PLC技術(shù)在機械電氣控制裝置中的應(yīng)用

張麗娟，顧添翼

(南通開放大學(xué)，江蘇 南通 226000)

目前，傳統(tǒng)的機械電氣控制方法已無法滿足實際工業(yè)生產(chǎn)的需求，亟需借助PLC技術(shù)轉(zhuǎn)變機械電氣控制形式，以更高的控制效率支撐工業(yè)生產(chǎn)。PLC技術(shù)應(yīng)用具有可編程特征，運行中以微處理器為平臺在電氣控制裝置中進行PLC技術(shù)融合，可促進工業(yè)機械運行、生產(chǎn)效率的提升。分析機械電氣控制中PLC技術(shù)的應(yīng)用，對于推動工業(yè)機械自動化、智能化發(fā)展具有重要作用。

1 PLC技術(shù)的特點

PLC技術(shù)的應(yīng)用提升了工業(yè)機械控制效率[1]。PLC又稱為可編程控制器，其包括輸出設(shè)備、存儲器、編輯器、中央處理器、電源等，不同組成部分的作用不同。CPU是PLC控制器的中樞核心，可利用掃描方式接收輸入裝置的相關(guān)數(shù)據(jù)、狀態(tài)信息等，起到編程器程序數(shù)據(jù)接收與存儲作用，實現(xiàn)對PC運行、指令執(zhí)行的診斷與分析；存儲器裝置主要是對系統(tǒng)程序、系統(tǒng)命令、模塊功能、解釋、子程序進行調(diào)動與管理，全面實時地存儲控制系統(tǒng)運行參數(shù)，數(shù)據(jù)存儲依托于編程器輸入，無法以直接存儲的方式進行數(shù)據(jù)管理；I/O部件裝置(輸入/輸出)的應(yīng)用主要是實現(xiàn)輸入、輸出裝置或外部設(shè)備與CPU之間的連接，其功能主要為端子排列、功能模塊執(zhí)行、狀態(tài)顯示等；編程器是PLC系統(tǒng)在檢查維護、功能開發(fā)、系統(tǒng)應(yīng)用中的關(guān)鍵部件之一，PLC系統(tǒng)運行針對編程器，利用顯示器展示內(nèi)部參數(shù)信息，借助鍵盤輸入來實現(xiàn)程序監(jiān)視、調(diào)試、檢查及編輯等。

2 PLC技術(shù)在機械電氣控制裝置中的作用

2.1 實現(xiàn)機電一體化

可編程邏輯控制系統(tǒng)使用的設(shè)備重量不是很高，無論是安裝還是使用都較為輕便，可以實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與計算機技術(shù)的深入融合，在計算機技術(shù)的支持下，各類機械設(shè)備的開發(fā)調(diào)試工作更加簡單，可改善機器和電器的融合效果，促進電器與機械一體化，為機電一體化發(fā)展提供動力。

2.2 提升抗干擾能力

傳統(tǒng)的機械電氣化設(shè)備控制的抗干擾能力不強，而PLC系統(tǒng)具有更強的抗干擾效果。傳統(tǒng)設(shè)備受到外界因素的影響，整體穩(wěn)定性會下降，無法發(fā)揮出應(yīng)有的作用。而有效利用PLC技術(shù)可解決傳統(tǒng)控制系統(tǒng)問題，減少不利因素對設(shè)備和系統(tǒng)的影響，提升抗干擾能力。

2.3 廣泛應(yīng)用于各項工作

PLC技術(shù)應(yīng)用范圍較廣，能夠有效準確地對數(shù)據(jù)進行分析，將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娖飨到y(tǒng)中，優(yōu)化整體控制工作。PLC技術(shù)能夠與其他電氣控制系統(tǒng)相結(jié)合，發(fā)揮出多種技術(shù)協(xié)同利用的效果，簡化工作流程。

2.4 有效的自我檢測

PLC技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢，能夠檢測與控制機械電氣裝置的運行情況。當控制系統(tǒng)出現(xiàn)問題時，PLC能夠?qū)崿F(xiàn)自我檢測，對問題情況進行及時報警，使工作人員快速查找到問題原因并及時做出處理，降低其帶來的影響。利用自我檢測功能，可避免各種因素的影響，更好地發(fā)揮作用。

2.5 簡化操作過程

PLC技術(shù)的操作步驟更簡便，工作人員可快速完成控制工作，在短時間內(nèi)了解操作流程，優(yōu)化操作質(zhì)量，提升機械電氣系統(tǒng)的控制效果。利用PLC技術(shù)，操作人員的工作強度明顯下降，可實現(xiàn)機械電氣控制裝置的自動化和信息化發(fā)展。

