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        PLC技術(shù)在電氣自動化中的應(yīng)用

        2013-08-27 08:22:00陳鏡波
        機(jī)電信息 2013年9期
        關(guān)鍵詞:系統(tǒng)發(fā)展

        陳鏡波

        (潮州正龍電池工業(yè)有限公司,廣東 潮州515644)

        0 引言

        電氣自動化是工業(yè)自動化的重要組成部分,也是工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一項重要技術(shù),是一個國家現(xiàn)代化發(fā)展的重要標(biāo)志,可以說電氣自動化水平代表著一個國家的工業(yè)發(fā)展水平。隨著電氣自動化的快速發(fā)展,各種先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)開始全面用于電氣自動化當(dāng)中,如遠(yuǎn)程控制技術(shù)、智能控制技術(shù)等。PLC技術(shù)是基于計算機(jī)技術(shù)而產(chǎn)生的一種可編程控制器,是智能控制技術(shù)的一種,這種技術(shù)已經(jīng)開始應(yīng)用到電氣自動化當(dāng)中,并且顯著提高了電氣自動化水平。

        1 PLC技術(shù)與電氣自動化

        1.1 PLC技術(shù)

        PLC技術(shù)是可編程控制器的簡稱,它雖然本身屬于計算機(jī)技術(shù),卻是為工業(yè)控制應(yīng)用專門設(shè)計制造的一種控制器。早期的可編程控制器又被稱為可編程邏輯控制器,隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和PLC本身的逐漸成熟,現(xiàn)在所使用的PLC已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了邏輯控制的范圍,不過習(xí)慣上仍稱之為PLC。PLC的控制原理主要分為3個步驟,即輸入采樣階段、用戶程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段。在輸入階段,PLC利用數(shù)據(jù)掃描器一次讀入所有的輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù),并存在PLC的I/O映像區(qū)內(nèi)。然后按照由上到下的基本順序掃描用戶程序,一般呈現(xiàn)出一個梯形圖,掃描完成后進(jìn)行邏輯運(yùn)算,根據(jù)運(yùn)算的結(jié)果刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)的位狀態(tài)。掃描用戶程序以后,就進(jìn)入輸出刷新階段,控制器中的CPU向系統(tǒng)發(fā)出指令,按I/O映像區(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,在經(jīng)過輸出電路驅(qū)動外設(shè),達(dá)到控制電器系統(tǒng)的目的。PLC基本結(jié)構(gòu)組成如圖1所示。

        圖1 PLC的組成

        1.2 電氣自動化

        所謂電氣自動化主要是指研究與電氣工程相關(guān)的系統(tǒng)運(yùn)行、自動控制、電力電子技術(shù)、信息處理、實(shí)驗分析、研制開發(fā)以及電子和計算機(jī)等領(lǐng)域的一門科學(xué)。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和各種科學(xué)技術(shù)的運(yùn)用,我國的電氣自動化走上了快速發(fā)展的道路,電氣自動化水平不斷提高。目前,電氣自動化已經(jīng)運(yùn)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域,并且已經(jīng)在電氣自動化中融入了嵌入式網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等,收到了良好的效果。尤其是PLC技術(shù)的應(yīng)用,顯著提升了電氣自動化的靈活性和控制性,大大拓展了其應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用范圍。

        2 PLC技術(shù)在電氣自動化中的應(yīng)用

        PLC技術(shù)在電氣自動化中的應(yīng)用是非常廣泛的,如在中央空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計、公路交通系統(tǒng)設(shè)計、數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計等方面,都有著比較廣泛的應(yīng)用。筆者就PLC技術(shù)在這些自動化系統(tǒng)中進(jìn)行了詳細(xì)的分析,以下將具體闡述。

        2.1 PLC在中央空調(diào)上的應(yīng)用

        中央空調(diào)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活有著密切的關(guān)系,無論是在工業(yè)生產(chǎn)中,還是在城市居民的日常生活中,都是不可缺少的一種工業(yè)系統(tǒng)。例如,在一些對溫度要求比較高的電子企業(yè)中,中央空調(diào)是車間生產(chǎn)的必備設(shè)備,一般要借助中央空調(diào)來穩(wěn)定車間內(nèi)的溫度。目前,中央空調(diào)冷凍系統(tǒng)的控制方式主要有3種,即早期的繼電器控制系統(tǒng)、直接數(shù)字式控制器(DDC)以及可編程序控制器(PLC)控制系統(tǒng)。其中,PLC控制系統(tǒng)不僅智能化水平較高,而且具有良好的抗干擾能力,并且對控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也沒有硬性的要求,運(yùn)行的可靠性大大提高,使用和維護(hù)起來也很方便,目前已經(jīng)成為中央空調(diào)中應(yīng)用最廣泛的控制系統(tǒng)。

