PLC技術(shù)在機(jī)械電氣控制裝置中應(yīng)用

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摘要:為促進(jìn)工業(yè)機(jī)械自動(dòng)化、智能化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)機(jī)械電氣控制裝置的穩(wěn)定運(yùn)行，介紹了plc技術(shù)的特點(diǎn)及應(yīng)用類(lèi)型，即集散型控制系統(tǒng)(DCS)和現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)。指出了PLC技術(shù)在機(jī)械電氣控制裝置中的作用，包括實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化，提升抗干擾能力，廣泛應(yīng)用于各項(xiàng)工作，有效的自我檢測(cè)，簡(jiǎn)化操作過(guò)程，豐富技術(shù)功能等。分析了PLC技術(shù)在機(jī)械電氣控制裝置中的應(yīng)用，包括在設(shè)備安全檢測(cè)、空氣壓縮器、機(jī)械控制、捻線(xiàn)機(jī)控制、開(kāi)關(guān)邏輯、分散式控制系統(tǒng)、集中式控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。應(yīng)將PLC技術(shù)融入機(jī)械電氣控制裝置中，在保障機(jī)械電氣控制高效、靈活的同時(shí)，通過(guò)自主診斷與監(jiān)測(cè)來(lái)減少機(jī)械設(shè)備故障問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)機(jī)械電氣的有效控制。

關(guān)鍵詞:機(jī)械;應(yīng)用;PLC技術(shù);電氣控制裝置

目前，傳統(tǒng)的機(jī)械電氣控制方法已無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)的需求，亟需借助PLC技術(shù)轉(zhuǎn)變機(jī)械電氣控制形式，以更高的控制效率支撐工業(yè)生產(chǎn)。PLC技術(shù)應(yīng)用具有可編程特征，運(yùn)行中以微處理器為平臺(tái)在電氣控制裝置中進(jìn)行PLC技術(shù)融合，可促進(jìn)工業(yè)機(jī)械運(yùn)行、生產(chǎn)效率的提升。分析機(jī)械電氣控制中PLC技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)于推動(dòng)工業(yè)機(jī)械自動(dòng)化、智能化發(fā)展具有重要作用。

1PLC技術(shù)的特點(diǎn)

PLC技術(shù)的應(yīng)用提升了工業(yè)機(jī)械控制效率［1］。PLC又稱(chēng)為可編程控制器，其包括輸出設(shè)備、存儲(chǔ)器、編輯器、中央處理器、電源等，不同組成部分的作用不同。CPU是PLC控制器的中樞核心，可利用掃描方式接收輸入裝置的相關(guān)數(shù)據(jù)、狀態(tài)信息等，起到編程器程序數(shù)據(jù)接收與存儲(chǔ)作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)PC運(yùn)行、指令執(zhí)行的診斷與分析;存儲(chǔ)器裝置主要是對(duì)系統(tǒng)程序、系統(tǒng)命令、模塊功能、解釋、子程序進(jìn)行調(diào)動(dòng)與管理，全面實(shí)時(shí)地存儲(chǔ)控制系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)依托于編程器輸入，無(wú)法以直接存儲(chǔ)的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)管理;I/O部件裝置(輸入/輸出)的應(yīng)用主要是實(shí)現(xiàn)輸入、輸出裝置或外部設(shè)備與CPU之間的連接，其功能主要為端子排列、功能模塊執(zhí)行、狀態(tài)顯示等;編程器是PLC系統(tǒng)在檢查維護(hù)、功能開(kāi)發(fā)、系統(tǒng)應(yīng)用中的關(guān)鍵部件之一，PLC系統(tǒng)運(yùn)行針對(duì)編程器，利用顯示器展示內(nèi)部參數(shù)信息，借助鍵盤(pán)輸入來(lái)實(shí)現(xiàn)程序監(jiān)視、調(diào)試、檢查及編輯等。

2PLC技術(shù)在機(jī)械電氣控制裝置中的作用

2.1實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化

可編程邏輯控制系統(tǒng)使用的設(shè)備重量不是很高，無(wú)論是安裝還是使用都較為輕便，可以實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的深入融合，在計(jì)算機(jī)技術(shù)的支持下，各類(lèi)機(jī)械設(shè)備的開(kāi)發(fā)調(diào)試工作更加簡(jiǎn)單，可改善機(jī)器和電器的融合效果，促進(jìn)電器與機(jī)械一體化，為機(jī)電一體化發(fā)展提供動(dòng)力。