2.6 豐富技術(shù)功能

在機械電氣控制裝置中利用PLC技術(shù)，能夠獲取更多的數(shù)字信息，對各種復(fù)雜數(shù)據(jù)進行有效處理。例如：機械電氣控制裝置運行信息，其可將多方面數(shù)據(jù)集中整合處理，在屏幕上呈現(xiàn)相關(guān)內(nèi)容，工作人員可通過屏幕獲取相關(guān)數(shù)據(jù)信息。如果電氣設(shè)備運行出現(xiàn)問題，PLC技術(shù)能夠及時有效進行檢測，利用警報裝置令設(shè)備停止生產(chǎn)。

3 PLC技術(shù)的應(yīng)用類型

3.1 集散型控制系統(tǒng)(DCS)

DCS系統(tǒng)又稱為集散型控制系統(tǒng)，其系統(tǒng)控制特點是高度集中化，能夠?qū)ο到y(tǒng)裝置存在的隱患進行最大限度的分離[2]。機械電氣控制應(yīng)用DCS系統(tǒng)，可實現(xiàn)功能優(yōu)化與管理優(yōu)化。DCS系統(tǒng)以分散或集中形式進行電氣控制裝置的有效管理，其控制系統(tǒng)包括通信系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)及控制系統(tǒng)模塊，利用計算機技術(shù)實現(xiàn)對控制站、監(jiān)測站信息的全面接收，通過信息采集與分析來達到控制優(yōu)化的目的。若系統(tǒng)運行中出現(xiàn)裝置設(shè)備故障，系統(tǒng)在接收信息后會自主進行故障分離，通過調(diào)整其他設(shè)備來達到實現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定運行的目的。

3.2 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)

FCS控制系統(tǒng)利用自動化、智能化技術(shù)，實現(xiàn)對機械設(shè)備的整體控制，依托網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以整體形式進行機械設(shè)備運行控制[3]。相較于其他控制系統(tǒng)，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)具有總線式、多向性的特點，結(jié)構(gòu)較DCS系統(tǒng)更簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)的靈活操控。FCS系統(tǒng)應(yīng)用是實現(xiàn)機械電氣智能化控制的關(guān)鍵，能夠在保證電氣控制質(zhì)量、效率達到標準要求的同時，為控制系統(tǒng)創(chuàng)造更理想的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

4 PLC技術(shù)在機械電氣控制裝置中的應(yīng)用

4.1 在設(shè)備安全檢測中的應(yīng)用

機械電氣自動化可依托PLC實現(xiàn)自動監(jiān)控與檢測[4]，以傳感器為控制中心進行數(shù)據(jù)信息采集，開展數(shù)字化、自動化管理。若運行中設(shè)備出現(xiàn)故障問題，PLC控制系統(tǒng)可通過自我檢測來分析、定位故障位置，第一時間發(fā)出警報信號通知管理人員，故障設(shè)備通過PLC控制系統(tǒng)自動停轉(zhuǎn)。以煤炭分裝器為例，其裝置構(gòu)成十分簡單，不同結(jié)構(gòu)發(fā)揮著不同的作用，將PLC技術(shù)應(yīng)用于裝置電氣控制中，可以使裝置功能發(fā)揮應(yīng)有作用的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)對裝置運行過程的實時遠程監(jiān)控。以監(jiān)控中心顯示器為載體，對設(shè)備運行狀態(tài)與參數(shù)信息進行實時體現(xiàn)，借助遠程控制技術(shù)來實現(xiàn)設(shè)備的遠程管理與統(tǒng)一調(diào)度，確保機械設(shè)備運行不發(fā)生故障問題的。PLC技術(shù)具備自檢功能，故機械設(shè)備出現(xiàn)問題時可第一時間進行故障分析檢測，以便維修人員及時修復(fù)。

4.2 在空氣壓縮器中的應(yīng)用

以往機電控制裝置以單片產(chǎn)品的應(yīng)用為主，受到技術(shù)水平的影響，機電控制裝置在運行過程中會頻繁受到干擾，不僅影響了機電控制裝置的運行穩(wěn)定性，還會導(dǎo)致空氣壓縮器運行故障發(fā)生概率增大[5]。在空氣壓縮器設(shè)備中應(yīng)用PLC控制技術(shù)，可以在保證機械安全運行的基礎(chǔ)上，進一步提升空氣壓縮器運行效率。PLC技術(shù)應(yīng)用體現(xiàn)在設(shè)備的智能控制上，根據(jù)項目實際情況進行設(shè)備的自動化、智能化調(diào)整控制。利用PLC技術(shù)控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對氣溫變送設(shè)備、斷水裝置、壓力變送設(shè)備等信息的采集與分析，以CPU為載體進行信息的集中反饋、接收，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后通過顯示器展示設(shè)備運行參數(shù)信息?？刂浦噶钕逻_后，控制系統(tǒng)自主進行設(shè)備調(diào)試與完善，確?？諝鈮嚎s器設(shè)備運行始終處于穩(wěn)定狀態(tài)。相較于傳統(tǒng)控制技術(shù)應(yīng)用，將PLC技術(shù)應(yīng)用于空氣壓縮器，可提升其可靠性、變通性。

