白宇

(六安市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗中心,安徽六安 237000)

PLC技術(shù)在起重機械電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

白宇

(六安市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗中心,安徽六安 237000)

隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展,PLC技術(shù)在我國各個機械領(lǐng)域中的應(yīng)用也越來越廣泛,尤其各類新型起重機械普遍使用PLC來實現(xiàn)控制,以提高效率和降低故障。本文著重對PLC技術(shù)在起重機械電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用進行了研究分析,研究了PLC技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和前景,并對PLC技術(shù)在起重機械中的控制技術(shù)類型和電氣控制裝置的設(shè)計進行了仔細地研究。

PLC技術(shù) 起重機械 電氣控制系統(tǒng) 應(yīng)用

近些年來，人類在科學技術(shù)的領(lǐng)域中不斷取得成功和進步，同時也帶動了機電一體化技術(shù)的不斷發(fā)展，而在自動化的領(lǐng)域中占據(jù)著重要地位的PLC技術(shù)也逐漸受到人們更多地重視，被應(yīng)用到更加廣泛的領(lǐng)域當中。PLC全稱為可編程邏輯控制器，因為在現(xiàn)今的起重機械中大量應(yīng)用，使得機械自動化達到較高的水平。隨著總線技術(shù)在上世紀中后期的興起，經(jīng)過不斷地研究與發(fā)展，PLC技術(shù)的優(yōu)勢也被越來越多的人們發(fā)掘出來，PLC具有控制手段靈活、編程語言簡單等很多方面的優(yōu)勢，PLC已經(jīng)成為起重機械設(shè)計的重要控制系統(tǒng)和組成部分。

1 起重機械電氣控制概述

1.1 研究現(xiàn)狀

計算機技術(shù)的興起與發(fā)展，使其在很多重要的領(lǐng)域都起著十分重要的作用，尤其是在工業(yè)的領(lǐng)域當中，計算機的控制技術(shù)更是推動了工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，工業(yè)控制計算機也隨之產(chǎn)生，促進了其在產(chǎn)品、技術(shù)以及各種應(yīng)用方面的快速發(fā)展，自動化技術(shù)在九十年代之后又迎來了第三次的極大的飛躍。第一次的技術(shù)飛躍是模擬信號主導的電子裝置和自動化儀表盤的技術(shù)飛躍，其主要的技術(shù)基礎(chǔ)是微電子技術(shù)，第二次的技術(shù)飛躍的控制系統(tǒng)是以計算機的高速運轉(zhuǎn)為主的I/O功能模版主導的，而以現(xiàn)場總線技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展為主要標志的第三次技術(shù)飛躍，其控制系統(tǒng)將現(xiàn)代的計算機、通信和控制技術(shù)合成作為技術(shù)控制的主導，這些技術(shù)的大量應(yīng)用使得起重機械在操作、安全等起了重要的作用。

隨著上述控制系統(tǒng)的不斷發(fā)展與更新，推動了先進的可編程控制器(PLC)技術(shù)的產(chǎn)生，PLC技術(shù)最初是在七十年代產(chǎn)生的，首先被應(yīng)用到了汽車的生產(chǎn)過程中，一直到九十年代開始，PLC技術(shù)的控制效用、運算以及處理速度等各個方面也在朝著商品化的方向發(fā)展，逐漸的形成了電氣-儀表-計算機控制一體化的發(fā)展趨勢。到今天為止，各個行業(yè)中的批量生產(chǎn)以及連續(xù)生產(chǎn)都在應(yīng)用將PLC作為基礎(chǔ)的PID回路控制，除此之外，以PLC技術(shù)為基礎(chǔ)的DCS控制系統(tǒng)也具有較大的發(fā)展?jié)摿?，已在一些領(lǐng)域中被大量應(yīng)用，尤其是在起重機械等大型設(shè)備特定的作業(yè)環(huán)境，有著大范圍的應(yīng)用。

1.2 發(fā)展前景

現(xiàn)如今，F(xiàn)CS控制系統(tǒng)在進行工作的過程中，也大量的運用到了PLC技術(shù)，這種最新的先進控制系統(tǒng)具有較大的優(yōu)勢，不單單對DCS的專用通信網(wǎng)絡(luò)限制進行了突破，除此之外，將其結(jié)構(gòu)調(diào)整成行星的全分布式，將其全部的控制功能安置在整個現(xiàn)場，因此，數(shù)字化、分散化以及開放化將會成為控制系統(tǒng)在將來的發(fā)展的整體趨勢和特點，與此同時，它還支撐著整個工廠的數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)，在控制設(shè)備和生產(chǎn)現(xiàn)場之間起著橋梁的溝通作用?？v觀PLC技術(shù)的發(fā)展趨勢我們可以看出，以PLC技術(shù)為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)將遠遠超過于一個基層系統(tǒng)的功能，它是一種全新的控制系統(tǒng)，具有開放式和新型全分布式的優(yōu)勢，更是一種具有較強綜合性的技術(shù)，將數(shù)字通訊、控制、智能傳感以及計算機等作為其主要的內(nèi)容，其在自動化技術(shù)的發(fā)展中，無論是在設(shè)備，還是自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面，都將成為最炙手可熱的先進技術(shù)。

2 控制技術(shù)類型

2.1 集散型控制系統(tǒng)——DCS

DCS控制系統(tǒng)的主要功能就是對危險性進行分散控制、分級管理和集中操作，它以計算機技術(shù)、通訊技術(shù)和控制技術(shù)為基礎(chǔ)，將工廠的現(xiàn)場監(jiān)測站以及控制站等組成的生產(chǎn)部門，利用一些專門的網(wǎng)絡(luò)進行連接，并作為部門的綜合控制系統(tǒng)，進行集中操作和分散控制等工作。組成DCS控制系統(tǒng)的三大要素分別是：通信總線、顯示部分以及控制部分，其中，控制部分和顯示部分之間由通信總線進行連接，三者相連就形成了一個完整的控制系統(tǒng)。其在設(shè)計之初的目的就是將各種信息集中起來進行管理，對危險進行分散。現(xiàn)代的DCS控制系統(tǒng)就是將信息集中起來進行統(tǒng)一的管理，進而合理優(yōu)化生產(chǎn)過程中用戶的管理和調(diào)度。