2.2提升抗干擾能力

傳統(tǒng)的機(jī)械電氣化設(shè)備控制的抗干擾能力不強(qiáng)，而PLC系統(tǒng)具有更強(qiáng)的抗干擾效果。傳統(tǒng)設(shè)備受到外界因素的影響，整體穩(wěn)定性會(huì)下降，無(wú)法發(fā)揮出應(yīng)有的作用。而有效利用PLC技術(shù)可解決傳統(tǒng)控制系統(tǒng)問(wèn)題，減少不利因素對(duì)設(shè)備和系統(tǒng)的影響，提升抗干擾能力。

2.3廣泛應(yīng)用于各項(xiàng)工作

PLC技術(shù)應(yīng)用范圍較廣，能夠有效準(zhǔn)確地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娖飨到y(tǒng)中，優(yōu)化整體控制工作。PLC技術(shù)能夠與其他電氣控制系統(tǒng)相結(jié)合，發(fā)揮出多種技術(shù)協(xié)同利用的效果，簡(jiǎn)化工作流程。

2.4有效的自我檢測(cè)

PLC技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢(shì)，能夠檢測(cè)與控制機(jī)械電氣裝置的運(yùn)行情況。當(dāng)控制系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，PLC能夠?qū)崿F(xiàn)自我檢測(cè)，對(duì)問(wèn)題情況進(jìn)行及時(shí)報(bào)警，使工作人員快速查找到問(wèn)題原因并及時(shí)做出處理，降低其帶來(lái)的影響。利用自我檢測(cè)功能，可避免各種因素的影響，更好地發(fā)揮作用。2.5簡(jiǎn)化操作過(guò)程PLC技術(shù)的操作步驟更簡(jiǎn)便，工作人員可快速完成控制工作，在短時(shí)間內(nèi)了解操作流程，優(yōu)化操作質(zhì)量，提升機(jī)械電氣系統(tǒng)的控制效果。利用PLC技術(shù)，操作人員的工作強(qiáng)度明顯下降，可實(shí)現(xiàn)機(jī)械電氣控制裝置的自動(dòng)化和信息化發(fā)展。

2.6豐富技術(shù)功能

在機(jī)械電氣控制裝置中利用PLC技術(shù)，能夠獲取更多的數(shù)字信息，對(duì)各種復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行有效處理。例如:機(jī)械電氣控制裝置運(yùn)行信息，其可將多方面數(shù)據(jù)集中整合處理，在屏幕上呈現(xiàn)相關(guān)內(nèi)容，工作人員可通過(guò)屏幕獲取相關(guān)數(shù)據(jù)信息。如果電氣設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)問(wèn)題，PLC技術(shù)能夠及時(shí)有效進(jìn)行檢測(cè)，利用警報(bào)裝置令設(shè)備停止生產(chǎn)。

3PLC技術(shù)的應(yīng)用類(lèi)型

3.1集散型控制系統(tǒng)(DCS)

DCS系統(tǒng)又稱(chēng)為集散型控制系統(tǒng)，其系統(tǒng)控制特點(diǎn)是高度集中化，能夠?qū)ο到y(tǒng)裝置存在的隱患進(jìn)行最大限度的分離［2］。機(jī)械電氣控制應(yīng)用DCS系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)功能優(yōu)化與管理優(yōu)化。DCS系統(tǒng)以分散或集中形式進(jìn)行電氣控制裝置的有效管理，其控制系統(tǒng)包括通信系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及控制系統(tǒng)模塊，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)控制站、監(jiān)測(cè)站信息的全面接收，通過(guò)信息采集與分析來(lái)達(dá)到控制優(yōu)化的目的。若系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)裝置設(shè)備故障，系統(tǒng)在接收信息后會(huì)自主進(jìn)行故障分離，通過(guò)調(diào)整其他設(shè)備來(lái)達(dá)到實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的目的。

3.2現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)(FCS)

FCS控制系統(tǒng)利用自動(dòng)化、智能化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)備的整體控制，依托網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以整體形式進(jìn)行機(jī)械設(shè)備運(yùn)行控制［3］。相較于其他控制系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)具有總線(xiàn)式、多向性的特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)較DCS系統(tǒng)更簡(jiǎn)單，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的靈活操控。FCS系統(tǒng)應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)機(jī)械電氣智能化控制的關(guān)鍵，能夠在保證電氣控制質(zhì)量、效率達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的同時(shí)，為控制系統(tǒng)創(chuàng)造更理想的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

