PLC技術(shù)在電機(jī)基本控制電路中的有效應(yīng)用

楊陽

（華北水利水電大學(xué) 電力學(xué)院，河南 鄭州450011）

伴隨著控制技術(shù)、微電子技術(shù)及信息技術(shù)的不斷發(fā)展，可編程邏輯控制器（PLC）技術(shù)也得到了飛速發(fā)展。該技術(shù)具有較高可靠性、較強(qiáng)擴(kuò)展性、較廣適用性及簡單使用等優(yōu)點(diǎn)，在各領(lǐng)域均得到了廣泛應(yīng)用。電機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)中具有重要作用，其安全運(yùn)行需要依靠相關(guān)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。長期以來，電機(jī)基本電路的控制采用傳統(tǒng)控制系統(tǒng)，由于包含有多種獨(dú)立元件，加上控制線路較為復(fù)雜，致使電機(jī)運(yùn)行的安全性較低，影響工業(yè)的正常生產(chǎn)。為此，應(yīng)用PLC技術(shù)能夠較好的解決這一問題，大大的提高電機(jī)運(yùn)行的安全性，確保工業(yè)安全生產(chǎn)。

1 PLC技術(shù)概述

PLC（ProgrammableLogicController，）即為可編程邏輯控制器，是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)。PLC包含了電源和中央處理單元（CPU）以及存儲(chǔ)器、輸入輸出接口電路和多種功能模塊等，是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，主要代替繼電器來實(shí)現(xiàn)邏輯控制[1]。其中中央處理器是PLC的核心，其主要任務(wù)是從編程器中鍵入用戶所需要的程序及數(shù)據(jù)，對其進(jìn)行發(fā)送及存儲(chǔ)，并通過輸入或輸出設(shè)備對現(xiàn)場的數(shù)據(jù)及狀態(tài)進(jìn)行接收，常用的中央處理器有單片微處理器及通用微處理器；存儲(chǔ)器包括用戶存儲(chǔ)器及系統(tǒng)存儲(chǔ)器，用戶存儲(chǔ)器用來存放根據(jù)具體任務(wù)編寫的PLC程序及用戶程序中的數(shù)值數(shù)據(jù)及狀態(tài)變量，系統(tǒng)存儲(chǔ)器則存放系統(tǒng)程序，用戶不能隨意更改；輸入或輸出接口分別接受及采集開關(guān)量輸入信號或模擬信號（傳感器、電位器及形成開關(guān)等）、連接被控對象中的各個(gè)執(zhí)行元件（電機(jī)、電磁閥等）。在不同的工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中PLC技術(shù)具有不同的優(yōu)勢和特征，從該技術(shù)的本身來說，其主要具有編程簡單、抗干擾能力強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)性以及安裝、設(shè)計(jì)、維護(hù)的方便性較傳統(tǒng)控制技術(shù)更好等優(yōu)勢，各模塊有運(yùn)行和故障指示裝置及自檢功能，在惡劣工業(yè)環(huán)境下能保持較穩(wěn)定性能穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，且便于維修，價(jià)格相對較低。

PLC技術(shù)是面向普通電氣工程技術(shù)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)的，因而使用的是非常容易掌握的梯形圖語言，梯形圖語言是在繼電器控制的表達(dá)方式基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，同時(shí)兼顧了工業(yè)企業(yè)員工在讀圖和微機(jī)應(yīng)用上的習(xí)慣，具有直觀易學(xué)的特點(diǎn)，只需簡單的培訓(xùn)就可基本掌握編程技術(shù)，節(jié)省了企業(yè)培訓(xùn)成本；對于環(huán)境惡劣地區(qū)，傳統(tǒng)技術(shù)下如果連續(xù)工作，容易出現(xiàn)故障時(shí)間，且修復(fù)時(shí)間較長。該技術(shù)可以適應(yīng)各種惡劣環(huán)境，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性；PLC型號各異，種類繁多，但是具有明顯的系列化和模塊化特征，同時(shí)具備各種軟件，因而用戶可以根據(jù)實(shí)際需要靈活組合，只需要在端子上接入需要的輸入和輸出信號；和傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)利用硬接線裝配比較，采用了微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，因而只需要對其中的相關(guān)接線端子進(jìn)行改動(dòng)，就可以滿足新的生產(chǎn)工藝的需要，具有更好的適應(yīng)性以及安裝、設(shè)計(jì)、維護(hù)的方便性。

