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        在工業(yè)自動(dòng)化控制中PLC應(yīng)用存在的問題

        2021-03-27 16:35:24黃鴻喜梁冬生司妞林江波孟紅偉
        中國設(shè)備工程 2021年5期
        關(guān)鍵詞:控制技術(shù)信號(hào)系統(tǒng)

        黃鴻喜,梁冬生,司妞,林江波,孟紅偉

        (湖南華曙高科技有限責(zé)任公司,湖南 長(zhǎng)沙 410000)

        在我國當(dāng)前的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境下,通過應(yīng)用PLC技術(shù)便可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)中的可編程邏輯自動(dòng)化控制。該技術(shù)主要通過可用于邏輯編程的控制系統(tǒng),系統(tǒng)在運(yùn)行過程中通過可編程程序,便可以對(duì)內(nèi)部?jī)?chǔ)存進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算、控制,同時(shí),根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)中所檢測(cè)到的相關(guān)數(shù)據(jù),將儲(chǔ)存內(nèi)容通過模擬量的形式輸入或輸出,進(jìn)而控制工業(yè)生產(chǎn)過程。通過采用PLC控制技術(shù),可以解決傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)中控制系統(tǒng)內(nèi)部接線復(fù)雜、功耗高、可靠性低、靈活性差等缺點(diǎn)。

        1 在工業(yè)自動(dòng)化控制中PLC的應(yīng)用特點(diǎn)及工作原理

        1.1 PLC控制技術(shù)的工作原理

        在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)應(yīng)用中,當(dāng)PLC控制技術(shù)投入生產(chǎn)應(yīng)用后,其自動(dòng)化的生產(chǎn)過程主要可以分為以下三個(gè)階段,其中分別為信號(hào)輸入采集階段、用戶程序執(zhí)行階段、信號(hào)輸出刷新階段。PLC控制技術(shù)在完成以上三個(gè)階段的過程中,每進(jìn)行一個(gè)階段即可稱為一個(gè)掃描周期,在PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行掃描的過程中,可編程邏輯控制器中的CPU會(huì)根據(jù)預(yù)先所設(shè)定的掃描速度,對(duì)以上三個(gè)階段進(jìn)行重復(fù)掃描。

        1.2 PLC控制技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)

        PLC控制技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用特點(diǎn),主要有以下3點(diǎn)。

        第一,PLC控制技術(shù)在應(yīng)用過程中實(shí)現(xiàn)通信協(xié)議上的統(tǒng)一,這主要是指在工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用中,PLC控制技術(shù)遵循國際標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議,對(duì)不同公司的生產(chǎn)設(shè)備也可以進(jìn)行實(shí)時(shí)連接,這便為工業(yè)生產(chǎn)提供了一定的便利,同時(shí),PLC控制技術(shù)的開放性也可以促進(jìn)工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)鏈的良性、可持續(xù)發(fā)展;第二,在工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用中,PLC控制技術(shù)易于與現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行密切聯(lián)系,這樣就可以通過PLC來對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行控制;第三,PLC控制技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中具有較為靈活的通信程序編寫功能,在對(duì)通信協(xié)議進(jìn)行編寫的過程中,往往只需要編寫計(jì)算機(jī)的一端代碼就可以自行實(shí)現(xiàn)PLC的自動(dòng)接收和自動(dòng)傳送。這樣就可以大幅度減少使用者在編寫通信協(xié)議過程中的工作量,同時(shí),在工業(yè)生產(chǎn)過程中,還可以由編程人員專門為PLC控制系統(tǒng)配置專門的計(jì)算機(jī)和通信軟件。

        2 PLC技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

        PLC及變頻器技術(shù)中的控制配件,可以在工作過程中將工業(yè)自動(dòng)化控制中各個(gè)時(shí)段的輸入信號(hào)和與之對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)進(jìn)行記錄和收集,然后實(shí)現(xiàn)在硬件框架內(nèi)對(duì)工業(yè)自動(dòng)化控制中進(jìn)行雙重控制。

        2.1 PLC技術(shù)可用于信號(hào)測(cè)定開關(guān)

        圖1 PLC技術(shù)信號(hào)測(cè)定開關(guān)

