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        電氣控制中可編程序控制器的應(yīng)用研究

        2019-09-10 05:58:59龐勇偉
        錦繡·中旬刊 2019年3期
        關(guān)鍵詞:編程序順序控制電氣控制

        龐勇偉

        摘要:隨著電子信息技術(shù)的快速發(fā)展,在電氣自動化控制領(lǐng)域,可編程控制器(PLC)技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。PLC技術(shù)在電氣自動化控制中應(yīng)用具有巨大優(yōu)勢,對于運(yùn)行中電氣自動化設(shè)備的安全性和可靠性起到明顯的提高作用,推動電子自動化控制向更高層次發(fā)展。本文結(jié)合工作實(shí)際,從可編程控制器(PLC)的概述入手,分析PLC在電氣控制中的應(yīng)用,并進(jìn)一步分析PLC在電氣自動化控制中應(yīng)用的未來發(fā)展趨勢。

        關(guān)鍵詞:電氣控制;PLC自動化

        1.可編程序控制器(PLC)概述

        (1)可編程序控制器特點(diǎn)

        PLC主要以計算機(jī)微處理器為基礎(chǔ),并融了通訊技術(shù)、計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、自動控制技術(shù),具有較強(qiáng)的抗干擾能力和自診斷能力,對電氣自動化控制具有極高的應(yīng)用價值。通可編程序控制器(PLC)本身來看,其體積小,重量輕,容易裝入機(jī)器中,實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備一體化。PLC具有實(shí)用性普遍的特點(diǎn),其除了基本的邏輯處理功能外,還具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力,這使其能夠廣泛應(yīng)用與電氣控制領(lǐng)域。PLC還具有較高的抗干擾能力,采用了先進(jìn)的抗干擾處理技術(shù)。此外,PLC還具有應(yīng)用簡單、容易、普遍的特點(diǎn),而且維護(hù)與改造也十分方便。

        (2)可編程序控制器基本工作過程

        在電氣自動化控制領(lǐng)域,可編程序控制器(PLC)需要先結(jié)合實(shí)際工作現(xiàn)場的調(diào)研,以及設(shè)計要求擬定可操作方案,并著重考慮系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、安全性、穩(wěn)定性和簡單性,要便于后期使用與維護(hù)。PLC在電氣控制中的工作過程為:

        其一,現(xiàn)場信息輸入,對輸入點(diǎn)按順序掃描,并讀取輸入點(diǎn)狀態(tài);其二,程序的執(zhí)行,按順序掃描用戶程序中的指令,并對指令進(jìn)行邏輯運(yùn)算;其三,控制信號輸出,結(jié)合邏輯運(yùn)算結(jié)果,輸出狀態(tài)寄存器向各個輸出點(diǎn)同時發(fā)出相應(yīng)信號,實(shí)現(xiàn)邏輯控制功能。在電氣控制工作實(shí)踐中,機(jī)械設(shè)備的工作流程往往是重復(fù)PLC工作過程,每執(zhí)行一次即完成一個掃描周期。

        2.可編程序控制器在電氣控制中的應(yīng)用

        (1)控制順序與系統(tǒng)順序化控制

        PLC運(yùn)用于電氣工程順序控制領(lǐng)域,是系統(tǒng)控制的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。PLC實(shí)現(xiàn)了無人操控和電氣設(shè)備的自動化,而且其控制精準(zhǔn),在邏輯控制、監(jiān)控和報警功能上作用突出。工程實(shí)踐來看,電氣自動化系統(tǒng)運(yùn)行時間越長,能耗越大,對應(yīng)的生產(chǎn)成本越大,而PLC技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對電氣設(shè)備自動化運(yùn)行順序的有效控制,比如對開關(guān)及開關(guān)量的有效控制等,進(jìn)而最大限度的提高電氣設(shè)備自動化系統(tǒng)運(yùn)行效率。在電氣控制自動化系統(tǒng)的順序控制實(shí)踐中,為最大限度的發(fā)揮PLC順序控制的作用,還需要對自動化系統(tǒng)進(jìn)行必要的整合優(yōu)化,避免控制順序混亂。