4PLC技術(shù)在機(jī)械電氣控制裝置中的應(yīng)用

4.1在設(shè)備安全檢測(cè)中的應(yīng)用

機(jī)械電氣自動(dòng)化可依托PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)控與檢測(cè)［4］，以傳感器為控制中心進(jìn)行數(shù)據(jù)信息采集，開(kāi)展數(shù)字化、自動(dòng)化管理。若運(yùn)行中設(shè)備出現(xiàn)故障問(wèn)題，PLC控制系統(tǒng)可通過(guò)自我檢測(cè)來(lái)分析、定位故障位置，第一時(shí)間發(fā)出警報(bào)信號(hào)通知管理人員，故障設(shè)備通過(guò)PLC控制系統(tǒng)自動(dòng)停轉(zhuǎn)。以煤炭分裝器為例，其裝置構(gòu)成十分簡(jiǎn)單，不同結(jié)構(gòu)發(fā)揮著不同的作用，將PLC技術(shù)應(yīng)用于裝置電氣控制中，可以使裝置功能發(fā)揮應(yīng)有作用的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)裝置運(yùn)行過(guò)程的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控。以監(jiān)控中心顯示器為載體，對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)與參數(shù)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)體現(xiàn)，借助遠(yuǎn)程控制技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程管理與統(tǒng)一調(diào)度，確保機(jī)械設(shè)備運(yùn)行不發(fā)生故障問(wèn)題的。PLC技術(shù)具備自檢功能，故機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)可第一時(shí)間進(jìn)行故障分析檢測(cè)，以便維修人員及時(shí)修復(fù)。

4.2在空氣壓縮器中的應(yīng)用

以往機(jī)電控制裝置以單片產(chǎn)品的應(yīng)用為主，受到技術(shù)水平的影響，機(jī)電控制裝置在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)頻繁受到干擾，不僅影響了機(jī)電控制裝置的運(yùn)行穩(wěn)定性，還06會(huì)導(dǎo)致空氣壓縮器運(yùn)行故障發(fā)生概率增大［5］。在空氣壓縮器設(shè)備中應(yīng)用PLC控制技術(shù)，可以在保證機(jī)械安全運(yùn)行的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提升空氣壓縮器運(yùn)行效率。PLC技術(shù)應(yīng)用體現(xiàn)在設(shè)備的智能控制上，根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)備的自動(dòng)化、智能化調(diào)整控制。利用PLC技術(shù)控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)氣溫變送設(shè)備、斷水裝置、壓力變送設(shè)備等信息的采集與分析，以CPU為載體進(jìn)行信息的集中反饋、接收，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后通過(guò)顯示器展示設(shè)備運(yùn)行參數(shù)信息?？刂浦噶钕逻_(dá)后，控制系統(tǒng)自主進(jìn)行設(shè)備調(diào)試與完善，確保空氣壓縮器設(shè)備運(yùn)行始終處于穩(wěn)定狀態(tài)。相較于傳統(tǒng)控制技術(shù)應(yīng)用，將PLC技術(shù)應(yīng)用于空氣壓縮器，可提升其可靠性、變通性。

4.3在機(jī)械控制中的應(yīng)用

由于傳統(tǒng)控制技術(shù)應(yīng)用存在一定的限制，通常只能對(duì)設(shè)備進(jìn)行一對(duì)一管理控制［6］。而工業(yè)生產(chǎn)涉及大量機(jī)械設(shè)備應(yīng)用，其控制管理工作更為復(fù)雜，增大了機(jī)械設(shè)備運(yùn)行故障率。借助PLC技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化機(jī)械電氣裝置控制，可有效規(guī)避機(jī)械設(shè)備故障，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣控制環(huán)節(jié)的簡(jiǎn)化與優(yōu)化。相較于傳統(tǒng)控制技術(shù)，PLC技術(shù)簡(jiǎn)化了線(xiàn)路，便于線(xiàn)路傳輸。機(jī)械設(shè)備電氣控制過(guò)程中，無(wú)需應(yīng)用返回系數(shù)、節(jié)點(diǎn)變位時(shí)間等程序，可使數(shù)據(jù)處理速度大幅度提升。機(jī)械設(shè)備運(yùn)行中的人工控制、模擬控制被電算化和自動(dòng)化代替，避免了人為控制失誤。系統(tǒng)具備的報(bào)警功能為管理人員提供了更便捷的服務(wù)，可在機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)第一時(shí)間發(fā)送報(bào)警信息。

