电气控制中可编程控制器(PLC)的应用研究

2018-01-26广东省电子职业技术学校关智泳

电子世界 2018年1期

广东省电子职业技术学校关智泳

随着自动化和计算机技术的发展，电气控制领域在机械制造等行业中发挥着越来越重要的作用。对于电气控制领域来说，提高工作效率的有效途径就是应用PLC技术，对系统功能采用计算机软硬件的功能加以完善。这是一项具有现代科技特征的新型技术，能够为企业先开自动化控制掀开崭新的一面。

1.PLC技术分析

PLC技术是借助可编程的存储器、数字输入输出接口，达到机械控制以及数字运算等的目的。通过将自动化和计算机技术的结合，将电气装置的效率进行大幅度的提升，PLC技术的主要组成部分，包括了存储器、外部设备编程器、数据传输接口、中央处理器等。

PLC可编程控制器实现自动化控制具有独特的优势。例如使用和操作方便，由于PLC自动化控制程序器是由人来通过程序代码进行踩空，因此，具有高级技术和编程能力的人员，可以对光学、电学的问题加以分析，然后通过PLC编程器对机器下达指令，这一工作原理相对来说非常简单，能够投入较少的人力物力，实现更大的效益[1]。第二，PLC自动化控制器的维护相对简单，与传统的控制程序比较，PLC由各种线路采用逻辑控制技术加以链接，占用的额空间较小，后期维护不需要太多的人力物力。同时根据自动化控制的需要，不同的程序代码能够适应不同的工作要求和环境，机器会主动地给与操纵人员以提示，故障的根源会自动显示出来，节省了很多查找故障的时间。第三，PLC技术具有很好的自我保护能力，对于外界的抗扰能力较强。现代集成电路组成的PLC自动化控制器，在程序编写的时候就加入了抗干扰程序，能够对复杂的环境进行适应。

2.PLC自动化控制应用

以矿用掘进机采用PLC控制电路的方式进行控制系统的设计为例，该自动控制系统以PLC控制为核心，包含了现场检测、远程监控、工业电视系统等自动化流程。系统采用分布式应用，使用用户截面对组态的软件等部分进行操作和控制。控制系统和管理系统形成了一个整体，完成了控制和管理的以太网的通信。控制网采用的数据采集、控制、传送、操作、监视、管理等功能。

在进行掘进机的PLC控制电路的设计中，发现原有的高速电机、风机有漏电现象，因此首先进行了漏电检测，在电路设计和程序设计的时候，注意了高速和低速电机互锁的环节，将电路中的正转和反转的启动和停止进行了设计，同时还进行了电机出现过热、断相等故障时的及时保护功能以及在显示屏上显示故障画面的功能。

掘进机的网络设备包括了PLC控制的变电所、PLC远程变频控制站、PLC远程高杆灯、堆取料机等。系统采用生产管理的数据处理、输出模式等，将网络工作站、打印机等都纳入到中控室[4]。掘进设备中包括了电机、风机等，应用PLC的自动化控制技术，主要构成包括了电控系统、继电器、基础其等。通过对现场设备的控制，机械设备中各个类型的开关和电动机、电磁阀等得到了很好的组合，形成了受控的机械设备电器的实时组合。

掘进机采用的PLC自动化控制系统示意图

3.PLC可编程控制器设计中存在的问题

PLC自动化控制是进行信息数据的控制，因此，可能出现由于线路的问题导致信息不能及时地得到传递，或者传递不到位就中断的情况，这一技术问题导致的直接后果就是控制的力度降低，不能提供精确的数据，产生错误的指令。

由于施工现场的环境较为复杂，干扰因素较多，因此，现场进行全面控制的难度较大，如果PLC控制的指令或者数据信息是错误的，就会影响到整个自动化控制系统的运行。

在自动化控制系统运行的额过程中，难免会出现线路的接口不稳定的情况，一旦发生接点不牢靠，就可能导致PLC控制系统处在瘫痪的境况，影响数据的控制和处理力度[3]。

4.电气控制装置中PLC技术应用

4.1 PLC外围线路由现场输入信号（如按钮开关、选择开关、接近开关及一些传感器输出的开关量、继电器输出触点或模数转换器转换的模拟量等）和现场输出信号（电磁阀、继电器、接触器、电机等），以及导线和接线端子等组成。接线松动、元器件损坏、机械故障、干扰等均可引起电路故障。所以，PLC维修时排查要仔细，替换的元器件要选用性能可靠安全系数高的优质器件。一些功能强大的控制系统采用故障代码表表示故障，对故障的分析排除带来极大便利，借助的维修工具除了万用表有时还要用到示波器甚至计算机，这就要求PLC维修人员具有较高的专业技能，并且有一定的外语和计算机功底，只有对整个系统了解和熟悉后才能对常见的故障做到判断迅速、排除迅速，并尽可能地降低维修费用，确保系统的正常稳定。

4.2 PLC现场运行，常用到的PLC技术包括了现场总线型控制系统以及及集散型控制系统等。前者是运用FCS系统以及PLC技术结合的方式，实现电气控制智能化操作。这种科学的科学技术手段，具有良好的适应性、双向性的特点，能够对众多通信网点进行数字的通信，营造良好的网络工作环境。后者是DCS系统和PLC技术结合运用的系统，通过对电气装置进行集中式管理，有效地对电气装置进行危险的分离和有效的监督。系统均需要在安全性和稳定性的环境运行，因此做好现场管理和生产的安全管理十分重要。

4.3 在自动化控制系统运行的过程中，为了防止出现线路的接口不稳定的情况，必须要完成下列步骤。首先在设计阶段，对PLC技术的类型加以明确。保证PLC技术的电气控制装置中的应用效果，首先要了解系统所要服务的电气控制装置的情况，然后，通过对系统的功能等的设计，实现操作简单，灵活控制的目标。设置好PLC技术应用的行时候，分析系统的复杂程度，根据现场情况进行具体的分析，保证PLC技术的应用效果能够达到系统运行的要求。

在进行PLC技术实现的过程中，对电气控制装置的原理图进行分析，将设计思路体现在原理图上，并在图纸上加以标注。设计人员可以随时经过细致的分析之后调整原理图上不符合技术要求的部分，包括控制电路、保护装置、主电路的关键环节等。

进行PLC系统的设计，必须明确系统的完整性和合理性是经过充分考虑的。将系统运行中技术的而应用，充分体现在过程控制、生产监控、顺序和位置等的控制上，将PLC处理器核心的通信和设备的控制等问题加以实现，保证PLC系统的设计能够与系统的功能加以适应。做好网络设计工作，保证网络质量，实现电气控制装置的自动化功能。分析电气装置所在的环境，做好各级子网的配置工作。

以PLC控制系统改造机床的步骤为例，第一是将控制系统启动后，在主电动机运转之后，操作继电器，等待延迟时间达到，运转液压泵电动机，然后接通主轴运转中的电磁阀，操作电磁阀主轴反转，这时刀架电机快速运转，所有的控制回路停止动作。根据对控制对象的分析，进行PLC软硬件的配置，选用编程软件。在进行程序编写的过程中，对PLC系统进行信号的分配，得到相对应的信号名称，用计算机编制程序图形，融入逻辑指令和图形化变成语言，根据编制出来的逻辑指令和语句表，完成完整电路的设计工作[4]。