        如圖1,PLC技術(shù)可信號(hào)測(cè)定開關(guān)在工作過程中,如果發(fā)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化控制中所布置的機(jī)械設(shè)備方向有所偏移,那么,當(dāng)工業(yè)自動(dòng)化控制中的機(jī)械設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中一旦發(fā)生跑偏,就會(huì)觸發(fā)這一時(shí)段中的特殊開關(guān)信號(hào)。通過信號(hào)測(cè)定開關(guān),便可以發(fā)出5伏特左右的直流電壓,當(dāng)直流電壓抵達(dá)控制裝置系統(tǒng)時(shí),控制裝置系統(tǒng)便可以對(duì)工業(yè)自動(dòng)化控制中后續(xù)的工作狀態(tài)進(jìn)行控制和處理。同時(shí),PLC技術(shù)在應(yīng)用過程中由于點(diǎn)數(shù)不受限制,因此,可以對(duì)所控制的邏輯問題進(jìn)行多種組合運(yùn)算,進(jìn)而提高自身的開關(guān)量控制能力。

        2.2 PLC技術(shù)可用于傳感測(cè)定配件

        PLC技術(shù)的傳感測(cè)定配件在應(yīng)用的過程中,如果發(fā)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化控制中的機(jī)械設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中輸出異常,撕裂傳感器便會(huì)第一時(shí)間感受到這種異常狀態(tài),從而發(fā)出特有的測(cè)定報(bào)警信號(hào),這樣控制器就可以在第一時(shí)間內(nèi)接收到這種測(cè)定報(bào)警信號(hào),從而使工業(yè)自動(dòng)化控制中緊急制動(dòng),這樣就可以防止由于工業(yè)自動(dòng)化控制中在外力驅(qū)動(dòng)導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備發(fā)生扯斷的現(xiàn)象發(fā)生。

        2.3 PLC技術(shù)可用于傳輸速率測(cè)定

        控制系統(tǒng)中傳輸速率測(cè)定裝置在應(yīng)用過程中,如果發(fā)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化控制中的機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)速率過高或運(yùn)轉(zhuǎn)速率過低,那么,傳輸速率測(cè)定系統(tǒng)便會(huì)在第一時(shí)間內(nèi)將這種異常信號(hào)傳達(dá)到控制系統(tǒng),控制系統(tǒng)便會(huì)對(duì)工業(yè)自動(dòng)化控制中的機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)速度進(jìn)行控制,來確保工業(yè)生產(chǎn)中各個(gè)時(shí)段內(nèi)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行速率相同。同時(shí),還可以通過PLC及變頻器技術(shù)來對(duì)工業(yè)自動(dòng)化控制中的技術(shù)編碼進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷?,這樣就可以讓工業(yè)自動(dòng)化控制中在工作過程中可以辨別脈沖數(shù)目,從而更好地獲取工業(yè)自動(dòng)化控制中在工作中的機(jī)械設(shè)備運(yùn)行速率。

        2.4 PLC技術(shù)可用于判別故障位置

        控制系統(tǒng)中判別故障位置這一功能,還需要工作人員的適當(dāng)參與才可以完整地證實(shí)。這需要工業(yè)自動(dòng)化控制中在工作過程中,當(dāng)工作人員察覺到機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過程中有所異常,那么,就可以判斷帶式運(yùn)行機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的某一數(shù)值的開關(guān)量。通過這種判斷,工作人員在第一時(shí)間便可識(shí)別出帶式運(yùn)行機(jī)的故障發(fā)生點(diǎn),這樣就可以讓維修人員盡快地到現(xiàn)場(chǎng)開展工業(yè)自動(dòng)化控制中維修作業(yè)。同時(shí),還可以根據(jù)輸送機(jī)的相關(guān)輸出信號(hào),判別工業(yè)自動(dòng)化控制中在緊急態(tài)勢(shì)下的停機(jī)狀態(tài)、開關(guān)閘門時(shí)的工作狀態(tài)、管控速率下的工作狀態(tài)和給料機(jī)配比下的工作狀態(tài)等。