4.4在捻線(xiàn)機(jī)控制中的應(yīng)用

捻線(xiàn)機(jī)設(shè)備中的多臺(tái)交流異步電動(dòng)機(jī)控制由RS485通信變頻器完成，能夠進(jìn)行卷繞摩擦筒轉(zhuǎn)動(dòng)、往復(fù)導(dǎo)紗桿、錠子高速回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)等控制。捻線(xiàn)機(jī)設(shè)備的運(yùn)行與傳動(dòng)需要應(yīng)用3臺(tái)電機(jī)，由放絲電機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)錠子龍帶的獨(dú)立帶動(dòng)，由收線(xiàn)電機(jī)對(duì)摩擦筒卷繞進(jìn)行帶動(dòng)，由絕對(duì)值編碼器實(shí)現(xiàn)導(dǎo)紗轉(zhuǎn)動(dòng)，應(yīng)用程序，通過(guò)格雷碼的輸出來(lái)達(dá)到導(dǎo)紗電機(jī)管理的目的?；赑LC的機(jī)電一體化技術(shù)在捻線(xiàn)機(jī)設(shè)備中的應(yīng)用，主要包括變頻器、交流異步電機(jī)、觸摸屏、絕對(duì)值編碼器等，結(jié)合FCS控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、信息化的捻線(xiàn)機(jī)控制。以FCS系統(tǒng)應(yīng)用為基礎(chǔ)，借助物聯(lián)網(wǎng)、以太網(wǎng)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備儀器的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制，可降低設(shè)備控制成本，發(fā)揮出最強(qiáng)的控制性能［7］。

4.5在開(kāi)關(guān)邏輯中的應(yīng)用

在機(jī)械電氣控制裝置中，電器控制涉及多項(xiàng)開(kāi)關(guān)，這些開(kāi)關(guān)可使機(jī)械裝置獲得基礎(chǔ)動(dòng)力。在電機(jī)控制裝置中利用PLC技術(shù)，能夠進(jìn)行邏輯開(kāi)關(guān)控制，保證裝置的工學(xué)利用效果。在繼電保護(hù)器中，合理利用PLC技術(shù)可以有效改善開(kāi)關(guān)控制水平，使繼電保護(hù)器的自動(dòng)化效率得到大幅度提升。利用PLC的芯片技術(shù)能夠替換原本的繼電保護(hù)，實(shí)現(xiàn)多元化發(fā)展。要強(qiáng)化開(kāi)關(guān)邏輯管理水平，優(yōu)化機(jī)械電氣控制裝置功能［8］。

4.6在分散式控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

分散式系統(tǒng)具有重要的功能，PLC技術(shù)能夠使其有效實(shí)現(xiàn)集中控制，在實(shí)際應(yīng)用中，可以分散裝置的控制對(duì)象，針對(duì)不同程序進(jìn)行管控。PLC技術(shù)可以使分散系統(tǒng)利用不同指令，對(duì)不同項(xiàng)目展開(kāi)管控，有效控制不同程序，提升機(jī)械生產(chǎn)水平。在分散式系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，要通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸對(duì)其進(jìn)行全面監(jiān)控，利用PLC技術(shù)提升數(shù)據(jù)傳輸效果［9］。

4.7在集中式控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

將PLC應(yīng)用于集中式控制系統(tǒng)中，能夠優(yōu)化總控系統(tǒng)效果，改善控制功能。要想提升機(jī)械電氣裝置的安全性，要在系統(tǒng)中加強(qiáng)整體開(kāi)關(guān)控制，利用PLC技術(shù)提高機(jī)械設(shè)備運(yùn)行效率和生產(chǎn)效率，達(dá)到更好的效果。

5結(jié)語(yǔ)

目前，PLC技術(shù)已經(jīng)取代了傳統(tǒng)控制形式，成為機(jī)械電氣控制的主要手段，將PLC技術(shù)融入機(jī)械電氣控制裝置中，可在保障機(jī)械電氣控制高效、靈活的同時(shí)，通過(guò)自主診斷與監(jiān)測(cè)來(lái)減少機(jī)械設(shè)備故障問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)機(jī)械電氣控制的簡(jiǎn)單化、自動(dòng)化、智能化發(fā)展。

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作者:張麗娟 顧添翼 單位:南通開(kāi)放大學(xué)