PLC在电力拖动一体化中的运用

2018-01-24陈敏月

通信电源技术 2018年6期

陈敏月

（中铁十三局技师学院，吉林长春 130102）

1 PLC基本概述

PLC全称为Programmable Logic Controller，又称为可编程逻辑控制器，基本结构包括电源、中央处理单元、存储器、输入单元及输出单元，拥有预先编写并存储用户程序的功能，按照该程序可以进行控制与逻辑运算等工作[1]。PLC运行的一个扫描周期大致分为三个阶段，即输入采样、运行程序和输出刷新。将数据录入PLC后，根据数据运行程序，最后以运行结果发出输出指令，实现输出刷新。实际操作中，PLC会以特定的频率重复扫描过程，通过数字模拟输入、输出来实现工业生产的自动化控制。PLC的特点大致分为以下四点：（1）PLC能够设置不同类型产品的工位数量和位置参数，及时监控运行过程；（2）PLC设备操作方便灵活，可实现启动与停止和自动与手动模式的自由切换，调整气缸下压时间；（3）PLC系统能实现螺丝的自动排放、送料及固定，无需人工辅助，由机器一次性自动完成；（4）生产过程高速化，可达到单工位速度不低于1～1.5 m/件，定位精度高，位置误差小。

2 电力拖动系统的概述

2.1 对电力拖动系统的分类

电力拖动系统按电动机供电种类可分为直流拖动系统和交流拖动系统。

直流拖动系统又可分为可控硅直接供电系统和可控硅励磁系统。直流拖动系统具有调速机械特性好、调速范围大等优势，一般用于交通运输中。但是，由于它在实际工作中的电力消耗较多，且电动机换向器在运行中容易磨损，维护成本较高，因此适用范围不大，多用于小型机械生产运行。

交流拖动系统分为交流双速电动机、变频变压调速系统和交流调压调速系统三种。其中，变频变压调速系统广泛运用于企业生产加工中。

2.2 电力拖动控制线路安装时的注意事项

电力拖动控制线路具有多功能和高效率的特点，被广泛运用于生活的方方面面。例如，电梯的电力拖动系统能控制电梯的上升、下降以及停止，极大提高了人们的生活质量和生活水平。但是，在实际运用中存在许多问题。首先要注意工作人员的技术问题，要求技术人员的操作水平和专业能力过关，避免出现安装不合理和存在多个接线端的情况而发生安全事故。其次是临界竞争问题。在实际线路设计中，由于设计人员的疏忽，导致行程开关和时间继电器不能按设计顺序依次工作，从而造成电器误动作出现安全事故。当行程开关因受到外界因素和不合理的设计因素影响而接地时，将影响线路设备的正常运行，称为接地事故[2]。

2.3 电力拖动系统的优势及意义

目前，电力拖动系统中运用最广泛的是变频调速技术。现代化生产要求复杂、精准、批量和高效，旧的生产模式无法满足这些要求。电力拖动系统因其调速精度高、调速范围大且运行高效稳定，能充分利用电力资源实现复杂的生产，在现代化生产中扮演着重要的角色。

3 PLC的优越性

PLC系统与传统继电器相比存在很多不同，具有一定的优越性。第一，传统的控制系统有较多的硬件继电器和接触器，而PLC主要以软继电器为主。第二，PLC较传统控制系统采用了不同的控制线路。传统控制系统一般靠元器件间的硬件接线控制，而PLC依靠更加现代化的软件编程实现线路控制。第三，机械接触点较多，导致传统控制系统的可靠性较低。但是，PLC具备无机械接触点的优势，而此技术是较先进的逻辑运算微电子技术，拥有较高的可靠性和良好的机械性，运行过程中更安全耐用。此外，PLC的无限触点较之传统系统的有限触电更具优势。第四，PLC拥有更先进的工作原理。传统的继电器容易受控制方式制约，而PLC作为软继电器，采用周期性循环扫描模式，不易受到制约，具有适用性强的特点。

