论PLC＋变频自动控制系统的实用性

2018-07-11俞诗雄

佛山陶瓷 2018年4期

俞诗雄

（广东博德精工建材有限公司，佛山528000）

关健词：PLC；变频；电路；高度；自动控制

1 前言

在现代工业领域中，自动控制技术起着越来越重要的作用。自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称控制装置或控制器），使机器、设备或生产过程（统称被控对象）的某个工作状态或参数（即被控制量）自动地按照预定的规律运行。而在陶瓷行业中，自动控制技术运用得相当广泛，特别是PLC+变频自动控制系统的实用，如煤气站气柜高度自动控制系统、各种水位自动控制系统等。其核心即是某种物理量传感器＋PLC＋风机或水泵变频，下面将详细论述此自动控制系统的原理及具体实例应用。

2 PLC＋变频自动控制系统的原理

PLC＋变频自动控制系统的原理示意图如图1所示。

图1 PLC＋变频自动控制系统原理图

此系统通过利用PLC、传感器、变频器、电气控制设备等组成闭环控制系统，使所需控制的物理量恒定或在一定范围内运转，满足生产要求。物理量传感器用于将需要测定控制的某个具体的物理量转化为实时电信号（一般采用电流信号4～20 mA），并向PLC传输信号，陶瓷行业常见需要控制的物理量可以是煤气站气柜高度、各种液态水位、管道压力等等。PLC用于接收物理量传感器的电信号，可通过人机界面设定好需要执行的具体指令，再按照设定的指令执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等，并通过数字或模拟式输出控制水泵或风机变频。变频用于实时匹配实际所需的具体物理量大小。

3 煤气站气柜高度自动控制系统

煤气站作为陶瓷行业窑炉、喷雾塔所需水煤气的供给中心，不仅要求提供的水煤气品质过关，而且要求提供的水煤气管道压力实时稳定及用气的安全使用。对此，煤气站均配备了稳压罐（气柜），并有一整套供气自动控制系统，以确保煤气的使用安全及用气压力要求，其简易图如图2所示。

图2 供气自动控制系统示意图

煤气站气柜是具有一定可伸缩的罐体，通过高度传感器与煤气发生炉工艺风机进行自动联锁控制，当气柜升高时，工艺风机变频降低，反之亦然。同理，用气端主管压力与加压机进行自动联锁控制，以保障用气端所需压力。下面详述煤气站气柜高度自动控制系统的具体做法。

图3 气柜高度自动控制系统电路图

首先要将气柜高度物理量转化为电信号，气柜一般有三节（每节4 m，共12 m），在气柜顶部安装一个水箱，并用软管接到气柜第一节压力传感器上，当气柜升高时，软管水柱高度增大，通过压力传感器转化的电流信号同样增大，呈线性比例关系。综合考虑气柜的安全使用高度在2.5～7 m，其对应的软管水柱高度同样为2.5～7 m，对应电流信号设置在7.3～13.3 mA范围内。为避免水箱底部结垢等问题，采用煤气站软化水，并在水箱顶部加装防尘帽，以确保软管水柱高度能够真实反映出气柜高度。

其次将压力传感器电流信号接入PLC中，通过PLC人机界面设定压力传感器电流信号与工艺风机变频的线性对应简易指令，PLC经指令计算输出电流信号模拟量，用来控制工艺风机变频器的变频，从而控制煤气发生炉产气量，继而保障气柜在安全高度内安全使用。为保障输入输出电流信号不受外界干扰，一般会加装电流隔离器。

当然，在上述基础上，需增设自动手动切换、报警等自动控制基本功能，气柜高度自动控制系统电路图如图3所示。