旦數(shù)值超出限定值，系統(tǒng)會(huì)立即停止柴油機(jī)的工作。開關(guān)量的輸出需要事先經(jīng)過功率放大器的放大，輸出的負(fù)載主要是柴油機(jī)的調(diào)速，空壓機(jī)的啟動(dòng)等。PLC控制器中還設(shè)計(jì)有一個(gè)RS-485通訊接口，這種通訊接口能夠接受MPI從站，PPI主站和自由端口協(xié)議。設(shè)置數(shù)字輸出模塊，使用有線輸出控制設(shè)備的啟動(dòng)和停止，并將通信模塊設(shè)置為串行通信處理器模塊，該模塊可與智能電表一起在壓縮空氣站中通過利用硬件接口通訊網(wǎng)絡(luò)來有效的采集功率參數(shù)而不產(chǎn)生誤差，這樣就能極大的優(yōu)化工作復(fù)雜程度，同時(shí)還能減少人力資源上的消耗。

使用PC-PPI電纜可使硬件與主機(jī)通信。它可以上傳和修改參數(shù)，而沒有時(shí)間限制。集成的DO接口可用于驅(qū)動(dòng)中間繼電器的輸出。交互式控制，可遠(yuǎn)程控制設(shè)備。該多功能遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)可以調(diào)用M微型計(jì)算機(jī)控制器的開關(guān)輸入接口，通過使用程序算法，可以輸出切換信號(hào)，從而可以獨(dú)立啟動(dòng)和停止空氣壓縮機(jī)站的遠(yuǎn)程7個(gè)過程，同時(shí)可以延遲特殊過程。至于信號(hào)傳輸和特定控制的設(shè)計(jì)可以根據(jù)軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的一些相關(guān)功能來實(shí)現(xiàn)。

柴油機(jī)的調(diào)速設(shè)備，本次系統(tǒng)對(duì)于這個(gè)問題采用的是無級(jí)調(diào)速，通過單片機(jī)來接受PLC傳輸?shù)南嚓P(guān)指令，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)來改變高壓油泵的供油量，最后實(shí)現(xiàn)調(diào)速的功能。

3.2 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)使用主程序收集每個(gè)I/O接口的相關(guān)數(shù)據(jù)，并使用某種程序算法來識(shí)別空壓站相關(guān)設(shè)備的狀態(tài)，確定延遲時(shí)間和關(guān)閉狀態(tài)。如果空氣壓縮機(jī)站在起停狀態(tài)，切換鍵開關(guān)、PLC能夠通過相應(yīng)的手段來檢測(cè)輸入數(shù)字信號(hào)。在實(shí)際工作中，當(dāng)可編程邏輯控制器在掃描階段的時(shí)候，PLC會(huì)開始觸發(fā)輸入寄存器和內(nèi)部寄存器邏輯流觸發(fā)，從而使觸發(fā)器的輸出寄存器開始啟動(dòng)，從而完成相關(guān)的設(shè)計(jì)需求。內(nèi)部寄存器可用于通過網(wǎng)絡(luò)命令來啟動(dòng)和停止程序啟動(dòng)和停止空氣壓縮機(jī)站。上升沿P命令可以檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)中的開始信號(hào)，下降沿N命令可以檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)中的停止信號(hào)。然后通過寄存器來控制中間繼電器將輸出信號(hào)發(fā)出，這個(gè)信號(hào)到達(dá)微機(jī)控制器時(shí)會(huì)發(fā)出啟動(dòng)和停止信號(hào)，實(shí)現(xiàn)空壓站的遠(yuǎn)程操作。

在系統(tǒng)工作的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)之前設(shè)置好的預(yù)設(shè)值來計(jì)數(shù)脈沖的個(gè)數(shù)，在計(jì)數(shù)過程中，計(jì)時(shí)器時(shí)基會(huì)根據(jù)設(shè)定的要求變?yōu)橛?jì)數(shù)器當(dāng)前計(jì)數(shù)值，此時(shí)根據(jù)計(jì)數(shù)器邏輯輸出，內(nèi)部控制器會(huì)被常閉觸點(diǎn)控制，這樣系統(tǒng)就能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

為了滿足一些特定的需求，系統(tǒng)往往會(huì)需要做些特定的模塊。這些模塊所設(shè)計(jì)的啟動(dòng)和停止的基本原理與常規(guī)過程軟件一致。但是在這些模塊檢測(cè)到停止信號(hào)時(shí)，此時(shí)系統(tǒng)會(huì)立刻產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)這個(gè)脈沖信號(hào)的作用是使得指示燈開始閃爍，然后控制工作指示燈閃爍直到達(dá)到系統(tǒng)所發(fā)出的停止信號(hào)完成為止。除此之外，本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中還添加了相關(guān)的設(shè)計(jì)來保護(hù)空壓站的硬件設(shè)備，這項(xiàng)保護(hù)的實(shí)際是在PLC的設(shè)備的遠(yuǎn)程控制的基礎(chǔ)上，額外選取了互鎖軟保護(hù)設(shè)計(jì)和啟停指令延遲設(shè)計(jì)，這樣的設(shè)計(jì)能夠在系統(tǒng)工作是可以有效地防止各個(gè)部件因?yàn)楣ぷ鞯氖д`而產(chǎn)生破壞，在部件工作產(chǎn)生沖突時(shí)會(huì)因?yàn)榛ユi軟保護(hù)設(shè)計(jì)和啟停指令延遲設(shè)計(jì)而停止工作，這樣能大大的提高系統(tǒng)可靠性。

柴油機(jī)的加載，為了保證內(nèi)燃機(jī)的工作效率，在一定的條件下可以加載。在進(jìn)行此操作時(shí)，要先確定柴油機(jī)內(nèi)水溫的大小和列管的風(fēng)壓大小等，再確認(rèn)滿足規(guī)定值時(shí)才可進(jìn)行操作。

柴油機(jī)的調(diào)速設(shè)置。當(dāng)柴油機(jī)啟動(dòng)無級(jí)調(diào)速時(shí)，如果設(shè)置加速，則X011和X012有輸入，此時(shí)柴油機(jī)Y000和Y001有輸出，步進(jìn)電機(jī)BJD順轉(zhuǎn)，柴油機(jī)升速，調(diào)整相關(guān)設(shè)置后，X011有輸入，X012斷開Y001輸出，此時(shí)步進(jìn)電機(jī)停轉(zhuǎn)，柴油機(jī)保持一定速度運(yùn)行。如果設(shè)置減速，X11和X12都不會(huì)有輸入，相對(duì)的Y000和Y001都不會(huì)有輸出，此時(shí)步進(jìn)電機(jī)逆轉(zhuǎn)，柴油機(jī)減速，此時(shí)也能通過將控制按鈕置位，來控制步進(jìn)電機(jī)停止逆轉(zhuǎn)。

4 ?結(jié)語

通過本文的研究分析表明，plc遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)可以通過PLC控制器，中間繼電器和斷路器組成的遠(yuǎn)程控制模塊來實(shí)現(xiàn)，在內(nèi)燃機(jī)的調(diào)速等控制上有著極大的幫助。在其他應(yīng)用中可以根據(jù)需求作出相應(yīng)的調(diào)整，盡可能在滿足遠(yuǎn)程控制的前提，提升系統(tǒng)的工作效率。

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