        3 PLC控制技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用中存在的問題及解決措施

        3.1 PLC技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化中存在溫度問題

        在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)應(yīng)用過程中溫度會(huì)在一定程度上,干擾到PLC技術(shù)的使用性能,在根據(jù)有關(guān)研究調(diào)查中顯示當(dāng)溫度在0~50℃時(shí),最適合于PLC控制系統(tǒng)的工作。所以在對(duì)PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行的過程中,技術(shù)人員需要將PLC控制系統(tǒng)的溫度控制在合理范圍內(nèi),如果在運(yùn)行的過程中周邊環(huán)境溫度過高,那么,技術(shù)人員還需要在系統(tǒng)周邊設(shè)置相應(yīng)的散熱裝置;如果運(yùn)行的過程中周邊的環(huán)境溫度過低,技術(shù)人員就應(yīng)當(dāng)在系統(tǒng)周邊設(shè)置保溫裝置,確保PLC控制系統(tǒng)可以一直處于在一個(gè)正常的工作環(huán)境中。

        3.2 PLC技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化中存在濕度問題

        PLC技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用過程中,工作環(huán)境中的濕度也會(huì)對(duì)PLC控制系統(tǒng)的正常工作產(chǎn)生一定的問題。在當(dāng)前我國個(gè)別工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用領(lǐng)域中,作業(yè)環(huán)境空氣中的濕度較高,如果PLC控制系統(tǒng)一直處于較高的空氣濕度中,那么,就無法保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。根據(jù)有關(guān)調(diào)查研究中顯示,當(dāng)工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)環(huán)境內(nèi)空氣中的濕度高達(dá)85%以上,那么,就會(huì)對(duì)PLC控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成一定的問題,PLC控制裝置表面會(huì)有濕氣凝露的問題出現(xiàn),這就會(huì)對(duì)PLC控制系統(tǒng)的絕緣性造成一定的問題。

        3.3 PLC技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化中存在絕緣性差問題

        工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中所應(yīng)用的PLC技術(shù),其主要是由高精度的電子元器件組合而成。這些電子元器件在應(yīng)用過程中,自身所具有的絕緣性能與周邊環(huán)境的水汽含量成反比例關(guān)系,電子元器件周邊水汽含量上升,那么,電子元器件的自身絕緣性能便會(huì)出現(xiàn)下降。因此,在應(yīng)用PLC技術(shù)的工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中,需要對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行過程中的周邊濕度環(huán)境進(jìn)行控制,進(jìn)而提高自動(dòng)化系統(tǒng)的穩(wěn)定性,通常技術(shù)人員需要將PRC技術(shù)的工作環(huán)境濕度控制在75%~85%。

        3.4 PLC技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化中存在抗震性差問題

        在應(yīng)用PLC技術(shù)的工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中,技術(shù)人員需要在系統(tǒng)組裝的過程中加裝相應(yīng)的防震器,避免系統(tǒng)在運(yùn)行過程中由于周邊環(huán)境的震動(dòng)對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行造成干擾。通常工業(yè)自動(dòng)化中的PLC系統(tǒng)在運(yùn)行中如果受到振動(dòng)頻率在10~55Hz范圍下的連續(xù)振動(dòng),那么,系統(tǒng)便會(huì)受到一定的干擾,使得系統(tǒng)的運(yùn)行性能大幅度下降。所以,技術(shù)人員需要在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)行中,做好防震抗干擾措施,減少由于強(qiáng)烈振動(dòng)給PLC系統(tǒng)帶來的破壞。

        4 結(jié)語

        我國工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中存在著大量的數(shù)字量及模擬量的控制裝置,因此,在工業(yè)自動(dòng)化控制現(xiàn)場(chǎng),通過應(yīng)用PLC技術(shù)便可以合理地解決數(shù)字量和模擬量在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題,所以通過設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng),便可以提高工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)效率。此外,在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的今天,PLC技術(shù)可以通過完美的人機(jī)界面和通訊設(shè)備,制作出品種更加豐富、規(guī)格更加齊全的產(chǎn)品,進(jìn)而適應(yīng)各種工業(yè)控制場(chǎng)合的需求,促進(jìn)我國工業(yè)生產(chǎn)力的快速提升。

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