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        芻議PLC在電氣控制線路設(shè)計中的應(yīng)用

        2021-04-03 16:11:28何曉嬋
        中國設(shè)備工程 2021年2期
        關(guān)鍵詞:輸入輸出立體倉庫電氣控制

        何曉嬋

        (白銀礦冶職業(yè)技術(shù)學(xué)院,甘肅 白銀 730900)

        現(xiàn)階段,PLC有關(guān)技術(shù)已經(jīng)日臻成熟,在各領(lǐng)域中的應(yīng)用日漸廣泛,結(jié)合該技術(shù)可靠性與適應(yīng)性較強的特點,可以在電氣控制線路設(shè)計中推廣應(yīng)用,增強系統(tǒng)控制作用。

        1 PLC的結(jié)構(gòu)與配置

        PLC發(fā)展至今,基本結(jié)構(gòu)通常以模塊式與箱體式為主。盡管形式結(jié)構(gòu)上差異較為明顯,但是,在整體組成上卻是大致相同的,通常由CPU板、顯示面板、內(nèi)存塊、I/O板、電源等部件組成。針對PLC的配置,通常以總線式開放結(jié)構(gòu)為主,可以和用戶需求充分結(jié)合,實現(xiàn)I/O能力的拓展,實現(xiàn)控制能力的多樣性發(fā)展。

        2 設(shè)計步驟

        (1)設(shè)計人員應(yīng)充分掌握系統(tǒng)對象工作工藝要求與基本流程,主要包含壓力和溫度的控制參數(shù)的確定;各控制對象相互之間的約束關(guān)系動作順序等,為了加強工作的嚴(yán)謹(jǐn)性,應(yīng)盡量畫出具體流程圖。之后應(yīng)確定控制方案最優(yōu)解,選定控制方案時,應(yīng)確定受到PLC控制的軟件與硬件結(jié)構(gòu),以及受設(shè)計系統(tǒng)控制的通訊與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、D/A和A/D轉(zhuǎn)換位數(shù)個數(shù)、I/O接口類型數(shù)目、設(shè)計硬件結(jié)構(gòu)等,設(shè)計硬件結(jié)構(gòu)主要包含內(nèi)存與ROM容量、時鐘頻率、插槽數(shù)量。

        設(shè)計系統(tǒng)的重點,在于對機型與有關(guān)功能模板的選擇引起足夠重視。首先,應(yīng)充分考慮機型可靠性與運行功能的穩(wěn)定;其次,應(yīng)考慮控制系統(tǒng)類型,不僅需要滿足系統(tǒng)運行要求,還要預(yù)留出一定余量,為擴展與調(diào)試帶來便利。

        (2)應(yīng)選擇I/O,也就是輸入與輸出。第一步,是在充分考慮后續(xù)備用與擴充的前提下,確定I/O點數(shù);第二步,離散輸入輸出。在開關(guān)、傳感器、控制設(shè)備中應(yīng)用輸入輸出接口,即可接收信號,通常情況下,交流輸入輸出量程在24~240V,直流輸入輸出量程在5~240V,若對輸入輸出設(shè)備供電電源類型不同,則應(yīng)配置隔離公共線路;第三步,模擬輸入輸出。模擬輸入輸出接口最大的作用,就是接收并感知來自傳感器的信號,這些接口可以測量壓力、流量與溫度,實現(xiàn)控制設(shè)備電壓電流的功能;通常情況下,接口量程主要包含4~20mA、0~+10V等;第四步,智能式輸入輸出。模塊自身在對信號進(jìn)行輸入與輸出時,可以在事先規(guī)定方式下進(jìn)行,將處理結(jié)果反饋給中央處理器,從而達(dá)到提升PLC處理效率的目的,節(jié)省存儲器容量。智能式輸入輸出模塊重點包含多回路PID調(diào)節(jié)器、凸輪模擬器、高速計數(shù)器、ASCII/BASIC處理器等。其中高速計數(shù)器可以做加法與減法計數(shù),凸輪模擬器有速度補償,可用作絕對編碼輸入。

        (3)在選擇電源模塊時,一般只會考慮輸出電流,電源模塊一定要保證超過處理器模塊、I/O模塊、專用模塊等電流消耗總和。與此同時,還應(yīng)當(dāng)充分考慮環(huán)境對可編程控制器產(chǎn)生的重要影響。在結(jié)構(gòu)上,可編程控制器主要包含電阻、電容、晶體管等元器件,一旦環(huán)境產(chǎn)生較大變化,例如周圍產(chǎn)生震動、沖擊,或者溫度濕度變化較大,就會影響這些元器件的可靠性甚至使用壽命。除此之外,設(shè)計系統(tǒng)控制元器件的設(shè)計系統(tǒng)包含以下幾種:存儲器空間分配、系統(tǒng)初始化程序設(shè)計、功能子程序編制、專用存儲器確定、故障應(yīng)急措施、輔助程序設(shè)計等。

        設(shè)計步驟還包含以下內(nèi)容:首先,是系統(tǒng)接線安裝,應(yīng)將PLC、接觸器、熔斷器、轉(zhuǎn)換開關(guān)等安裝于配線板上;其次,是調(diào)試系統(tǒng),調(diào)試系統(tǒng)主要涵蓋兩個部分,硬件與軟件調(diào)試系統(tǒng),以軟件系統(tǒng)調(diào)試為主要任務(wù);最后,是試運行系統(tǒng),系統(tǒng)在試運行中,設(shè)計者一定要隨時觀察系統(tǒng)運行情況,若出現(xiàn)問題,應(yīng)第一時間停機檢修,并對產(chǎn)生的問題進(jìn)行科學(xué)分析,為后續(xù)安裝運行帶來參考指導(dǎo)意義。

