徐謙

摘 要：在實(shí)際控制應(yīng)用的過程當(dāng)中，傳統(tǒng)的電子控制設(shè)備暴露出了一些局限性，利用PLC然后結(jié)合煤礦主扇風(fēng)機(jī)的控制需求，對(duì)自動(dòng)化電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行全面的設(shè)計(jì)分析。對(duì)于主扇風(fēng)機(jī)自動(dòng)控制功能一定要進(jìn)行基礎(chǔ)的檢查。對(duì)于相關(guān)的電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)制定出實(shí)際的方案，分析系統(tǒng)當(dāng)中的硬件和軟件，分析自動(dòng)化電氣控制系統(tǒng)應(yīng)用PLC的技術(shù)優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：PLC；自動(dòng)控制；電氣控制

中圖分類號(hào)：TM571.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）26-0156-02

引言

我國一直以來是一個(gè)煤礦大國，最初的能源形式主要是煤礦資源，風(fēng)機(jī)是煤礦四大件之一。風(fēng)機(jī)的安全可靠程度以及電氣控制自動(dòng)化的程度，在一定程度上影響著煤礦生產(chǎn)的整體自動(dòng)化和安全。為了推動(dòng)煤礦產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，必須要加強(qiáng)對(duì)煤礦風(fēng)機(jī)自動(dòng)化、電氣化的控制。新技術(shù)在快速的發(fā)展，現(xiàn)在技術(shù)必將取代傳統(tǒng)的技術(shù)，接觸器控制逐漸被PLC所取代，為整個(gè)行業(yè)注入了新鮮的血液。

1 機(jī)械手的相關(guān)介紹

1.1 傳統(tǒng)機(jī)械手

隨著技術(shù)的快速向前發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化發(fā)生了天翻地覆的變化，在發(fā)展的過程當(dāng)中，機(jī)械手的優(yōu)勢逐漸顯現(xiàn)出來。機(jī)械手的整體結(jié)構(gòu)較為靈活，在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程當(dāng)中性能非常穩(wěn)定，工作時(shí)定位的精度比較高。機(jī)械手逐漸涉及到了許多領(lǐng)域，比如說軍事、重工業(yè)、高科技領(lǐng)域、醫(yī)療保健和輕工業(yè)，在這些領(lǐng)域當(dāng)中推動(dòng)了不同領(lǐng)域的快速發(fā)展。機(jī)械手的廣泛使用，使自動(dòng)化和智能化提上了進(jìn)程，傳統(tǒng)的機(jī)械手大多都是繼電器控制，在使用的過程當(dāng)中控制裝置非常落后。傳統(tǒng)的機(jī)械手在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程當(dāng)中性能不穩(wěn)定，非常容易受到外界的干擾，并且在維修和養(yǎng)護(hù)的過程當(dāng)中，也會(huì)出現(xiàn)許多的困難，隨著技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的機(jī)械手逐漸被淘汰。

1.2 現(xiàn)代機(jī)械手

現(xiàn)代的機(jī)械手控制系統(tǒng)應(yīng)用了現(xiàn)代科技的許多特點(diǎn)，電氣自動(dòng)化行業(yè)最廣泛應(yīng)用的就是可編程控制器。PLC就是可編程邏輯控制器，PLC是一種工業(yè)控制裝置，這種控制裝置涉及到許多計(jì)算機(jī)技術(shù)?，F(xiàn)在是一個(gè)大工業(yè)的環(huán)境背景，涉及到許多數(shù)字運(yùn)算操作，電子設(shè)備大多數(shù)也是由數(shù)字運(yùn)算來進(jìn)行操作的，PLC就是在這種背景之下產(chǎn)生并廣泛應(yīng)用的。如果想要對(duì)內(nèi)存進(jìn)行編程，同時(shí)還可以對(duì)編程進(jìn)行順序執(zhí)行，就必須使用PLC技術(shù)。PLC技術(shù)當(dāng)中應(yīng)用了大量的數(shù)字模擬輸入和輸出，通過這種操作方式，可以對(duì)機(jī)械和工業(yè)生產(chǎn)的流程進(jìn)行全面的控制。PLC技術(shù)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代機(jī)械手當(dāng)中，兩者之間的優(yōu)勢相互結(jié)合，共同推動(dòng)了工業(yè)化的穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展。