4 PLC技术在电力拖动一体化中的应用

电力拖动系统是将机械设备与电力能源结合于一体的组合技术。PLC是一种基于计算机技术的编程控制器。将PLC技术与接触器控制技术结合，不仅将PLC的功能最大化，还可以有效控制系统设备的运行状态，及时发现运行中的问题，促进电力拖动一体化发展，提高生产效率。

4.1 PLC在电力拖动供电系统中的运用

电力系统是生活和生产中不可或缺的部分。一般情况下，它由发电厂、配电所以及用电终端构成，将自然能源转化为可利用的电能，给用户分配电能以供生活需要。企业采用的某些工具与方式虽然在一定程度上保障了供电质量和稳定性，但如果问题较严重或者故障时间较长，将产生许多弊端。PLC具备一定的故障判断力，通过程序发出指令，从而能够快速解决问题。

4.2 PLC在电力拖动生产系统中的运用

过程控制。理论上，模拟量是PLC在电力拖动系统中的主要控制方式。模拟量包括压力、温度以及电压。实际生产中，考虑不同企业的电力拖动控制系统不同，模拟量也有差别。因此，控制过程要依靠模拟量满足连续变化的特点。PLC不但可以实时采集和处理电力拖动系统的模拟量，还可以对参数的当前数值与以往数值进行比较，以供运行计算，最后根据结果产生相应的指令，实现输出的刷新[3]。

通信控制。随着PLC通信技术的提高，通信模块的功能越来越强大，安全稳定性也越来越高。PLC在电力拖动一体化系统中实现了设备与控制的实时交流通信，使通信更加便捷、高效。

系统的逻辑控制。电力拖动一体化系统常常出现控制故障问题，PLC通过对控制系统的逻辑功能进行复制和模拟，代替正常的程序进行正常工作，解决了实际生产过程中因控制系统故障而发生设备工作中断的问题。

运行控制。在电力拖动系统中，PLC向设备系统发出控制指令，设备接收指令后传达给相关的机器进行具体运作。PLC拥有旧生产模式下继电器没有的功能与特性，使远程操控更加迅速、高效及稳定。运行控制多运用于电梯、机器人等设备。

回路的安全控制。旧式继电器机械接触点多，回路相对复杂，产生故障后往往无法迅速找到故障线路。相比较而言，PLC是通过更加先进的软件编程来实现线路控制，部分企业的PLC系统可与常规控制方式配合使用，使之更适合实际生产管理，由此增强了系统的适应性，大幅提升了系统的运行性能。

5 如何掌握PLC在电力拖动系统实际运行中的运用

客观来说，PLC在电力拖动一体化中的应用是新型的电力拖动模式，是传统电力拖动模式的延伸与发展。旧式的电力拖动线路控制逐渐被先进的PLC编程软件代替，其远程控制性能和安全稳定性得到了大幅提高。但在实际操作中，没有经验的工作人员往往觉得复杂，不知从何下手，即使掌握了PLC技术企业的电力拖动系统运行设备，也无法进行合理设计，一旦出现故障，仍然不知所措。因此，提高专业操作人员的工作能力十分必要。

5.1 了解专业知识掌握基础

PLC技术对专业知识的要求很高，因为PLC是通过编程软件进行远程控制，所以要求相关人员必须掌握过硬的编程语言。PLC在电力拖动系统的运用中离不开控制指令，因此必须掌握梯图编程，并对相关专业人员的计算机水平要求较高。巩固专业知识，了解基本操作，是专业领域的必要要求，也为PLC的实际运行奠定了理论与操作基础。

5.2 分配输入输出

拥有基础知识和基础操作技能后，需要充分了解电力拖动系统回路。考虑到不同企业的电力拖动控制系统会存在差异，因此考察企业设备的具体控制线路至关重要。没有经验的工作人员在实际线路设计中常常疏漏了某个回路的设计，使设计存在漏洞，导致行程开关和时间继电器不能按设计顺序依次进行工作而造成电器误动作。因此，相关专业人员要有足够的耐心，合理分配输入输出点，完成对通道地址的分配和PLC的接线，设计出合理正确的接线图。