        3 PLC自動控制技術(shù)在電氣自動控制中的應(yīng)用

        3.1 交通領(lǐng)域

        交通領(lǐng)域中,應(yīng)用電氣自動控制最廣泛的當(dāng)屬信號燈,可以保證交通系統(tǒng)的正常運行,路上車輛和行人可以遵守交通規(guī)則。對交通領(lǐng)域電氣自動控制而言,PLC可以通過編程邏輯控制方式指揮交通信號燈,增強線路控制的精準(zhǔn)性。與此同時,借助PLC技術(shù),交通電氣自動控制系統(tǒng)還能加強對系統(tǒng)整體的總控效應(yīng)。舉例來說,若路口出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象,電氣自動控制系統(tǒng)會通過監(jiān)控設(shè)施,對路面信息進(jìn)行實時收集,及時將路面信息反饋至有關(guān)交管部門。在此過程中,無論是監(jiān)控系統(tǒng)的控制,還是信息傳輸?shù)娜蝿?wù),都是通過PLC自動控制技術(shù)完成的,不需要人工操作與發(fā)出指令,因此,可以有效減少交通事故的發(fā)生。

        3.2 數(shù)控領(lǐng)域

        電氣自動控制同樣在數(shù)控領(lǐng)域大顯身手,PLC技術(shù)自帶編程優(yōu)勢,可以使數(shù)控準(zhǔn)確度得到有效提升。舉例來說,PLC編程方式,可以對數(shù)控電氣自動控制系統(tǒng),起到很好地輔助作用,保證數(shù)控機床可以在規(guī)定范圍內(nèi),加強數(shù)控電氣精準(zhǔn)程度,降低系統(tǒng)運行產(chǎn)生的誤差?;诖?,企業(yè)一定要結(jié)合自動控制系統(tǒng)實際生產(chǎn)需求,匹配與之相符合的PLC系統(tǒng),提高數(shù)控領(lǐng)域的生產(chǎn)數(shù)量與質(zhì)量。

        3.3 空調(diào)領(lǐng)域

        電氣自動控制系統(tǒng)在空調(diào)領(lǐng)域,應(yīng)用難度更高,通過PLC控制技術(shù),可以有效降低難度。盡管空調(diào)系統(tǒng)在控制方法上較為多樣,但是,PLC確是控制效率最高的方式,可以減少系統(tǒng)受到外界因素的負(fù)面影響,在程序規(guī)定下,保證空調(diào)電氣自動控制系統(tǒng)運行的高效性。以中央空調(diào)電氣自動控制系統(tǒng)為例,PLC自動控制技術(shù)可以控制整個系統(tǒng),降低系統(tǒng)運行誤差,提升運行效率的同時,還能延長系統(tǒng)維護(hù)年限。

        3.4 機床領(lǐng)域

        在機床領(lǐng)域中,CNC與PLC是兩個獨立系統(tǒng),系統(tǒng)內(nèi)部的信息傳遞,通常在CNC內(nèi)部完成。至于機床電氣控制信號與PLC間的信息傳遞,則主要通過I/O與CNC接口進(jìn)行,功能包括以下幾點:系統(tǒng)急停、面板信號處理、PLC初始化、機床工件自動加緊等,數(shù)控機床中應(yīng)用PLC,可以全面提升過程監(jiān)控自動化水平,有助于提升系統(tǒng)生產(chǎn)率。

        3.5 立體倉庫領(lǐng)域

        立體倉庫是物流環(huán)節(jié)與倉儲管理中的重中之重,當(dāng)前社會背景下,立體倉庫主要分成巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循環(huán)式、升降橫移式等類型,在組成結(jié)構(gòu)上有計算機、堆垛機、PLC、出入庫輸送機、穿梭機等,其中,PLC作為核心系統(tǒng),對立體倉庫電氣控制有重要價值。在電機控制上,立體倉庫系統(tǒng)通常會以閉環(huán)控制方式為主,主要是通過高速計數(shù)器分析來自編碼器的轉(zhuǎn)數(shù)數(shù)據(jù),后續(xù)形成數(shù)字信號,傳入PLC,形成電機閉環(huán)控制。立體倉庫應(yīng)用PLC電氣控制,可以使倉庫貨物出入庫效率得到提升,改善過去倉儲管理模式的一些弊端。

        3.6 紡紗系統(tǒng)

        在紡紗系統(tǒng)中,PLC電氣控制重點包含人機界面處理、開關(guān)柜處理與電機控制等方面。在PLC系統(tǒng)運行時,主要是針對紡紗控制器有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集,并將數(shù)據(jù)第一時間輸入到人機界面中,從而為工作人員后續(xù)操作提供最大的便利性。對PLC電氣控制系統(tǒng)而言,可以與其他紡紗控制器形成聯(lián)合系統(tǒng),PLC主要進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)與網(wǎng)絡(luò)通信管理的工作。紡紗控制器與電氣控制則主要負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)、檢測產(chǎn)品、統(tǒng)計生產(chǎn)數(shù)量,從而為系統(tǒng)管護(hù)提供便利。和傳統(tǒng)紡紗系統(tǒng)相比,PLC電氣控制有體積較小、成本更低、系統(tǒng)運行穩(wěn)定、速度更快、節(jié)能性更好等優(yōu)勢,而且可以結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)實際,提升技術(shù)應(yīng)用的靈活性。

        4 結(jié)語

        電氣控制線路設(shè)計對生產(chǎn)活動的重要性不言而喻,PLC的應(yīng)用可以使控制效果立竿見影。設(shè)計者應(yīng)在明確系統(tǒng)對象與PLC結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計步驟,實現(xiàn)線路的自動化功能。

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