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電氣控制與PLC應用技術的分析研究

時間:2019-03-02 來源:《山東工業技術》雜志 作者:admin 點擊:

  【摘要】:隨著科學技術的不斷發展,電氣行業迎來了發展的高峰期,這也使得電氣控制得到了廣泛的關注。因此,本文將對PLC技術在電氣控制應用中出現的問題進行分析,并提出針對性的措施,同時還會闡述PLC應用技術與電氣控制的實施,希望可以提高電氣控制水平,從而促進電氣行業更好的發展。

  關鍵詞:電氣控制論文

  一、PLC 原理分析

  1、PLC 的原理

  PLC是Programmable Logic Controller的縮寫,中文名為可編程邏輯控制器,由此可以看出,其工作的主要方式,就是依靠內部的程序,要想讓其控制電路的工作,必須根據實際的需要,編寫一個控制程序,然后寫入到芯片中,這樣將芯片連接到電路中,就可以完成相應的控制功能[2]與傳統的計算機相比,PLC芯片最鮮明的特點,就是自身的體積比較小,而且能夠實現計算機的控制功能,雖然在性能上,與普通的計算機相比,還存在一定的差距,但是在實際的工業控制中,對性能的要求很低。通常情況下,只是控制設備的運行和停止等,需要很少的計算量,因此性能較低的PLC設備,依然可以很好的滿足實際使用的需要。此外PLC芯片的程序寫入比較簡單,為了方便PLC的編程,出現了很多應用軟件。利用這些軟件,不但可以簡單的完成程序的設計,還可以進行一定的模擬和仿真,對于PLC的應用來說,具有非常重要的作用?,F在的PLC程序設計中,大多都會借助這些應用軟件,以此來提高程序編寫的效率。PLC的應用還具有靈活的特點,由于其體積比較小,而且采用了標準的IC封裝,可以根據實際控制的需要,放到指定的地方,在實際的應用過程中,通常會在電路板上焊接一個插槽,將芯片直接插入到電路中,就能夠實現相應的控制功能,在芯片出現問題時,直接更換有問題的芯片即可,不用改變電路的任何地方。

  通過實際的調查發現,目前市面上有很多PLC設備,其中大多都是由國外的公司生產的,我國要想使用必須從國外引進,這種現象在很大程度上影響了我國PLC的應用,尤其是不同的PLC芯片,具有不同的特點,可以采用不同的語言進行程序的編寫,而我國的技術人員,在實際的程序編寫中,通常會選擇C語言等高級語言,來編寫程序。從本質上來說,PLC之所以能夠完成相應的控制功能,主要就是依靠邏輯控制器,現在的數字電路中,電子元器件的工作,都是用數字信號來進行控制,電路中的數字信號只有 0 和 1 兩種狀態,根據實際控制的需要,只要設計一個科學、合理的程序,PLC就會按照程序的內容,對整個電路的工作情況進行控制。

  二、電氣控制中 PLC 的特點

  1、系統結構的大小

  在可編程控制器的實際應用中,系統結構的大小要與設計要求相符合。小型的可編程控制器體積較小,重量也輕,便于移動和安裝,在實際中得到了廣泛的應用。同時大型的可編程控制器系統結構雖然體型笨重,但也有其長處,比如功能強大,功能較多,運算速度較快等。大型的系統結構可以用來滿足自動化、產業化和規?;膶嶋H應用需求。

  2、PLC操作簡單、使用普遍、實用性強

  PLC擁有直觀簡單的接口,編程中擁有圖形符號和梯形圖語言等多種表達方式,操作簡單,實用性強,操作人員和工程技術人員都可以輕松理解,只需一部分簡單的操作指令就能夠進行自動化電氣控制的程序編寫和運用[1]。

  3、PLC技術抗干擾能力強

  PLC技術的設計中一般都采用大型集成電路技術,在其內部結構上加進比較先進的抗感染電路技術,還配備有監控報警器,一旦出現外部干擾或者系統內部組件設備出現故障就自動發動警報。PLC技術設計的抗干擾技術比傳統的接觸控制器繼電器技術更加能適應復雜的工業制造環境。另外,在軟件編寫時,還可依據實際情況來自動診斷程序來進行外圍系統設備的監控診斷。

  4、PLC的改造與維護方便簡單

  PLC技術采用了存儲邏輯的設計方法,這比傳統的接線邏輯更能節省設備外部的接線,并能夠極大地縮短控制系統設計和建造的時間,給后期護理工作帶來了很大的便利,而且已編寫的程序也可以隨時更改。這種特點迎合了實際生產中的各種需求,極大地減少了時間,節省了檢測成本。

  三、PLC 自動化在電氣控制中的應用

  1、集中控制系統

  在電氣集中控制系統內,PLC 發揮較強的集控功能。通過 PLC 自動化,將電氣設備的控制放置于同一空間內,實現集中監控。電氣控制內的設備,全部由統一的 PLC 系統監控,達到中央控制的狀態,例如:以PLC 為中央控制器,將電氣設備接入 PLC 系統內,通過 PLC 即可集中監控電氣系統內的所有設備,提高監督、控制的效率。