4.3 在機械控制中的應(yīng)用

由于傳統(tǒng)控制技術(shù)應(yīng)用存在一定的限制，通常只能對設(shè)備進行一對一管理控制[6]。而工業(yè)生產(chǎn)涉及大量機械設(shè)備應(yīng)用，其控制管理工作更為復(fù)雜，增大了機械設(shè)備運行故障率。借助PLC技術(shù)，可實現(xiàn)自動化機械電氣裝置控制，可有效規(guī)避機械設(shè)備故障，實現(xiàn)對電氣控制環(huán)節(jié)的簡化與優(yōu)化。相較于傳統(tǒng)控制技術(shù)，PLC技術(shù)簡化了線路，便于線路傳輸。機械設(shè)備電氣控制過程中，無需應(yīng)用返回系數(shù)、節(jié)點變位時間等程序，可使數(shù)據(jù)處理速度大幅度提升。機械設(shè)備運行中的人工控制、模擬控制被電算化和自動化代替，避免了人為控制失誤。系統(tǒng)具備的報警功能為管理人員提供了更便捷的服務(wù)，可在機械設(shè)備出現(xiàn)故障時第一時間發(fā)送報警信息。

4.4 在捻線機控制中的應(yīng)用

捻線機設(shè)備中的多臺交流異步電動機控制由RS485通信變頻器完成，能夠進行卷繞摩擦筒轉(zhuǎn)動、往復(fù)導(dǎo)紗桿、錠子高速回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動等控制。捻線機設(shè)備的運行與傳動需要應(yīng)用3臺電機，由放絲電機實現(xiàn)對錠子龍帶的獨立帶動，由收線電機對摩擦筒卷繞進行帶動，由絕對值編碼器實現(xiàn)導(dǎo)紗轉(zhuǎn)動，應(yīng)用程序，通過格雷碼的輸出來達到導(dǎo)紗電機管理的目的?；赑LC的機電一體化技術(shù)在捻線機設(shè)備中的應(yīng)用，主要包括變頻器、交流異步電機、觸摸屏、絕對值編碼器等，結(jié)合FCS控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)自動化、信息化的捻線機控制。以FCS系統(tǒng)應(yīng)用為基礎(chǔ)，借助物聯(lián)網(wǎng)、以太網(wǎng)等技術(shù)實現(xiàn)設(shè)備儀器的現(xiàn)場總線控制，可降低設(shè)備控制成本，發(fā)揮出最強的控制性能[7]。

4.5 在開關(guān)邏輯中的應(yīng)用

在機械電氣控制裝置中，電器控制涉及多項開關(guān)，這些開關(guān)可使機械裝置獲得基礎(chǔ)動力。在電機控制裝置中利用PLC技術(shù)，能夠進行邏輯開關(guān)控制，保證裝置的工學(xué)利用效果。在繼電保護器中，合理利用PLC技術(shù)可以有效改善開關(guān)控制水平，使繼電保護器的自動化效率得到大幅度提升。利用PLC的芯片技術(shù)能夠替換原本的繼電保護，實現(xiàn)多元化發(fā)展。要強化開關(guān)邏輯管理水平，優(yōu)化機械電氣控制裝置功能[8]。

4.6 在分散式控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

分散式系統(tǒng)具有重要的功能，PLC技術(shù)能夠使其有效實現(xiàn)集中控制，在實際應(yīng)用中，可以分散裝置的控制對象，針對不同程序進行管控。PLC技術(shù)可以使分散系統(tǒng)利用不同指令，對不同項目展開管控，有效控制不同程序，提升機械生產(chǎn)水平。在分散式系統(tǒng)運行過程中，要通過數(shù)據(jù)傳輸對其進行全面監(jiān)控，利用PLC技術(shù)提升數(shù)據(jù)傳輸效果[9]。

4.7 在集中式控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

將PLC應(yīng)用于集中式控制系統(tǒng)中，能夠優(yōu)化總控系統(tǒng)效果，改善控制功能。要想提升機械電氣裝置的安全性，要在系統(tǒng)中加強整體開關(guān)控制，利用PLC技術(shù)提高機械設(shè)備運行效率和生產(chǎn)效率，達到更好的效果。

5 結(jié)語

目前，PLC技術(shù)已經(jīng)取代了傳統(tǒng)控制形式，成為機械電氣控制的主要手段，將PLC技術(shù)融入機械電氣控制裝置中，可在保障機械電氣控制高效、靈活的同時，通過自主診斷與監(jiān)測來減少機械設(shè)備故障問題，實現(xiàn)機械電氣控制的簡單化、自動化、智能化發(fā)展。