PLC技术在机械电气控制装置中的应用
2023-01-05张丽娟顾添翼
张丽娟,顾添翼
(南通开放大学,江苏 南通 226000)
目前,传统的机械电气控制方法已无法满足实际工业生产的需求,亟需借助PLC技术转变机械电气控制形式,以更高的控制效率支撑工业生产。PLC技术应用具有可编程特征,运行中以微处理器为平台在电气控制装置中进行PLC技术融合,可促进工业机械运行、生产效率的提升。分析机械电气控制中PLC技术的应用,对于推动工业机械自动化、智能化发展具有重要作用。
1 PLC技术的特点
PLC技术的应用提升了工业机械控制效率[1]。PLC又称为可编程控制器,其包括输出设备、存储器、编辑器、中央处理器、电源等,不同组成部分的作用不同。CPU是PLC控制器的中枢核心,可利用扫描方式接收输入装置的相关数据、状态信息等,起到编程器程序数据接收与存储作用,实现对PC运行、指令执行的诊断与分析;存储器装置主要是对系统程序、系统命令、模块功能、解释、子程序进行调动与管理,全面实时地存储控制系统运行参数,数据存储依托于编程器输入,无法以直接存储的方式进行数据管理;I/O部件装置(输入/输出)的应用主要是实现输入、输出装置或外部设备与CPU之间的连接,其功能主要为端子排列、功能模块执行、状态显示等;编程器是PLC系统在检查维护、功能开发、系统应用中的关键部件之一,PLC系统运行针对编程器,利用显示器展示内部参数信息,借助键盘输入来实现程序监视、调试、检查及编辑等。
2 PLC技术在机械电气控制装置中的作用
2.1 实现机电一体化
可编程逻辑控制系统使用的设备重量不是很高,无论是安装还是使用都较为轻便,可以实现互联网技术与计算机技术的深入融合,在计算机技术的支持下,各类机械设备的开发调试工作更加简单,可改善机器和电器的融合效果,促进电器与机械一体化,为机电一体化发展提供动力。
2.2 提升抗干扰能力
传统的机械电气化设备控制的抗干扰能力不强,而PLC系统具有更强的抗干扰效果。传统设备受到外界因素的影响,整体稳定性会下降,无法发挥出应有的作用。而有效利用PLC技术可解决传统控制系统问题,减少不利因素对设备和系统的影响,提升抗干扰能力。
2.3 广泛应用于各项工作
PLC技术应用范围较广,能够有效准确地对数据进行分析,将相关数据传输到电器系统中,优化整体控制工作。PLC技术能够与其他电气控制系统相结合,发挥出多种技术协同利用的效果,简化工作流程。
2.4 有效的自我检测
PLC技术具有明显的优势,能够检测与控制机械电气装置的运行情况。当控制系统出现问题时,PLC能够实现自我检测,对问题情况进行及时报警,使工作人员快速查找到问题原因并及时做出处理,降低其带来的影响。利用自我检测功能,可避免各种因素的影响,更好地发挥作用。
2.5 简化操作过程
PLC技术的操作步骤更简便,工作人员可快速完成控制工作,在短时间内了解操作流程,优化操作质量,提升机械电气系统的控制效果。利用PLC技术,操作人员的工作强度明显下降,可实现机械电气控制装置的自动化和信息化发展。
2.6 丰富技术功能
在机械电气控制装置中利用PLC技术,能够获取更多的数字信息,对各种复杂数据进行有效处理。例如:机械电气控制装置运行信息,其可将多方面数据集中整合处理,在屏幕上呈现相关内容,工作人员可通过屏幕获取相关数据信息。如果电气设备运行出现问题,PLC技术能够及时有效进行检测,利用警报装置令设备停止生产。
3 PLC技术的应用类型
3.1 集散型控制系统(DCS)
DCS系统又称为集散型控制系统,其系统控制特点是高度集中化,能够对系统装置存在的隐患进行最大限度的分离[2]。机械电气控制应用DCS系统,可实现功能优化与管理优化。DCS系统以分散或集中形式进行电气控制装置的有效管理,其控制系统包括通信系统、计算机系统及控制系统模块,利用计算机技术实现对控制站、监测站信息的全面接收,通过信息采集与分析来达到控制优化的目的。若系统运行中出现装置设备故障,系统在接收信息后会自主进行故障分离,通过调整其他设备来达到实现系统稳定运行的目的。
3.2 现场总线控制系统(FCS)
FCS控制系统利用自动化、智能化技术,实现对机械设备的整体控制,依托网络系统,以整体形式进行机械设备运行控制[3]。相较于其他控制系统,现场总线控制系统具有总线式、多向性的特点,结构较DCS系统更简单,能够实现对系统的灵活操控。FCS系统应用是实现机械电气智能化控制的关键,能够在保证电气控制质量、效率达到标准要求的同时,为控制系统创造更理想的网络环境。
4 PLC技术在机械电气控制装置中的应用
