西門(mén)子PLC在電氣動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用

史益民

摘要：在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平不斷提升的背景下，越來(lái)越多的科學(xué)技術(shù)被運(yùn)用到各個(gè)領(lǐng)域中，尤其是電氣領(lǐng)域中，大大提升了電氣領(lǐng)域的整體發(fā)展水平。工作人員將西門(mén)子PLC技術(shù)運(yùn)用于電氣動(dòng)系統(tǒng)中，能夠充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)，對(duì)電氣動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)施控制與全過(guò)程自動(dòng)化管理，從而提高電氣動(dòng)系統(tǒng)的工作效率，推動(dòng)電氣領(lǐng)域的健康發(fā)展。本文簡(jiǎn)要分析了電氣動(dòng)系統(tǒng)基本原理、特點(diǎn)與構(gòu)成，對(duì)西門(mén)子PLC在電氣動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行深入探究。

關(guān)鍵詞：西門(mén)子PLC;電氣系統(tǒng);應(yīng)用路徑

西門(mén)子PLC技術(shù)是一種基于現(xiàn)代自動(dòng)化控制產(chǎn)生的新興技術(shù)，是由德國(guó)西門(mén)子公司研發(fā)、生產(chǎn)出來(lái)的可編程序控制器，其具有良好的自動(dòng)化控制能力，常見(jiàn)型號(hào)為：S7-40、LOGO、S7-200等。相較于傳統(tǒng)控制器，西門(mén)子PLC系統(tǒng)具有硬件設(shè)備體積較小、運(yùn)行效率較高、規(guī)范化程度較高的特點(diǎn)，且其性能良好，型號(hào)豐富，能夠滿(mǎn)足不同場(chǎng)景下的電氣動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行需求。在實(shí)際使用的過(guò)程中，西門(mén)子PLC系統(tǒng)可以細(xì)化分為布爾助記、梯形圖、編程代碼等不同的控制形式，能夠?qū)崿F(xiàn)五聲元件連接，且操作便捷，具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。要想在最大程度上發(fā)揮西門(mén)子PLC的應(yīng)用價(jià)值，建議工作人員結(jié)合電氣系統(tǒng)的實(shí)際情況，開(kāi)展具體的方案設(shè)計(jì)，同時(shí)合理選擇硬件設(shè)備，優(yōu)化設(shè)計(jì)電氣動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行流程與電氣回路，以此提高電氣動(dòng)系統(tǒng)的整體性能[1]。

一、電氣系統(tǒng)基本原理、電氣動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)與構(gòu)成

（一）電氣系統(tǒng)基本原理

電氣系統(tǒng)就是指在機(jī)械、紡織、印刷、電子、交通等行業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)與控制過(guò)程中，運(yùn)用的多種傳統(tǒng)系統(tǒng)、過(guò)程控制系統(tǒng)與過(guò)程監(jiān)控系統(tǒng)，具體可以細(xì)化分為：氣動(dòng)系統(tǒng)、液動(dòng)系統(tǒng)、電動(dòng)系統(tǒng)、電氣動(dòng)系統(tǒng)與電液動(dòng)系統(tǒng)。在這些系統(tǒng)中，其主要內(nèi)容均為：傳動(dòng)機(jī)制與控制機(jī)制，且不同系統(tǒng)之間的區(qū)別主要為控制元件區(qū)別、傳統(tǒng)介質(zhì)區(qū)別、執(zhí)行元件區(qū)別等。

（二）電氣動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)

電氣動(dòng)系統(tǒng)兼顧電動(dòng)系統(tǒng)與氣動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，具有良好的系統(tǒng)傳動(dòng)效率與傳統(tǒng)效果，且訊號(hào)傳輸速率較快，傳輸距離較長(zhǎng)，系統(tǒng)設(shè)備的使用周期較長(zhǎng)。此外，電氣動(dòng)系統(tǒng)還具有操作便捷、體積小、對(duì)外界環(huán)境不存在污染等優(yōu)勢(shì);同時(shí)其具有一定的不足，比如：執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)速度范圍較小、系統(tǒng)運(yùn)行噪音較大等。因此，建議工作人員進(jìn)一步引進(jìn)西門(mén)子PLC，充分發(fā)揮PLC的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，全面控制電氣動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程，有效提高運(yùn)動(dòng)速度與范圍可調(diào)節(jié)性，強(qiáng)化其綜合性能[2]。