2.2 現(xiàn)場總線型控制系統(tǒng)——FCS

FCS控制系統(tǒng)就是將多分支結(jié)構(gòu)、雙向傳輸以及數(shù)字式等自動化系統(tǒng)中的信息與智能化的現(xiàn)場設(shè)備連接起來的通信網(wǎng)絡(luò)，可以同時支持總線式、多節(jié)點以及雙向的全數(shù)字化通訊。其主要組成部分包括：現(xiàn)場環(huán)境、各個控制節(jié)點以及最底層的infranet控制網(wǎng)，這幾種要素結(jié)合在一起就是一個整體的全分布式控制體系結(jié)構(gòu)，這種控制系統(tǒng)在當今社會的工業(yè)領(lǐng)域中已經(jīng)得到越來越多的重視和應(yīng)用，具有較強的優(yōu)勢和較大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

2.3 確定類型

以PLC技術(shù)作為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)在進行對比時，一定要從多方面考慮，多角度進行論證，而在對比的各方面之中，對于控制系統(tǒng)的類型的對比才是最根本的。FCS的發(fā)展是以DCS控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)的，是DCS控制系統(tǒng)的一種發(fā)展與延伸，雖然FCS控制系統(tǒng)發(fā)展的成熟程度尚不如DCS，但是相對于DCS來說，F(xiàn)CS具有可靠性高、靈活性好、控制功能分散、結(jié)構(gòu)簡單以及成本較低等多個方面的優(yōu)勢，除此之外，F(xiàn)CS還具有較強的互操作性，這樣看來，我們可以認為，在將來的發(fā)展和應(yīng)用中，DCS必定會被FCS控制系統(tǒng)所取代。

3 一種電氣控制裝置設(shè)計

3.1 原理圖

按照控制系統(tǒng)在規(guī)模以及結(jié)構(gòu)等方面的不同，其結(jié)構(gòu)的原理圖也會有各種各樣的形式。在設(shè)計開始的時候要對其進行仔細地辨認和解讀，首先要對電氣設(shè)備和電動機等用電設(shè)備進行辨認，然后認清主電路的保護電器和控制電器，此外，如有需要還要檢查電源的狀態(tài)。原理圖的幾大要分別是：分析主電路、分析控制電路、分析信號、分析連鎖以及保護環(huán)節(jié)。

3.2 監(jiān)測層

監(jiān)測層是整個控制系統(tǒng)中最主要的控制層，通過觸摸屏、PPC工業(yè)計算機以及高速的以太網(wǎng)等設(shè)備完成，對機械設(shè)備的電壓、溫度、預警提示、原料、動力以及系統(tǒng)工作狀態(tài)等多方面的信息的檢測要通過對信號的采集和對系統(tǒng)中各個部分的分工來完成，這樣才能確保整個控制系統(tǒng)的正常運行和環(huán)境的安全。與此同時，還有同時對控制系統(tǒng)中的各個子系統(tǒng)的工作狀態(tài)進行檢測，并將檢測出來的每項參數(shù)直接顯示在屏幕中，對于預測中可能會出現(xiàn)的各種問題和故障發(fā)出警報，并作出有效地反饋，進而調(diào)整儀器和設(shè)備。對各項數(shù)據(jù)進行實時的記錄，并將數(shù)據(jù)進行存儲和打印，以文件資料的形式呈現(xiàn)出來，方便以后的查閱和檢測工作。

3.3 通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計在整個PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計中是不可或缺的，由控制網(wǎng)絡(luò)和通信網(wǎng)絡(luò)兩部分共同進行控制任務(wù)的執(zhí)行，在對每一級的子網(wǎng)進行配置時，可以選用3-4級的構(gòu)成，將公司專用的協(xié)議運用到中層或者底層的子網(wǎng)中，通用協(xié)議用于高層的子網(wǎng)，通信方式要用主從總線1：N的方式。

3.4 接地設(shè)計

接地設(shè)計的主要功能就是防止危險的發(fā)生，提高整個控制系統(tǒng)的安全性能和抗干擾能力，但是如果任意將系統(tǒng)或者電路進行接地，則會對系統(tǒng)的工作造成不良影響，因此，一定要進行謹慎的思考和研究。

4 結(jié)論

隨著當今社會科學技術(shù)的不斷發(fā)展與進步，各種先進的技術(shù)層出不窮，PLC技術(shù)的興起和應(yīng)用對起重機械的電氣控制系統(tǒng)起到了十分重要的作用，提高了系統(tǒng)工作的安全性和效率性，極大地促進了工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，為解決起重機械的電氣控制系統(tǒng)中的問題提供了可靠的技術(shù)支持。

[1]王巖.PLC技術(shù)在機械電氣控制裝置中的應(yīng)用分析[期刊論文]. 硅谷,2014(7).

[2]石寶德.PLC技術(shù)在機械電氣控制裝置中的應(yīng)用[期刊論文].湖南農(nóng)機,2011(11).

[3]王亮.PLC技術(shù)在機械電氣控制裝置中的應(yīng)用探討 [期刊論文].中國機械,2014(10).

白宇(1984.06.08—),男,回族,安徽省六安市金安區(qū),本科,助理工程師,檢驗員,起重機械的技術(shù)檢驗,機械電氣原理應(yīng)用。