PLC技術(shù)在工業(yè)電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用

洪連輝 李金祥

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)日新月異的持續(xù)發(fā)展，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用逐步廣泛，生產(chǎn)效率成倍提高，這得益于可編制邏輯控制器即PLC技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用。文章從電氣自動(dòng)化的概念入手，分析PLC技術(shù)的概念、特征及發(fā)展趨勢(shì)，并分析PLC技術(shù)在工業(yè)企業(yè)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：PLC技術(shù)；電氣自動(dòng)化；工業(yè)企業(yè)；應(yīng)用

引言

隨著經(jīng)濟(jì)和科技的不斷進(jìn)步，如今的工業(yè)已然實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化生產(chǎn)，雖說(shuō)這種生產(chǎn)模式給我們創(chuàng)造了非常多的利潤(rùn)，節(jié)省了勞動(dòng)力，創(chuàng)造了更多的價(jià)值，不過(guò)因?yàn)槠溆|頭處的連接不是很緊固，時(shí)常會(huì)發(fā)生線路老化問(wèn)題，很顯然這就會(huì)嚴(yán)重的影響到生產(chǎn)活動(dòng)的開展。要想合理的應(yīng)對(duì)這種現(xiàn)象，切實(shí)帶動(dòng)工業(yè)發(fā)展，就要認(rèn)真分析可編程控制器的運(yùn)行模式，同時(shí)還要分析它的工作特性等。

1.PLC技術(shù)概述

1.1 工作原理

PLC的工作流程 ①輸入采樣。PLC第一個(gè)工作階段，是為輸入采樣階段。PLC讀取采樣數(shù)據(jù)的方式是掃描，在掃描的同時(shí)，PLC會(huì)將讀取到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在自身攜帶的輸入/輸出映像區(qū)中，當(dāng)輸入數(shù)據(jù)采樣之后，PLC隨即會(huì)轉(zhuǎn)入用戶程序，并繼續(xù)執(zhí)行輸出刷新操作。在這一過(guò)程中，輸入/輸出映像區(qū)中所接收的數(shù)據(jù)不會(huì)因?yàn)檩斎氲臄?shù)據(jù)狀態(tài)發(fā)生改變而改變。因此，在PLC以脈沖信號(hào)的形式輸入數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)該信號(hào)的要求就是寬度一定要比一個(gè)掃描周期大，因?yàn)橹挥斜纫粋€(gè)掃描周期大才能最終保證在任何情況下都可以讀取到輸入的數(shù)據(jù)與信息。②程序執(zhí)行。PLC第二個(gè)工作階段，是為程序執(zhí)行階段。用戶程序在執(zhí)行的過(guò)程中，PLC是按照自上而下的執(zhí)行順序?qū)χM(jìn)行掃描，并且按照這一固定的順序與路線對(duì)之加以運(yùn)算。之后再根據(jù)得出的運(yùn)算結(jié)果對(duì)存儲(chǔ)區(qū)中的狀態(tài)或者入/輸出映像中的狀態(tài)進(jìn)行刷新操作，從而確定用戶程序中的處理指令是否需要執(zhí)行。③系統(tǒng)輸出刷新。PLC第三個(gè)工作階段，是為系統(tǒng)輸出刷新階段，這一階段的工作是可編程控制器所要完成的真正任務(wù)。PLC在這一階段需要完成的操作是在執(zhí)行完用戶程序之后的刷新操作。在這一過(guò)程中，系統(tǒng)的CPU（中央處理器）將會(huì)以輸入/輸出映像中相應(yīng)的狀態(tài)以及在第二個(gè)工作階段中輸入的數(shù)據(jù)為根據(jù)來(lái)進(jìn)行鎖存電路的操作。在此之后，PLC還要完成其他外設(shè)驅(qū)動(dòng)的工作。

1.2 PLC的特點(diǎn) ①極高的可靠性與抗干擾力。強(qiáng)大的自我診斷能力、及時(shí)的錯(cuò)誤信息反饋和故障檢測(cè)、能夠進(jìn)行屏蔽、濾波、隔離等功能的硬件措施、積極保護(hù)信息、恢復(fù)信息、設(shè)置警戒時(shí)鐘……這些軟件措施都使得PLC具有極高的可靠性與抗干擾力。②極強(qiáng)的通用性與可變的控制程序。PLC在硬件裝置方面品種齊全，而且可以組成能夠滿足不同用戶需求的控制系統(tǒng)，用戶在使用與操作時(shí)也十分便利。③廣泛的適用性。隨著科學(xué)技術(shù)與信息技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代PLC不僅僅可以實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)、順序控制等方面的功能，還可以進(jìn)行數(shù)字和模擬量的輸入/輸出、通信、人機(jī)對(duì)話等功能。用戶可以利用PLC控制一整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。④簡(jiǎn)單且容易掌握的編程。目前，有些技術(shù)操作需要專業(yè)的人士進(jìn)行，而且比較復(fù)雜不易于掌握。PLC由于采用的方式都是梯形圖編程，線路相對(duì)而言比較清晰簡(jiǎn)單，而且配備有專門的用戶手冊(cè)，用戶只要經(jīng)過(guò)仔細(xì)的閱讀與短期的訓(xùn)練就可以學(xué)會(huì)編程與控制程序。⑤減少工作量。PLC的用戶程序可以讓電氣自動(dòng)化的員工在實(shí)驗(yàn)室就進(jìn)行相關(guān)的模擬調(diào)試，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試工作量被大大降低。此外，PLC運(yùn)用了軟件取代了傳統(tǒng)的中間繼電器與時(shí)間繼電器，原本需要花費(fèi)大量時(shí)間與精力的控制柜設(shè)計(jì)安裝工作量被大大減少。