（三）電氣動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成

現(xiàn)階段，電氣動(dòng)系統(tǒng)（如圖一）主要由三大部分構(gòu)成，分別為：

第一，能量供應(yīng)系統(tǒng);這一部分是電氣動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力來(lái)源，為電氣動(dòng)系統(tǒng)中的各個(gè)執(zhí)行元件、零構(gòu)件系統(tǒng)運(yùn)行驅(qū)動(dòng)力，促使其能夠正常運(yùn)行，以此帶動(dòng)電氣動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，比如：電氣控制系統(tǒng)中的電源部分。在一些大型工程中，工作人員引進(jìn)多個(gè)電氣動(dòng)系統(tǒng)，將其分別安裝在不同的位置與車(chē)間，實(shí)現(xiàn)一鍵控制，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)各個(gè)車(chē)間中的聯(lián)動(dòng)控制[3]。

第二，電氣控制系統(tǒng);電氣控制系統(tǒng)相當(dāng)于電氣動(dòng)系統(tǒng)中的“大腦”、“中樞神經(jīng)”，能夠在不同的環(huán)境中結(jié)合實(shí)際情況作出一定的反應(yīng)，且根據(jù)事前設(shè)定好的指令進(jìn)行動(dòng)作，舉例分析，在汽車(chē)車(chē)門(mén)位置，存在一個(gè)開(kāi)啟系統(tǒng)，這一開(kāi)啟系統(tǒng)的運(yùn)行需要依靠?jī)?nèi)部氣缸推動(dòng)，而氣缸中的活塞如何運(yùn)動(dòng)，則是由電氣控制系統(tǒng)所控制的。關(guān)于電氣控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，可以劃分為：處理元件、輸入元件;其中輸入元件就是電氣控制系統(tǒng)對(duì)信號(hào)的獲取、接收、處理與反饋，比如：按鈕、開(kāi)關(guān);處理元件就是將接受到的信號(hào)結(jié)合事前設(shè)置好的制定，開(kāi)展邏輯控制作業(yè)，比如：繼電器、電磁網(wǎng)等。

第三，氣動(dòng)執(zhí)行系統(tǒng)。這一部分相當(dāng)于電氣動(dòng)系統(tǒng)的“四肢”，就是電氣動(dòng)系統(tǒng)的執(zhí)行部分，也是電氣動(dòng)系統(tǒng)的終端輸出環(huán)節(jié)。工作人員通過(guò)發(fā)出指令，促使電氣動(dòng)系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行，氣動(dòng)執(zhí)行系統(tǒng)受到控制系統(tǒng)發(fā)出的指令，會(huì)按照事前設(shè)置好的方案執(zhí)行指令[4]。

二、西門(mén)子PLC在電氣動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用

（一）應(yīng)用方案分析

要想將西門(mén)子PLC運(yùn)用于電氣動(dòng)系統(tǒng)中，建議工作人員從整體角度規(guī)劃應(yīng)用方案，首先，啊喲利用磁場(chǎng)是傳感器控制電氣動(dòng)系統(tǒng)傳送模塊兩氣缸中的的極端位置，同時(shí)利用“二位五通”的方式解決氣缸的伸出與回縮問(wèn)題，其中原理就是利用雙控電磁換向閥控制電氣動(dòng)系統(tǒng)的“接通”與“斷開(kāi)”的功能，實(shí)現(xiàn)得電、失電的控制。

