機(jī)械電氣控制裝置中的PLC應(yīng)用

【摘 要】簡單介紹了機(jī)械電氣控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，分析了兩種控制系統(tǒng)的應(yīng)用范圍與發(fā)展前景。對一種機(jī)械分裝機(jī)的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行了簡要設(shè)計，證明PLC控制技術(shù)在機(jī)械電氣控制領(lǐng)域中，具有廣闊的發(fā)展前景。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械電氣；控制裝置；PLC；應(yīng)用

一、機(jī)械電氣控制發(fā)展現(xiàn)狀

90年代以后，自動化技術(shù)面臨著以現(xiàn)場總線技術(shù)為基礎(chǔ)，并以計算機(jī)、通信和控制技術(shù)集成為主導(dǎo)的控制系統(tǒng)的第三次技術(shù)飛躍。而前兩次的技術(shù)飛躍分別是以模擬信號主導(dǎo)，微電子技術(shù)為基礎(chǔ)的自動化儀表盤和電子裝置；以及以高速運算計算機(jī)為主的，I/O功能模板為主導(dǎo)的大型控制系統(tǒng)。隨著這些控制系統(tǒng)的不斷發(fā)展，可編程控制器（PLC）應(yīng)運而生。70年代，在它出現(xiàn)之初就成功地在汽車工業(yè)中得到了應(yīng)用；進(jìn)入90年代，隨著PLC的處理速度、運算和控制功能的不斷提升，使其向著儀表—電氣—計算機(jī)控制一體化的方向前進(jìn)。目前，在產(chǎn)品的連續(xù)生產(chǎn)和批量生產(chǎn)的過程中，以PLC為基礎(chǔ)的PID回路控制和DCS 控制系統(tǒng)也在得到了十分廣泛的應(yīng)用。基于PLC技術(shù)的控制系統(tǒng)將是一種集智能傳感、計算機(jī)、數(shù)字通訊、控制等為一體的綜合性技術(shù)，其不僅僅是一個基層系統(tǒng)，更是一種新型的開放式和全分布式的控制系統(tǒng)。

二、控制技術(shù)類型

（1）現(xiàn)場總線型控制系統(tǒng)FCS。現(xiàn)場總線型控制系統(tǒng)FCS將現(xiàn)場智能設(shè)備和自動化系統(tǒng)中的包括數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)連接起來的通信網(wǎng)絡(luò)。它能夠支持雙向、多節(jié)點和總線式的全數(shù)字通訊形式。其由最底層的Infranet控制網(wǎng)、各控制節(jié)點和現(xiàn)場環(huán)境等幾部分組成，并構(gòu)成了一個完整統(tǒng)一的分布式控制體系結(jié)構(gòu)。（2）集散型控制系統(tǒng)DCS。現(xiàn)代DCS 控制系統(tǒng)是將信息高度集中化，同時用戶可實現(xiàn)對全部生產(chǎn)過程的管理調(diào)度進(jìn)行優(yōu)化。集散型DCS控制系統(tǒng)主要是通過控制技術(shù)、通訊技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)等，利用一些特定網(wǎng)絡(luò)將生產(chǎn)部門包括現(xiàn)場控制站、監(jiān)測站等連接起來，來完成分散控制，集中管理操作的綜合性控制系統(tǒng)。它主要由顯示部分、通信總線和控制部分組成。其中，通信總線將控制部分和顯示部分連接成一個完整的控制系統(tǒng)。它的設(shè)計初衷為“危險分散、信息集中”，即將危險進(jìn)行分散控制，而對其進(jìn)行集中顯示和管理。（3）類型的確定。基于PLC技術(shù)的控制系統(tǒng)的選擇要從多個方面進(jìn)行論證和對比。代表著潮流與發(fā)展方向的FCS控制系統(tǒng)是在DCS控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它盡管不如DCS 控制系統(tǒng)成熟，但是其結(jié)構(gòu)簡單成本低、控制功能分散、工作靈活可靠，同時又具有互操作性等優(yōu)勢。所以，綜合看來FCS控制系統(tǒng)必將取代DCS控制系統(tǒng)。

三、電氣控制裝置設(shè)計舉例

（1）分析原理圖。對原理圖的分析主要包括主電路分析、控制電路分析、信號分析、連鎖分析和保護(hù)環(huán)節(jié)等幾個要點。在設(shè)計初期，要對其進(jìn)行解讀和辨認(rèn)。首先要認(rèn)清電路圖中的電動機(jī)、電氣設(shè)備等用電設(shè)備；其次要認(rèn)清主電路的控制電器和保護(hù)電器；最后還要根據(jù)需要對電源進(jìn)行檢查。（2）PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計與選擇。現(xiàn)以煤炭分裝器為例對基于PLC技術(shù)的控制系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計。分裝器主要由攔包機(jī)、導(dǎo)料擺板、氣動系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)等幾部分組成。其功能實現(xiàn)主要通過，在分料皮帶上安置多組光電感應(yīng)器來識別煤炭進(jìn)入分裝箱的情況，并由PLC控制系統(tǒng)對進(jìn)入分裝箱的距離進(jìn)行時間換算，然后在操作臺上利用軟件實現(xiàn)開關(guān)控制功能。該系統(tǒng)能夠?qū)Ψ盅b的重量進(jìn)行設(shè)定，在出現(xiàn)擁堵現(xiàn)象時可實現(xiàn)自動斷電，起到一定的自我保護(hù)作用。因此，在PLC選型上可選擇日本OMRON小型PLC控制器；在I/O點數(shù)設(shè)定上，可控制在輸入24，輸出16，共40點，選取60為宜。下面進(jìn)行相應(yīng)程序和回路的設(shè)計。（3）通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計。PLC通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計由通信網(wǎng)絡(luò)和控制網(wǎng)絡(luò)組成，共同完成控制任務(wù)。在底層或中層子網(wǎng)配置過程中，采用公司的專用協(xié)議；在高層子網(wǎng)配置過程中，采用通用協(xié)議；在各級子網(wǎng)的配置過程中，可采用3-4級構(gòu)成。在通信系統(tǒng)的選取中，主要以PLCRS422總線上位連接系統(tǒng)為主，可采取主從總線1：N的通信方式。最后對通信程序和人機(jī)界面監(jiān)控程序進(jìn)行設(shè)計。（4）接地設(shè)計。接地設(shè)計主要時為了提高系統(tǒng)的安全系數(shù)和抗干擾能力。但是在電路或系統(tǒng)的設(shè)計中任意接地，反而會導(dǎo)致工作不穩(wěn)定。對此，在設(shè)計過程中要進(jìn)行嚴(yán)格的討論和思考。在本例的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計中，由于是集中-分散式的控制系統(tǒng)，可以將控制電路板的OA與OD直接進(jìn)行短接，可有效地提高機(jī)體的阻抗，同時降低了振動對機(jī)器的影響。

通過上面的介紹、分析和設(shè)計舉例，對基于PLC技術(shù)的煤炭分裝機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行了簡要的設(shè)計。通過實際應(yīng)用，證明其在正常運營的過程中，安全穩(wěn)定性能良好，工作效率也有了明顯的提升，節(jié)省了大量的人力和物力。通過此設(shè)計實例，證明PLC技術(shù)在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用范圍與前景十分的廣闊。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]史國生．電氣控制與可編程控制器技術(shù)．化學(xué)工業(yè)出版社，2004，（2）：2～3

[2]郭麗霞．可編程控制器應(yīng)用技術(shù)．北京理工大學(xué)出版社，2009，

（7）：5～7