1.3 PLC機(jī)械手的特點(diǎn)

機(jī)械手當(dāng)中大量的應(yīng)用了PLC技術(shù)，同時(shí)還具備了電氣控制設(shè)備，獨(dú)特的優(yōu)勢為PLC機(jī)械手在行業(yè)中的發(fā)展奠定了夯實(shí)的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的繼電器機(jī)械手和PLC機(jī)械手相比較，PLC機(jī)械手的可靠性以及抗干擾能力比較強(qiáng)，PLC機(jī)械手應(yīng)用的集成電路是現(xiàn)代化大規(guī)模的，生產(chǎn)工藝流程也非常嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)、有序化。PLC機(jī)械手將先進(jìn)的抗干擾技術(shù)應(yīng)用于內(nèi)置的電路當(dāng)中，使得機(jī)械設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程當(dāng)中具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性。隨著技術(shù)在不斷的發(fā)展和完善，PLC技術(shù)通過多年的發(fā)展積累了許多完善的經(jīng)驗(yàn)，如今已經(jīng)逐漸發(fā)展成了一個(gè)較為完整的現(xiàn)代化體系。PLC技術(shù)適用的范圍越來越廣泛，在不同規(guī)模的工業(yè)控制系統(tǒng)當(dāng)中都應(yīng)用了PLC技術(shù)，如今已經(jīng)涉及到了數(shù)控領(lǐng)域。

2 PLC的特點(diǎn)

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)兼具大型化和小型化

在不同的應(yīng)用領(lǐng)域當(dāng)中，會(huì)選擇不同的可編程控制器，PLC之所以廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域，是因?yàn)镻LC的體積比較小、重量比較輕、功率比較低，在具體的安裝使用過程當(dāng)中非常簡便。PLC的運(yùn)算速度和數(shù)據(jù)容量比較高，在應(yīng)用于一些領(lǐng)域當(dāng)中，可以滿足單位企業(yè)對(duì)于規(guī)模化、自動(dòng)化和產(chǎn)業(yè)化的高級(jí)需求。

2.2 操作方便、使用簡單

PLC的連接裝置非常簡單，編輯過程和圖形按鈕的含義，大部分和繼電器的電路圖一樣。PLC在具體的應(yīng)用過程當(dāng)中，相關(guān)的工作人員能夠快速地對(duì)基礎(chǔ)操作進(jìn)行掌握，PLC開關(guān)量邏輯控制比較薄弱，工作人員通過掌握大量的PLC基礎(chǔ)知識(shí)，可以對(duì)自動(dòng)化電氣控制中的編寫語言和使用方式進(jìn)行熟練的掌握。PLC技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，具有了更為廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，已經(jīng)不僅僅應(yīng)用于電氣控制場合。

2.3 抵抗干擾能力較強(qiáng)

PLC技術(shù)當(dāng)中具有大規(guī)模的集成電路，在外界因素抗干擾能力方面，最主要的體現(xiàn)是在集成方法和工藝方面。不同的設(shè)計(jì)方法融入到了技術(shù)當(dāng)中，共同提高了PLC的抗干擾能力，這是傳統(tǒng)的機(jī)械手所不能夠具有的性能。在惡劣的工作環(huán)境當(dāng)中，PLC也可以得到正常的運(yùn)轉(zhuǎn)，結(jié)合工作的相應(yīng)具體情況，對(duì)軟件進(jìn)行全面的編寫以及自動(dòng)的檢查，起到智能化的自我保護(hù)作用。

3 PLC的基本工作過程

計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、通信技術(shù)以及自動(dòng)控制技術(shù)的綜合體現(xiàn)就是PLC，計(jì)算機(jī)的微處理器就是工作狀態(tài)下的基本硬件。PLC在具體的工作當(dāng)中，就是以下的幾個(gè)流程：對(duì)于現(xiàn)場的信息要進(jìn)行及時(shí)的收集和準(zhǔn)時(shí)的輸入，根據(jù)不同控制系統(tǒng)內(nèi)置軟件程序的要求，對(duì)指令進(jìn)行提前的編寫。這樣可以對(duì)現(xiàn)場的信息進(jìn)行全方位的掃描，可以在輸出中進(jìn)行信息的收集和輸入。對(duì)于指令的特定功能運(yùn)行，必須要先實(shí)現(xiàn)一些功能設(shè)定，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)的對(duì)用戶進(jìn)行篩選，不同的程序指令會(huì)進(jìn)行不同的掃描方式，這樣可以對(duì)現(xiàn)場的具體情況進(jìn)行計(jì)算，更加了解現(xiàn)場的運(yùn)行狀態(tài)。對(duì)于控制系統(tǒng)的信號(hào)要進(jìn)行仔細(xì)的記錄，在記錄完成之后要進(jìn)行準(zhǔn)時(shí)輸出。系統(tǒng)一旦對(duì)信號(hào)進(jìn)行收集之后，需要對(duì)這些獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行一個(gè)計(jì)算和判斷，將所得出的結(jié)論輸出到系統(tǒng)控制主機(jī)上。系統(tǒng)就會(huì)通過主機(jī)去發(fā)射響應(yīng)信號(hào)的指令，從而就會(huì)對(duì)相關(guān)的設(shè)備進(jìn)行高效的控制。當(dāng)以上所有的指令完成之后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)地展開新的控制程序，這些控制程序的細(xì)節(jié)都是重復(fù)了，一個(gè)周期之內(nèi)會(huì)涵蓋所有的執(zhí)行指令。