2 電機(jī)基本控制電路中PLC技術(shù)的有效應(yīng)用

電機(jī)電路設(shè)計(jì)控制中PLC技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾方面：首先，過程控制。即是閉環(huán)控制量、壓力及溫度等控制，依靠編寫控制算法程序進(jìn)而實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，該控制在化工、鍋爐及熱處理中得到了有效應(yīng)用。其次，開關(guān)量控制。主要用于單臺及多集群流水線，如組合機(jī)床、印刷機(jī)等。最后，運(yùn)動(dòng)控制。即實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)或者圓周運(yùn)動(dòng)的相關(guān)控制。到目前為止，主要應(yīng)用在機(jī)械及機(jī)床等。運(yùn)動(dòng)控制又分為雙速電機(jī)的兩地控制、三相異步電動(dòng)機(jī)的控制中。

雙速電機(jī)的兩地控制：在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，大多要求機(jī)械設(shè)備輸出多種速度，常采用的辦法就是單速電動(dòng)機(jī)配上機(jī)械變速系統(tǒng)。如果對速度進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，則可采用多速交流電動(dòng)機(jī)。

三相異步電動(dòng)機(jī)的控制：在以往的電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路中，通常是利用對調(diào)接入電動(dòng)機(jī)的三相電源進(jìn)線中的任意兩根的方法來實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)，即利用二個(gè)接觸器來實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制，形成一個(gè)繼電器控制系統(tǒng)。而可編程序控制器(PLC)技術(shù)的使用的是與繼電器電路圖 箱底度較高的梯形圖語言。對以往的電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路來說，其中的繼電器電路圖是硬件電路圖。因此，在應(yīng)用可編程序控制器(PLC)技術(shù)的時(shí)候，實(shí)際的繼電器電路圖需要由PLC的外部接線圖和具體的梯形圖來予以代替。其具體設(shè)計(jì)如下：

將PLC假設(shè)為一個(gè)控制箱，利用分析繼電器電路圖的方法來分析基于PLC技術(shù)的控制系統(tǒng)。那么，整個(gè)控制箱的外部接線便可以用PLC的外部接線圖來表示。而具體的梯形圖則可以看做是整個(gè)控制箱的內(nèi)部“線路圖”，控制箱與外部世界聯(lián)系的“接口繼電器”便可以用梯形圖中的具體輸入位和輸出位來表示。

（1）輸入和輸出。首先，我們要確定PLC的輸入信號和輸出負(fù)載。基于PLC技術(shù)，交流接觸器和電磁閥 的線圈則位于PLC的輸出端，按鈕和操作、行程開關(guān)，以及接近開關(guān)等為PLC提供一定的數(shù)字量輸入信號。在PLC的內(nèi)部還有存儲(chǔ)器位和定時(shí)器，可以實(shí)現(xiàn)中間繼電器和時(shí)間繼電器的相關(guān)功，但與PLC的輸入、輸出位沒有關(guān)系。

（2）硬件組裝。在確定了PLC的輸入信號和輸出負(fù)載之后，還要對PLC的CPU模塊的具體型號進(jìn)行選擇，并選擇合適的各個(gè)模塊，例如電源模塊和數(shù)字量輸入、輸出模塊等。選擇完畢后，還要對硬件予以組態(tài)和安裝。

（3）PLC的外部接線圖。確定PLC各數(shù)字量輸入信號和輸出負(fù)載所對應(yīng)的輸入和輸出位的具體地址，畫出PLC的外部接線圖。此處需要注意對硬件予以適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)，因此需要實(shí)現(xiàn)輸出繼電器線圈的互鎖。

（4）得出梯形圖。根據(jù)所設(shè)計(jì)的設(shè)備的具體功能與需求畫出PLC梯形圖，然后進(jìn)行解析，就可以得到編程程序代碼。

3 結(jié)語

綜上所述，PLC的功能較為強(qiáng)大、完善，可實(shí)現(xiàn)靈活的組合，具有十分明顯的應(yīng)用優(yōu)勢。在電機(jī)基本控制電路設(shè)計(jì)中采用該技術(shù)，可顯著提高控制系統(tǒng)的可靠性，保障工業(yè)生產(chǎn)安全、高效運(yùn)行，最終提高工業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]王玉婷.電機(jī)基本控制電路中PLC 應(yīng)用及程序設(shè)計(jì)[J].中國科技縱橫，2013,(11):25-26.

[2]閆肅,諶海云,杜振華等.基于PLC 的直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化與儀器儀表,2013,(6):63-65.