2.PLC在工業(yè)電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用

2.1在傳統(tǒng)機(jī)床系統(tǒng)中的應(yīng)用

在正常情況下，數(shù)控機(jī)床的傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)大多電氣控制模式，而電氣控制模式在具體的應(yīng)用中則會(huì)經(jīng)常性的出現(xiàn)一些問(wèn)題，如：線路老化、接觸不良等問(wèn)題，不僅嚴(yán)重限制著數(shù)控車床的生產(chǎn)效率，還會(huì)還一定程度上為數(shù)控車間體系埋下潛在的危險(xiǎn)因素，甚至更有可能會(huì)直接數(shù)控車床操作人員的生命造成損失。此外，通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)機(jī)床的分析可以明顯的看出，傳統(tǒng)機(jī)床的電力系統(tǒng)功耗大、效率低、故障高、維修難度大等嚴(yán)重的問(wèn)題。而將PLC應(yīng)用于傳統(tǒng)機(jī)床的電氣系統(tǒng)中能夠使效率和穩(wěn)定性得到有效的提高，不僅能夠有效的對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化。此外，對(duì)于控制體系的運(yùn)行也能得到有效的提升，在提高工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)提高生產(chǎn)效率。

2.2 在配料自動(dòng)化生產(chǎn)線中的應(yīng)用

配料的生產(chǎn)是一項(xiàng)重要的工序，以往的配料生產(chǎn)裝置在生產(chǎn)的可靠性以及安全性方面都不夠理想，同時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度大，無(wú)法滿足自動(dòng)化需求。對(duì)于減少污染、提高安全性降低成本、提高可靠性等方面PLC技術(shù)的應(yīng)用有著非常重大的意義。PLC技術(shù)是新傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)管理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)量技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行監(jiān)控，完成配料工作。如果在脫機(jī)狀態(tài)下配料工序可手動(dòng)操作，在聯(lián)機(jī)狀態(tài)下則可以自動(dòng)完成，這是其最大特點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用程序的自動(dòng)啟動(dòng)和自動(dòng)停止。因此，在PLC技術(shù)的支持下紡織、冶金、石油化工、機(jī)械加工等生產(chǎn)領(lǐng)域的配料工序都可以順利完成。

2.3軋鋼生產(chǎn)線中的應(yīng)用

在該軋鋼生產(chǎn)線自動(dòng)化控制的應(yīng)用中，PLC系統(tǒng)通過(guò)操作信號(hào)對(duì)自動(dòng)變頻裝置進(jìn)行科學(xué)控制，按照系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行頻率對(duì)工業(yè)生產(chǎn)電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速和液壓提升機(jī)的液壓缸流量展開控制調(diào)試，同時(shí)也對(duì)液壓提升的速率和大小車的行走速度科學(xué)管理。在此過(guò)程中，電機(jī)的運(yùn)行速率控制是通過(guò)PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的變頻調(diào)試器的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)的，不僅使大小車的運(yùn)行速率更加均勻，而且充分發(fā)揮了PLC自動(dòng)化閉環(huán)控制功能，有效確保了軋鋼生產(chǎn)中出鋼機(jī)L形鉤的一次性科學(xué)定位。

2.4 PLC在污水處理廠中的應(yīng)用

要做到污水處理自動(dòng)化控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，那么就應(yīng)該對(duì)系統(tǒng)裝置有一些要求，特別是系統(tǒng)的硬件和軟件的組成要有所甄別以及選取，以便能夠做到系統(tǒng)的優(yōu)化控制。而污水處理自動(dòng)化控制系統(tǒng)的硬件來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)的硬件應(yīng)該主要由監(jiān)控管理計(jì)算機(jī)（上位機(jī)）、PL C（可編程控制器）以及屬于控制和檢測(cè)的電氣控制柜現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)儀表等組成。而系統(tǒng)的軟件更要注意了，按照國(guó)內(nèi)污水處理的要求以及目前目前系統(tǒng)人機(jī)界面開發(fā)軟件來(lái)看，首先就是通用流行的IN To u c H、FIX、W IZ CO N、KIN G V IE W，另外就是一些國(guó)內(nèi)的PLC 廠家自主開發(fā)的R s v ie w、e o n e etp、w in e e 等。而且國(guó)內(nèi)污水處理自動(dòng)化控制系統(tǒng)基本上也都是在經(jīng)典的W ind ow s 或NT 上開發(fā)以及運(yùn)行，而 常用于在W ind ow s 和NT 上的數(shù)據(jù)庫(kù)引擎有sQL se rv e r 以及M ysQL和In teth a se，所以在運(yùn)用時(shí)應(yīng)該據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇運(yùn)用，以實(shí)現(xiàn)污水處理自動(dòng)化控制系統(tǒng)的最佳運(yùn)行。

結(jié)語(yǔ)

可編程邏輯控制器是一項(xiàng)智能程度高、實(shí)用性強(qiáng)的措施，其發(fā)展前景還是非常廣闊，其市場(chǎng)需求也會(huì)更加旺盛。工業(yè)電氣自動(dòng)化中的PLC技術(shù)，既能提高工作效率，又能減輕工作人員壓力，降低危險(xiǎn)系數(shù)，提升經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)逐步完善與推廣應(yīng)用到各種工業(yè)企業(yè)中。

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