在電氣動(dòng)系統(tǒng)中，工作人員可以結(jié)合其結(jié)構(gòu)情況，分別引進(jìn)上位機(jī)PC、下位機(jī)PLC，同時(shí)在輸入部分采用不同形式的傳感器，在控制部分采用電磁換向閥;還要優(yōu)化設(shè)計(jì)氣動(dòng)執(zhí)行元件系統(tǒng)，全面整合電氣動(dòng)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)。在實(shí)際設(shè)計(jì)與應(yīng)用的過(guò)程中，工作人員可以根據(jù)電氣動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行需求，引進(jìn)聯(lián)想旭日150C型號(hào)的上位機(jī)PC，將其連接到西門(mén)子PLC系統(tǒng)的接入口，實(shí)現(xiàn)PLC與PC的連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣動(dòng)系統(tǒng)中其他設(shè)備的控制，此時(shí)一旦系統(tǒng)發(fā)生異常就會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)報(bào)警信號(hào)，以此避免在運(yùn)行的過(guò)程中發(fā)生故障問(wèn)題[5]。

（二）靈活選擇硬件

要想將西門(mén)子PLC運(yùn)用于電氣動(dòng)系統(tǒng)中，建議工作人員靈活選擇硬件設(shè)施，提高硬件選型的科學(xué)性。在電氣動(dòng)系統(tǒng)的西門(mén)子PLC應(yīng)用的過(guò)程中，建議工作人員合理選擇不同的構(gòu)成元件，比如：選擇4個(gè)磁場(chǎng)式的PNP型的數(shù)字量傳感器，選擇4個(gè)電磁換向閥，選擇1個(gè)報(bào)警燈與指示燈的控制器。此外，建議工作人員根據(jù)電氣動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行情況，選擇合適的電源模板，比如：PS307 5A型號(hào)，控制輸入電壓為230V，控制輸出電源型號(hào)為DC24V。在選擇CPU時(shí)，工作人員可以引進(jìn)CPU314，利用其中的RAM40KB模塊，實(shí)現(xiàn)MPI接口與操作顯示器之間的聯(lián)通[6]。

（三）優(yōu)化設(shè)計(jì)氣動(dòng)回路與流程

要想將西門(mén)子PLC運(yùn)用于電氣動(dòng)系統(tǒng)中，建議工作人員要優(yōu)化電氣動(dòng)系統(tǒng)的氣動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，科學(xué)設(shè)計(jì)氣動(dòng)回路。工作人員要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，根據(jù)設(shè)備的運(yùn)行需求，按照輸入與輸出的電表情況，嚴(yán)格依照規(guī)范要求，認(rèn)真安裝控制回路;在這一過(guò)程中，工作人員需要注意現(xiàn)場(chǎng)的接地處理，提高回路的運(yùn)行效率，避免其在運(yùn)行的過(guò)程中受到干擾，影響通訊信號(hào)的傳輸。此外，關(guān)于西門(mén)子PLC的系統(tǒng)流程，工作人員可以引進(jìn)SIMATIC STEP7軟件，編制系統(tǒng)流程，充分發(fā)揮西門(mén)子PLC在電氣動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用價(jià)值。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，要想將西門(mén)子PLC應(yīng)用于電氣動(dòng)系統(tǒng)中，提升電氣動(dòng)系統(tǒng)的整體運(yùn)行效率，工作人員要能夠明確西門(mén)子PLC的運(yùn)行原理、系統(tǒng)特點(diǎn)與基本構(gòu)成，關(guān)注西門(mén)子PLC在電氣動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用定位與目標(biāo)，考慮到電氣動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行需求與提升目標(biāo)，優(yōu)化設(shè)計(jì)西門(mén)子PLC的應(yīng)用方案，充分和發(fā)揮其易于維護(hù)與操作、可靠性較強(qiáng)的特點(diǎn)?，F(xiàn)如今，越來(lái)越多的西門(mén)子PLC技術(shù)運(yùn)用于電氣動(dòng)系統(tǒng)中，且展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景與發(fā)展空間，對(duì)我國(guó)電氣領(lǐng)域的發(fā)展具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

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[6]張君艷.西門(mén)子PLC在電氣動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].機(jī)電設(shè)備，2007（10）：19-20+7.