  2、分散控制系統

  分散控制系統當中每一個控制的對象都對應著一臺PLC,這些可編程序控制器通過信號的傳遞來進行內部響應的控制。分散控制系統具體采用了多臺機械生產線的控制系統,不同的生產線之間進行有效的數據連接。由于控制對象之間由不同的PLC進行控制,因而一旦其中一臺PLC出現問題,也不會對其他的機械設備產生影響。而隨著PLC應用技術的不斷提升,PLC也可承擔起底層的控制任務。

  3、開關量的控制

  PLC的本質為用定義的虛擬繼電器與替代機械的繼電器,因而其用于開關量控制非常合適,PLC開關量的控制在工業自動化控制當中的應用具體有以下幾個方面。PLC開關控制實現了系統順序與邏輯的控制,其開關控制有速度快、接線簡單、維修操作方便等特征,反映迅速并且不會對器材造成損失。PLC開關應用對于系統質量有著很大程度的提升,有效地節省了人力與時間,同時也能夠防止系統線路不易被修改的問題,但其應當按照PLC的系統順序控制的公式進行設計,按照模擬仿真對系統控制的設計規范與合理進行檢查。此外,PLC的開關控制如今不只用于工業自動化當中的單臺設備控制,也用于多機群的工業自動化流水線控制。

  3、電氣運動控制

  PLC的系統控制是指連續過程的控制與離散過程的控制,其具體的過程控制也是按照系統的模擬量來工作,使系統參數按照要求良好運轉,如今這種PLC主要用于冶金、化工、熱處理等場合。PLC的運動控制主要指能夠對工業加工要求中的直線運動與圓周運動進行有效的控制,并且可以通過系統的脈沖量對機械的運動進行控制,由于脈沖控制的位移量較小,因而運動控制的控制精確度非常高,如今這種PLC的控制主要用于我國電梯、機械以及機床等場合當中。

  4、數據處理控制

  電控系統中,數據信息是主要支持部分,在大量數據準確傳送與讀取的過程中,完成電氣控制,但是由于電控系統內的數據量較為復雜,導致其在處理上表現出低效性,不能保障數據處理的可靠控制。因此,將PLC 自動化,引入到數據控制中,發揮 PLC 高效處理數據的能力,實現電控數據的收集與分析,同時合理下達部分數據命令。PLC 自動化在數據控制中的應用非常廣泛,體現 PLC數據分析的能力和優勢。

  5、模擬量控制

  按照控制對象的特征,PLC以控制對象的特征作為模板,通過對其功能模塊的合理組裝,使得組裝后的系統控制功能更為完善,從而實現對系統的靈活控制。具體的組成模塊有主機模塊、高速計數與模擬量模塊等,模擬量控制模塊對控制系統的精確系數有著很大程度的提升,突破了以往的儀表控制系統維護的局面。工業生產過程當中,溫度、壓力以及流量等連續變化的模擬量較為常見,通過A/ D或者D/ A 轉換可以得到相應的模擬量,從而保證編程器對得出的模擬量進行完善的處理,而PID調節則是閉環控制系統當中應用較多的一種調節方式。

  四、基于PLC的自動化電氣控制系統存在的問題

  1、控制出錯

  控制出錯會導致各個現場的數據信號無法傳輸給PLC自動控制系統。主要成因是線路質量差或老化,機械設備的牽動拉扯和老鼠昆蟲破壞。線路的開關沒有嚴格開合和觸點接線不牢靠也會致使控制出錯[3]。

  2、動作執行出錯

  動作執行出錯會使PLC指令無法輸出和執行。主要原因有負載接觸器出現故障或接觸器的接觸不嚴密,現場機械的開關電閘自身存在質量問題或已損壞。

  五、對基于PLC的自動化電氣控制問題的對策

  1、不斷強化系統中信號輸入的安全性和可靠性,在對控制系統中的零部件進行配備時嚴格進行質量把關,確保部件的持久耐用,降低線路破損、斷路和短路的發生率,根據控制系統需要不斷改進和更新主界面模塊的功能。

  2、完善自動控制系統的預警機制,不斷實現預警機制和報警設施的自動化和智能化,在預警和報警過程中以文字數據和圖像網絡的形式在控制總部顯示具體的故障,相關技術人員在分析之后采取維護措施。

  3、加大科技力量投入,攻克技術難關,擺脫各項弊端,為PLC技術在自動化電器空中的應用提供更多的科研人員,加大資金投入,并加強國際技術交流與合作,不斷完善自身的技術應用。

  結束語

  可編程控制器(PLC)具有使用操作方便、具有普遍通用性、適應能力強、穩固性可靠性能高、編程簡單和抗干擾能力強等突出優點??删幊炭刂破?PLC)用于工業自動化控制系統能夠大大提高工作運行效率,提高工業產值。我國應該大力支持可編程控制器(PLC)進入工業生產和管理領域,不斷解決實踐過程中遇到的技術問題,讓可編程控制器(PLC)技術促進工業生產力的發展。

  參考文獻

  [1]于加榮.基于PLC技術的電氣控制應用分析[J].電子技術與軟件工程:自動化控制,2014(08):210.

  [2]馬東.PLC與電氣控制在實際生產中的運用[D].合肥通用職業技術學院,2011.

  [3]徐小華.基于PLC技術的船舶輔助機械自動控制系統的研究[D].上海海事大學,2004.

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