PLC技术在起重机械电气控制系统中的应用分析

2014-09-25白宇

中国科技纵横 2014年17期

关键词：起重机械电气控制总线

白宇

(六安市特种设备监督检验中心,安徽六安 237000)

PLC技术在起重机械电气控制系统中的应用分析

白宇

(六安市特种设备监督检验中心,安徽六安 237000)

随着科学技术的不断发展,PLC技术在我国各个机械领域中的应用也越来越广泛,尤其各类新型起重机械普遍使用PLC来实现控制,以提高效率和降低故障。本文着重对PLC技术在起重机械电气控制系统中的应用进行了研究分析,研究了PLC技术的发展现状和前景,并对PLC技术在起重机械中的控制技术类型和电气控制装置的设计进行了仔细地研究。

PLC技术起重机械电气控制系统应用

近些年来，人类在科学技术的领域中不断取得成功和进步，同时也带动了机电一体化技术的不断发展，而在自动化的领域中占据着重要地位的PLC技术也逐渐受到人们更多地重视，被应用到更加广泛的领域当中。PLC全称为可编程逻辑控制器，因为在现今的起重机械中大量应用，使得机械自动化达到较高的水平。随着总线技术在上世纪中后期的兴起，经过不断地研究与发展，PLC技术的优势也被越来越多的人们发掘出来，PLC具有控制手段灵活、编程语言简单等很多方面的优势，PLC已经成为起重机械设计的重要控制系统和组成部分。

1 起重机械电气控制概述

1.1 研究现状

计算机技术的兴起与发展，使其在很多重要的领域都起着十分重要的作用，尤其是在工业的领域当中，计算机的控制技术更是推动了工业生产的发展，工业控制计算机也随之产生，促进了其在产品、技术以及各种应用方面的快速发展，自动化技术在九十年代之后又迎来了第三次的极大的飞跃。第一次的技术飞跃是模拟信号主导的电子装置和自动化仪表盘的技术飞跃，其主要的技术基础是微电子技术，第二次的技术飞跃的控制系统是以计算机的高速运转为主的I/O功能模版主导的，而以现场总线技术的出现与发展为主要标志的第三次技术飞跃，其控制系统将现代的计算机、通信和控制技术合成作为技术控制的主导，这些技术的大量应用使得起重机械在操作、安全等起了重要的作用。

随着上述控制系统的不断发展与更新，推动了先进的可编程控制器(PLC)技术的产生，PLC技术最初是在七十年代产生的，首先被应用到了汽车的生产过程中，一直到九十年代开始，PLC技术的控制效用、运算以及处理速度等各个方面也在朝着商品化的方向发展，逐渐的形成了电气-仪表-计算机控制一体化的发展趋势。到今天为止，各个行业中的批量生产以及连续生产都在应用将PLC作为基础的PID回路控制，除此之外，以PLC技术为基础的DCS控制系统也具有较大的发展潜力，已在一些领域中被大量应用，尤其是在起重机械等大型设备特定的作业环境，有着大范围的应用。

1.2 发展前景

现如今，FCS控制系统在进行工作的过程中，也大量的运用到了PLC技术，这种最新的先进控制系统具有较大的优势，不单单对DCS的专用通信网络限制进行了突破，除此之外，将其结构调整成行星的全分布式，将其全部的控制功能安置在整个现场，因此，数字化、分散化以及开放化将会成为控制系统在将来的发展的整体趋势和特点，与此同时，它还支撑着整个工厂的数字通信网络，在控制设备和生产现场之间起着桥梁的沟通作用。纵观PLC技术的发展趋势我们可以看出，以PLC技术为基础的控制系统将远远超过于一个基层系统的功能，它是一种全新的控制系统，具有开放式和新型全分布式的优势，更是一种具有较强综合性的技术，将数字通讯、控制、智能传感以及计算机等作为其主要的内容，其在自动化技术的发展中，无论是在设备，还是自动化系统结构方面，都将成为最炙手可热的先进技术。

2 控制技术类型

2.1 集散型控制系统——DCS

DCS控制系统的主要功能就是对危险性进行分散控制、分级管理和集中操作，它以计算机技术、通讯技术和控制技术为基础，将工厂的现场监测站以及控制站等组成的生产部门，利用一些专门的网络进行连接，并作为部门的综合控制系统，进行集中操作和分散控制等工作。组成DCS控制系统的三大要素分别是：通信总线、显示部分以及控制部分，其中，控制部分和显示部分之间由通信总线进行连接，三者相连就形成了一个完整的控制系统。其在设计之初的目的就是将各种信息集中起来进行管理，对危险进行分散。现代的DCS控制系统就是将信息集中起来进行统一的管理，进而合理优化生产过程中用户的管理和调度。

2.2 现场总线型控制系统——FCS

FCS控制系统就是将多分支结构、双向传输以及数字式等自动化系统中的信息与智能化的现场设备连接起来的通信网络，可以同时支持总线式、多节点以及双向的全数字化通讯。其主要组成部分包括：现场环境、各个控制节点以及最底层的infranet控制网，这几种要素结合在一起就是一个整体的全分布式控制体系结构，这种控制系统在当今社会的工业领域中已经得到越来越多的重视和应用，具有较强的优势和较大的发展潜力。

2.3 确定类型

以PLC技术作为基础的控制系统在进行对比时，一定要从多方面考虑，多角度进行论证，而在对比的各方面之中，对于控制系统的类型的对比才是最根本的。FCS的发展是以DCS控制系统为基础的，是DCS控制系统的一种发展与延伸，虽然FCS控制系统发展的成熟程度尚不如DCS，但是相对于DCS来说，FCS具有可靠性高、灵活性好、控制功能分散、结构简单以及成本较低等多个方面的优势，除此之外，FCS还具有较强的互操作性，这样看来，我们可以认为，在将来的发展和应用中，DCS必定会被FCS控制系统所取代。

3 一种电气控制装置设计

3.1 原理图

按照控制系统在规模以及结构等方面的不同，其结构的原理图也会有各种各样的形式。在设计开始的时候要对其进行仔细地辨认和解读，首先要对电气设备和电动机等用电设备进行辨认，然后认清主电路的保护电器和控制电器，此外，如有需要还要检查电源的状态。原理图的几大要分别是：分析主电路、分析控制电路、分析信号、分析连锁以及保护环节。

3.2 监测层

监测层是整个控制系统中最主要的控制层，通过触摸屏、PPC工业计算机以及高速的以太网等设备完成，对机械设备的电压、温度、预警提示、原料、动力以及系统工作状态等多方面的信息的检测要通过对信号的采集和对系统中各个部分的分工来完成，这样才能确保整个控制系统的正常运行和环境的安全。与此同时，还有同时对控制系统中的各个子系统的工作状态进行检测，并将检测出来的每项参数直接显示在屏幕中，对于预测中可能会出现的各种问题和故障发出警报，并作出有效地反馈，进而调整仪器和设备。对各项数据进行实时的记录，并将数据进行存储和打印，以文件资料的形式呈现出来，方便以后的查阅和检测工作。