4.1 在设备安全检测中的应用
机械电气自动化可依托PLC实现自动监控与检测[4],以传感器为控制中心进行数据信息采集,开展数字化、自动化管理。若运行中设备出现故障问题,PLC控制系统可通过自我检测来分析、定位故障位置,第一时间发出警报信号通知管理人员,故障设备通过PLC控制系统自动停转。以煤炭分装器为例,其装置构成十分简单,不同结构发挥着不同的作用,将PLC技术应用于装置电气控制中,可以使装置功能发挥应有作用的基础上,实现对装置运行过程的实时远程监控。以监控中心显示器为载体,对设备运行状态与参数信息进行实时体现,借助远程控制技术来实现设备的远程管理与统一调度,确保机械设备运行不发生故障问题的。PLC技术具备自检功能,故机械设备出现问题时可第一时间进行故障分析检测,以便维修人员及时修复。
4.2 在空气压缩器中的应用
以往机电控制装置以单片产品的应用为主,受到技术水平的影响,机电控制装置在运行过程中会频繁受到干扰,不仅影响了机电控制装置的运行稳定性,还会导致空气压缩器运行故障发生概率增大[5]。在空气压缩器设备中应用PLC控制技术,可以在保证机械安全运行的基础上,进一步提升空气压缩器运行效率。PLC技术应用体现在设备的智能控制上,根据项目实际情况进行设备的自动化、智能化调整控制。利用PLC技术控制系统,能够实现对气温变送设备、断水装置、压力变送设备等信息的采集与分析,以CPU为载体进行信息的集中反馈、接收,经数据处理后通过显示器展示设备运行参数信息。控制指令下达后,控制系统自主进行设备调试与完善,确保空气压缩器设备运行始终处于稳定状态。相较于传统控制技术应用,将PLC技术应用于空气压缩器,可提升其可靠性、变通性。
4.3 在机械控制中的应用
由于传统控制技术应用存在一定的限制,通常只能对设备进行一对一管理控制[6]。而工业生产涉及大量机械设备应用,其控制管理工作更为复杂,增大了机械设备运行故障率。借助PLC技术,可实现自动化机械电气装置控制,可有效规避机械设备故障,实现对电气控制环节的简化与优化。相较于传统控制技术,PLC技术简化了线路,便于线路传输。机械设备电气控制过程中,无需应用返回系数、节点变位时间等程序,可使数据处理速度大幅度提升。机械设备运行中的人工控制、模拟控制被电算化和自动化代替,避免了人为控制失误。系统具备的报警功能为管理人员提供了更便捷的服务,可在机械设备出现故障时第一时间发送报警信息。
4.4 在捻线机控制中的应用
捻线机设备中的多台交流异步电动机控制由RS485通信变频器完成,能够进行卷绕摩擦筒转动、往复导纱杆、锭子高速回转转动等控制。捻线机设备的运行与传动需要应用3台电机,由放丝电机实现对锭子龙带的独立带动,由收线电机对摩擦筒卷绕进行带动,由绝对值编码器实现导纱转动,应用程序,通过格雷码的输出来达到导纱电机管理的目的。基于PLC的机电一体化技术在捻线机设备中的应用,主要包括变频器、交流异步电机、触摸屏、绝对值编码器等,结合FCS控制系统,可实现自动化、信息化的捻线机控制。以FCS系统应用为基础,借助物联网、以太网等技术实现设备仪器的现场总线控制,可降低设备控制成本,发挥出最强的控制性能[7]。
4.5 在开关逻辑中的应用
在机械电气控制装置中,电器控制涉及多项开关,这些开关可使机械装置获得基础动力。在电机控制装置中利用PLC技术,能够进行逻辑开关控制,保证装置的工学利用效果。在继电保护器中,合理利用PLC技术可以有效改善开关控制水平,使继电保护器的自动化效率得到大幅度提升。利用PLC的芯片技术能够替换原本的继电保护,实现多元化发展。要强化开关逻辑管理水平,优化机械电气控制装置功能[8]。
4.6 在分散式控制系统中的应用
分散式系统具有重要的功能,PLC技术能够使其有效实现集中控制,在实际应用中,可以分散装置的控制对象,针对不同程序进行管控。PLC技术可以使分散系统利用不同指令,对不同项目展开管控,有效控制不同程序,提升机械生产水平。在分散式系统运行过程中,要通过数据传输对其进行全面监控,利用PLC技术提升数据传输效果[9]。
4.7 在集中式控制系统中的应用
将PLC应用于集中式控制系统中,能够优化总控系统效果,改善控制功能。要想提升机械电气装置的安全性,要在系统中加强整体开关控制,利用PLC技术提高机械设备运行效率和生产效率,达到更好的效果。
5 结语
目前,PLC技术已经取代了传统控制形式,成为机械电气控制的主要手段,将PLC技术融入机械电气控制装置中,可在保障机械电气控制高效、灵活的同时,通过自主诊断与监测来减少机械设备故障问题,实现机械电气控制的简单化、自动化、智能化发展。