陳良

（唐山開灤鐵拓重型機(jī)械制造有限責(zé)任公司，河北 唐山 063100）

1.PLC控制技術(shù)綜述

PLC控制技術(shù)，也是可編程序控制器，其英文是Programmable Logic Controller,它就是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，大多數(shù)應(yīng)用在工業(yè)環(huán)境中。它是采用一種可編程的存儲(chǔ)器，在其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入、輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。

我們根據(jù)PLC的結(jié)構(gòu)形式，具體可把PLC分為整體式和模塊式兩大類。第一類，整體式PLC。它是將電源、I/O接口、CPU等部件集中裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、價(jià)格低、體積小特點(diǎn)。在目前使用的小型PLC一般都是采用這種整體式結(jié)構(gòu)。

第二類是模塊式PLC。它是將PLC各組成部分，分若干個(gè)單獨(dú)的模塊，如CPU模塊、電源模塊以及各種功能模塊。模塊式PLC是由框架或基板和各種模塊組成。模塊裝在框架或基板的插座上。這種模塊式PLC的特點(diǎn)是配置靈活，可根據(jù)需要選配不同規(guī)模的系統(tǒng)，而且裝配方便，便于擴(kuò)展和維修。目前使用的大、中型PLC一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。

2.PLC控制技術(shù)工作原理

在實(shí)際工作中，當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個(gè)階段：輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新，每次完成上述三個(gè)階段稱作是一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行這三個(gè)階段。

2.1 第一個(gè)階段：輸入采樣階段。在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，把它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。等輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。

2.2 第二個(gè)階段：用戶程序執(zhí)行階段。在這個(gè)階段中，PLC按照自上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。

2.3 第三個(gè)階段：輸出刷新階段。在工作中，當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這就是PLC的真正輸出的第三個(gè)階段。

3.PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

目前，隨著科技技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC的功能也得到了不斷提高和完善，PLC幾乎可以完成工業(yè)控制領(lǐng)域里的每項(xiàng)工作任務(wù)。當(dāng)我們工作人員在接到某個(gè)控制任務(wù)后，首先要分析被控對象的控制過程和要求，看看用什么控制裝備來完成這項(xiàng)任務(wù)。當(dāng)我們在控制對象及控制裝置確定好后，還要進(jìn)一步確定PLC的控制范圍。根據(jù)筆者的實(shí)際工作，設(shè)計(jì)了 PLC控制系統(tǒng)各工種間的工作示意圖（圖1所示）。

圖1 ：PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖示

4.PLC控制技術(shù)在礦井提升中實(shí)際應(yīng)用

時(shí)下，隨著我國煤礦業(yè)的大力發(fā)展，煤礦礦井提升機(jī)擔(dān)負(fù)著提升煤炭、下放材料、升降人員和設(shè)備的重要任務(wù)。它的電控系統(tǒng)技術(shù)性能和可靠性直接影響煤礦的安全生產(chǎn)。鑒于PLC控制技術(shù)的各項(xiàng)特點(diǎn)，現(xiàn)在取代了以前提升機(jī)控制系統(tǒng)中眾多的繼電器、接觸器等系統(tǒng),很好有效解決了TKD控制系統(tǒng)無法克服的弊病。

目前，PLC控制系統(tǒng)控制回路采用先進(jìn)的是PLC取代原有的繼電器邏輯控制系統(tǒng)。它的控制系統(tǒng)是由動(dòng)力裝置、液壓站、變頻器等諸多系統(tǒng)組成，具體如下圖所示。

從圖中我們分析可以得出：當(dāng)井口或井底通過信號通信電路發(fā)出開車信號后，司機(jī)將制動(dòng)手柄向前推離緊閘位置，主電動(dòng)機(jī)松閘。司機(jī)將主令控制器的操作手柄推向正向或反向極端位置，主控PLC通過程序控制高壓換向器首先得電，使高壓信號送入主電動(dòng)機(jī)定子繞組，主電動(dòng)機(jī)接入全部轉(zhuǎn)子電阻啟動(dòng)，然后依次切除有關(guān)電阻，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加速，最后運(yùn)行在自然機(jī)械特性上。

當(dāng)交流提升機(jī)運(yùn)行時(shí)，旋轉(zhuǎn)編碼器跟隨主電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出2列a/b相脈沖，分別接到主控PLC的高速計(jì)數(shù)器hsc0的a/b相脈沖輸入端，由主控PLC根據(jù)a/b脈沖的相位關(guān)系，自動(dòng)確定hsc0的加、減計(jì)數(shù)方式。根據(jù)hsc0的計(jì)數(shù)值，我們就可以計(jì)算出提升行程并顯示。同時(shí)只根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的a相脈沖，主控PLC進(jìn)行加計(jì)數(shù)。根據(jù)hsc1在恒定間隔時(shí)間內(nèi)的計(jì)數(shù)值，就可以計(jì)算出提升速度。

結(jié)論和總結(jié)

PLC控制技術(shù)在礦井提升中的實(shí)際應(yīng)用，省去了繼電器、接觸器及調(diào)速電阻，減少了故障發(fā)生率，同時(shí)還有利于節(jié)能，符合國家的技能措施。另外該系統(tǒng)采用PLC軟件編程實(shí)現(xiàn)礦井提升機(jī)的自動(dòng)操作，靈活性大，節(jié)省了人力，提高了效率。

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