        2.2 PLC在公路交通系統(tǒng)上的應(yīng)用

        隨著城市的快速發(fā)展,公路交通系統(tǒng)在很大程度上決定了城市的秩序,尤其是交通秩序,立交橋等城市交通系統(tǒng)的復(fù)雜化,使交通信號燈的控制更加困難。傳統(tǒng)的交通信號燈的控制方式,已經(jīng)不適應(yīng)公路交通系統(tǒng)快速發(fā)展的需要。因此,現(xiàn)在很多城市將PLC技術(shù)應(yīng)用到交通信號燈系統(tǒng)設(shè)計中,形成了PLC型交通信號燈控制器,對交通信號燈的控制能力大大增加,使其對城市發(fā)展的適應(yīng)力能力明顯地提高。這是因為PLC控制器對外部環(huán)境的適應(yīng)力很強(qiáng),并且內(nèi)部也具有豐富的定時器資源,對城市交通發(fā)展中常用的“漸進(jìn)式”信號燈能夠進(jìn)行精確的控制,特別是能夠?qū)崿F(xiàn)對岔路口的控制。目前,國內(nèi)使用的PLC交通信號燈控制系統(tǒng)在內(nèi)部具有實(shí)時時鐘,通過PLC編程控制可以對交通信號進(jìn)行全天候的無人管理。由于PLC控制器自身具有聯(lián)網(wǎng)通訊的功能,這樣就能夠幫助交通部門對各個信號燈進(jìn)行局域網(wǎng)式的統(tǒng)一調(diào)度和管理,最大程度地縮小車輛信號燈的等候時間,從而更加科學(xué)地對城市交通進(jìn)行管理。

        2.3 PLC在數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

        隨著我國工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)中一種不可缺少的技術(shù),而數(shù)控技術(shù)的實(shí)現(xiàn)與PLC應(yīng)用有著密切的關(guān)系。目前常見的數(shù)控系統(tǒng)主要有3種,即點(diǎn)位控制系統(tǒng)、直線控制系統(tǒng)、連續(xù)控制系統(tǒng)。在工業(yè)生產(chǎn)中,數(shù)控系統(tǒng)主要用于機(jī)械加工,其中點(diǎn)位控制一般用于孔加工機(jī)床,如鉆孔機(jī)床、鏜孔機(jī)床等,其是為了在加工過程中實(shí)現(xiàn)由一個位置向另一個位置的精確移動,一般來說并不考慮加工物體的運(yùn)動軌跡,移動過程中一般不進(jìn)行加工。目前,數(shù)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)主要有2種方式,即全功能數(shù)控裝置和單板機(jī)控制,這2種控制系統(tǒng)都應(yīng)用了PLC,只不過在功能和應(yīng)用范圍上有很大的區(qū)別。全功能數(shù)控裝置的功能非常完善,但是價格非常昂貴,對于一些企業(yè)來說這種裝置的許多功能完全是多余的。為了滿足一般企業(yè)的發(fā)展需要,市場上出現(xiàn)了基于PLC的單板機(jī)數(shù)據(jù)系統(tǒng),其是為了解決傳統(tǒng)單片機(jī)中長期存在的設(shè)計硬件電路、接口電路、驅(qū)動電路和抗干擾問題,不僅能根據(jù)生產(chǎn)需要調(diào)整機(jī)床功能,還能根據(jù)技術(shù)進(jìn)步對機(jī)床功能進(jìn)行升級,這一點(diǎn)滿足了很多中小企業(yè)的發(fā)展需要,增加了企業(yè)經(jīng)營管理的靈活性。

        2.4 PLC在電池生產(chǎn)線控制系統(tǒng)

        隨著我國電池產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,電池生產(chǎn)線中也開始應(yīng)用PLC控制技術(shù),不僅有效增加了對生產(chǎn)過程中各個環(huán)節(jié)的控制,也提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。如FDK全自動堿性高能電池生產(chǎn)線,全線采用了PLC、變頻器、步進(jìn)電機(jī)、觸摸屏等高科技產(chǎn)品,可以精確地控制設(shè)備的運(yùn)行。這種電池生產(chǎn)線運(yùn)用PLC控制系統(tǒng),在生產(chǎn)過程中對各個節(jié)點(diǎn),尤其是可能影響電池質(zhì)量的一些環(huán)節(jié),如人工環(huán)節(jié)等進(jìn)行有效的控制,當(dāng)生產(chǎn)過程中出現(xiàn)故障時,能夠及時排除。目前,國內(nèi)一些較大的電池生產(chǎn)廠家,其生產(chǎn)系統(tǒng)中都使用了這一技術(shù)。

        3 結(jié)語

        隨著科技的不斷發(fā)展與進(jìn)步,PLC應(yīng)用前景將更加廣闊,其對電氣自動化的提升作用將更加明顯。基于PLC的電氣自動化控制系統(tǒng)的規(guī)格、種類、應(yīng)用范圍將會進(jìn)一步拓展,以滿足不同工業(yè)控制場合的需求。因此,國家要加大對該系統(tǒng)的科研投入力度,使更多的先進(jìn)技術(shù)能夠應(yīng)用于電氣自動化中,為工業(yè)和企業(yè)發(fā)展提供更加先進(jìn)的電氣自動化控制設(shè)備。

        [1]王啟祥,羅力淵,廖洪鵬.PLC控制系統(tǒng)在冷水機(jī)組中的應(yīng)用[J].制冷空調(diào)與電力機(jī)械,2009(4)

        [2]潘美君,朱紅梅.PLC和變頻器在橋式起重機(jī)的運(yùn)用[J].自動化應(yīng)用,2010(3)

        [3]邵國良,張西新.基于PLC的主運(yùn)輸皮帶智能控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[J].中國礦業(yè),2012(S1)

        [4]徐麗春.基于項目教學(xué)法的《機(jī)電控制與PLC》教學(xué)模式[J].職教論壇,2012(20)

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