4 基于PLC的風(fēng)機(jī)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)功能需求分析endprint

在煤礦安全生產(chǎn)的過程當(dāng)中，主扇風(fēng)機(jī)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)起著非常重要的作用，主扇風(fēng)機(jī)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)主要分為兩個(gè)部分，一部分是風(fēng)機(jī)各種參數(shù)的精準(zhǔn)測量，另一部分就是風(fēng)機(jī)變電站的監(jiān)控。電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)用PLC，可以實(shí)現(xiàn)許多功能。實(shí)時(shí)檢測通風(fēng)系統(tǒng)當(dāng)中，包含全壓、甲烷濃度、風(fēng)速、動(dòng)壓、靜壓以及風(fēng)量，這些參數(shù)在通風(fēng)系統(tǒng)當(dāng)中都會(huì)得到精準(zhǔn)的測量。對(duì)于風(fēng)機(jī)的變量參數(shù)也會(huì)進(jìn)行精準(zhǔn)的檢測，檢測過程當(dāng)中每一臺(tái)風(fēng)機(jī)都要進(jìn)行檢測，其中會(huì)包含功率因數(shù)、電壓、有功功率、電流、無功功率這些參數(shù)。對(duì)于測風(fēng)機(jī)的前軸溫度以及后軸溫度，都要定期定時(shí)進(jìn)行檢測，前軸振動(dòng)情況和后軸振動(dòng)情況，在檢測之后將數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)入記錄歸檔。如果在檢測的過程當(dāng)中，發(fā)現(xiàn)測風(fēng)機(jī)前軸振動(dòng)和后軸振動(dòng)的頻率超出正常范圍時(shí)，相關(guān)的機(jī)械設(shè)備就會(huì)進(jìn)行自動(dòng)的報(bào)警。風(fēng)機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)的具體運(yùn)轉(zhuǎn)情況要進(jìn)行模擬，在模擬的過程當(dāng)中會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問題，對(duì)于這些經(jīng)常出現(xiàn)的問題，要在日常的預(yù)防工作當(dāng)中進(jìn)行探討。

5 基于PLC的自動(dòng)化電氣控制應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

5.1 系統(tǒng)構(gòu)成設(shè)計(jì)

可編程控制器能夠和變頻技術(shù)進(jìn)行良好的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)主扇風(fēng)機(jī)的主體控制。變頻調(diào)速的主扇風(fēng)機(jī)和PLC技術(shù)是控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成，當(dāng)主扇風(fēng)機(jī)的速度發(fā)生變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行臺(tái)數(shù)也會(huì)發(fā)生變化，在整體上就形成了閉環(huán)控制系統(tǒng)。將傳感器設(shè)置在主扇風(fēng)機(jī)的周圍，可以對(duì)相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測，對(duì)于主扇風(fēng)機(jī)的具體運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)和情況進(jìn)行掌握。監(jiān)測傳感器所記錄的相關(guān)數(shù)據(jù)，通過系統(tǒng)的分類和記錄可以向PLC進(jìn)行傳輸，PLC會(huì)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)分析，在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的過程當(dāng)中，如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)存在著問題，就會(huì)立即制定相應(yīng)的策略對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行控制。PLC控制著主扇風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，動(dòng)力控制線路、變頻器、速度傳感器以及PLC都是其中的組成部分。