        (2)開關(guān)控制與控制模擬量

        相對于傳統(tǒng)的開關(guān)量控制技術(shù),PLC技術(shù)則表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢。傳統(tǒng)的電磁性繼電器控制操作復(fù)雜,可靠性與穩(wěn)定性受到外界因素影響較大,而PLC則依靠計算機(jī)技術(shù)融合了通信技術(shù)與繼電器技術(shù),實(shí)現(xiàn)對開關(guān)及開關(guān)量的自動控制。PLC技術(shù)在控制開關(guān)量時,虛擬繼電器的反應(yīng)時間極短,進(jìn)而PLC對開關(guān)的控制反應(yīng)時間也可忽略不計,進(jìn)而減少對機(jī)器的損害。PLC開關(guān)量邏輯的控制,既適用于單臺設(shè)備控制,也適用于自動化流水線。在實(shí)際生產(chǎn)中,會出現(xiàn)很多連續(xù)變化的物理模擬量,而PLC技術(shù)則可將這些模擬量實(shí)現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換和A/D轉(zhuǎn)換,確保編程器對模擬量實(shí)現(xiàn)處理。

        (3)集中式控制與分散控制

        集中式控制主要是利用了PLC技術(shù)強(qiáng)大的控制功能,在一臺功能強(qiáng)大的PLC監(jiān)視系統(tǒng)中對多個設(shè)備進(jìn)行控制。在集中控制模式下,PLC監(jiān)視系統(tǒng)屬于“中央集中式”計算機(jī)控制體系,電氣系統(tǒng)中每個設(shè)備間的聯(lián)絡(luò)關(guān)系與運(yùn)行順序有中央PLC統(tǒng)一完成。集中式控制具有成本低、集中控制、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠等優(yōu)點(diǎn),但如果系統(tǒng)中某個程序需要改變,就需要停止中央PLC的控制,而其控制的整個系統(tǒng)也需要停止運(yùn)行。

        分散控制則是在整個電氣系統(tǒng)中,每個控制對象都有對應(yīng)的一臺PLC,每臺PLC間通過信號傳遞產(chǎn)生內(nèi)部響應(yīng)、發(fā)令或連鎖等,或由上位機(jī)通過數(shù)據(jù)通信總線完成通信任務(wù)。在分散控制模式下,每條生產(chǎn)線均有對應(yīng)的PLC控制,如果某條生產(chǎn)線或PLC停止工作,其他PLC不受影響。

        (4)運(yùn)動控制

        在電氣自動化控制中,PLC能夠?qū)崿F(xiàn)對圓周運(yùn)動或者直線運(yùn)動的控制。在控制機(jī)構(gòu)的配置中,PLC的運(yùn)動控制能夠采取專用運(yùn)動控制模塊,實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的專門控制,比如多軸位置的控制模塊、可驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)等。此外,PLC運(yùn)動控制的應(yīng)用范圍也十分廣泛,比如機(jī)床、電梯、機(jī)械、機(jī)器人等,都可運(yùn)用PLC技術(shù)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動控制。

        (5)數(shù)據(jù)處理

        PLC不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對電氣自動化系統(tǒng)的智能控制,而且還能夠?qū)ο到y(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。PLC在數(shù)據(jù)處理過程中擁有多項(xiàng)功能,比如數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)傳送、排序、查表以及操作等,在這個過程中,PLC還能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析與處理。PLC采集的系統(tǒng)數(shù)據(jù)能夠通過通信功能傳輸?shù)街悄苎b置,或打印成表。

        3.PLC在電器控制中的應(yīng)用趨勢

        從目前PLC技術(shù)在電氣控制系統(tǒng)中的實(shí)踐運(yùn)用來看,其能夠?qū)崿F(xiàn)眾多控制功能,比如自動控制、位置檢測、速度控制、安全與保護(hù)等。在電氣自動化設(shè)備切換控制、開關(guān)量控制、閉環(huán)控制、調(diào)速器控制、順序控制中,PLC技術(shù)均發(fā)揮了巨大的作用。在未來的發(fā)展中,可編程控制器(PLC)經(jīng)過不斷的研究改良,以及新功能的研發(fā),其應(yīng)用電氣控制中后,電氣設(shè)備產(chǎn)品的功能也會日趨完善。并且隨著電氣控制領(lǐng)域?qū)﹄姎庠O(shè)備要求的多樣化發(fā)展,PLC種類與規(guī)格也會越來越齊全。未來PLC技術(shù)在電氣設(shè)備中的應(yīng)用發(fā)展方向,將會是通訊工具的完整以及操作界面的便捷化和人性化,甚至自動化控制的核心技術(shù)也可以運(yùn)用編程控制器來決定。

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