5.2 PLC程序的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

PLC的輸入數(shù)據(jù)總量由監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行識(shí)別，功能板塊一般使用的是STEP7，電流模擬量一般是通過傳感器進(jìn)行識(shí)別，其中會(huì)涉及到一些代表溫度和壓力的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)通過專門的識(shí)別系統(tǒng)可以轉(zhuǎn)化成數(shù)字量。風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)要經(jīng)常進(jìn)行維修，只要檢查和維修的位置是檢測盒。系統(tǒng)當(dāng)中最經(jīng)常出現(xiàn)的故障就是檢測傳感器，檢測傳感器受到的干擾因素非常多，在檢測的過程當(dāng)中，如果檢測數(shù)據(jù)超過了相應(yīng)的設(shè)定范圍，PLC裝置就會(huì)自動(dòng)報(bào)警。相關(guān)的機(jī)械設(shè)備就會(huì)對(duì)故障進(jìn)行記錄，故障診斷子程序就會(huì)自動(dòng)的運(yùn)行，相應(yīng)的符號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字量之后，可以和原有的設(shè)定值進(jìn)行對(duì)比。通過一層層的檢查和系統(tǒng)識(shí)別，就可以真正的判斷傳感器是否存在故障，有些時(shí)侯不會(huì)超出設(shè)定的范圍，但是得到的數(shù)據(jù)會(huì)非常接近，這個(gè)時(shí)候就需要對(duì)傳感器進(jìn)行整體的檢修。在模擬輸出量的過程當(dāng)中，最頻繁的取值范圍就是5毫安～15毫安，當(dāng)檢測的數(shù)據(jù)超出設(shè)定范圍之后，就表明PLC和傳感器當(dāng)中存在著連接問題。如果說數(shù)字低于設(shè)定的范圍，PLC和傳感器當(dāng)間也存在著問題，只不過問題存在的位置不同，這時(shí)極有可能問題是出現(xiàn)在位機(jī)上。系統(tǒng)當(dāng)中的故障診斷程序，可以有效幫助維修人員，維修工作人員在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)的過程當(dāng)中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些錯(cuò)綜復(fù)雜異常的數(shù)據(jù)。

6 基于PLC的風(fēng)機(jī)自動(dòng)化電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

6.1 基于PLC的硬件控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

變頻技術(shù)和可編程控制器相互的結(jié)合，可以高效地對(duì)主扇風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制，通過對(duì)主扇風(fēng)機(jī)的速度進(jìn)行調(diào)控，可以對(duì)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)進(jìn)行調(diào)整。主扇風(fēng)機(jī)處于閉環(huán)控制當(dāng)中，在主扇風(fēng)機(jī)工作的周圍會(huì)布置相應(yīng)的傳感器，這些傳感器也會(huì)對(duì)設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行記錄。傳感器對(duì)于設(shè)備的監(jiān)控具有實(shí)時(shí)性，可以有效地保障設(shè)備安全運(yùn)轉(zhuǎn)，PLC還會(huì)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整體的設(shè)計(jì)。主扇風(fēng)機(jī)的變頻調(diào)速控制系統(tǒng)是由PLC控制的，系統(tǒng)采用的工作方式一般都是循環(huán)式，可以有效地對(duì)變頻器進(jìn)行控制和調(diào)整。

6.2 PLC程序的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)程序和用戶程序是PLC軟件系統(tǒng)的兩大組成部分，通過程序語言將翻譯落實(shí)到工作當(dāng)中，這一點(diǎn)是通過系統(tǒng)程序來實(shí)現(xiàn)的。通過PLC相應(yīng)的程序語言編制，可以對(duì)用戶程序進(jìn)行控制，時(shí)刻對(duì)應(yīng)用程序進(jìn)行現(xiàn)場的監(jiān)控。PLC輸出量在監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中，只是對(duì)于數(shù)字量進(jìn)行識(shí)別和監(jiān)控。電動(dòng)機(jī)和通風(fēng)機(jī)要定時(shí)的進(jìn)行保養(yǎng)，工作當(dāng)中運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間之后，就需要對(duì)整體開展預(yù)防性的檢查，確保機(jī)器設(shè)備在使用的過程當(dāng)中不會(huì)出現(xiàn)故障。傳感器在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程當(dāng)中，有時(shí)會(huì)引起數(shù)據(jù)的異常，這時(shí)就需要對(duì)傳感器的其他連接位置進(jìn)行檢查，從而可以篩選出故障發(fā)生的位置，PLC可以在程序設(shè)計(jì)上得到很好的實(shí)現(xiàn)，有效實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化電氣控制。

7 結(jié)束語

隨著技術(shù)的快速向前發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化發(fā)生了天翻地覆的變化，機(jī)械手逐漸涉及到了許多領(lǐng)域，在這些領(lǐng)域當(dāng)中推動(dòng)了不同領(lǐng)域的快速發(fā)展。PLC就是可編程邏輯控制器，PLC是一種工業(yè)控制裝置，涉及到許多數(shù)字運(yùn)算操作，可以對(duì)編程進(jìn)行順序執(zhí)行。傳統(tǒng)的繼電器機(jī)械手和PLC機(jī)械手相比較，PLC機(jī)械手的可靠性以及抗干擾能力比較強(qiáng)，隨著技術(shù)在不斷的發(fā)展和完善，在不同規(guī)模的工業(yè)控制系統(tǒng)當(dāng)中都應(yīng)用了PLC技術(shù)。

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