PLC技術在起重機械電氣控制系統中的應用分析

白宇

(六安市特種設備監督檢驗中心,安徽六安 237000)

PLC技術在起重機械電氣控制系統中的應用分析

白宇

(六安市特種設備監督檢驗中心,安徽六安 237000)

隨著科學技術的不斷發展,PLC技術在我國各個機械領域中的應用也越來越廣泛,尤其各類新型起重機械普遍使用PLC來實現控制,以提高效率和降低故障。本文著重對PLC技術在起重機械電氣控制系統中的應用進行了研究分析,研究了PLC技術的發展現狀和前景,并對PLC技術在起重機械中的控制技術類型和電氣控制裝置的設計進行了仔細地研究。

PLC技術 起重機械 電氣控制系統 應用

近些年來，人類在科學技術的領域中不斷取得成功和進步，同時也帶動了機電一體化技術的不斷發展，而在自動化的領域中占據著重要地位的PLC技術也逐漸受到人們更多地重視，被應用到更加廣泛的領域當中。PLC全稱為可編程邏輯控制器，因為在現今的起重機械中大量應用，使得機械自動化達到較高的水平。隨著總線技術在上世紀中后期的興起，經過不斷地研究與發展，PLC技術的優勢也被越來越多的人們發掘出來，PLC具有控制手段靈活、編程語言簡單等很多方面的優勢，PLC已經成為起重機械設計的重要控制系統和組成部分。

1 起重機械電氣控制概述

1.1 研究現狀

計算機技術的興起與發展，使其在很多重要的領域都起著十分重要的作用，尤其是在工業的領域當中，計算機的控制技術更是推動了工業生產的發展，工業控制計算機也隨之產生，促進了其在產品、技術以及各種應用方面的快速發展，自動化技術在九十年代之后又迎來了第三次的極大的飛躍。第一次的技術飛躍是模擬信號主導的電子裝置和自動化儀表盤的技術飛躍，其主要的技術基礎是微電子技術，第二次的技術飛躍的控制系統是以計算機的高速運轉為主的I/O功能模版主導的，而以現場總線技術的出現與發展為主要標志的第三次技術飛躍，其控制系統將現代的計算機、通信和控制技術合成作為技術控制的主導，這些技術的大量應用使得起重機械在操作、安全等起了重要的作用。

隨著上述控制系統的不斷發展與更新，推動了先進的可編程控制器(PLC)技術的產生，PLC技術最初是在七十年代產生的，首先被應用到了汽車的生產過程中，一直到九十年代開始，PLC技術的控制效用、運算以及處理速度等各個方面也在朝著商品化的方向發展，逐漸的形成了電氣-儀表-計算機控制一體化的發展趨勢。到今天為止，各個行業中的批量生產以及連續生產都在應用將PLC作為基礎的PID回路控制，除此之外，以PLC技術為基礎的DCS控制系統也具有較大的發展潛力，已在一些領域中被大量應用，尤其是在起重機械等大型設備特定的作業環境，有著大范圍的應用。

1.2 發展前景

現如今，FCS控制系統在進行工作的過程中，也大量的運用到了PLC技術，這種最新的先進控制系統具有較大的優勢，不單單對DCS的專用通信網絡限制進行了突破，除此之外，將其結構調整成行星的全分布式，將其全部的控制功能安置在整個現場，因此，數字化、分散化以及開放化將會成為控制系統在將來的發展的整體趨勢和特點，與此同時，它還支撐著整個工廠的數字通信網絡，在控制設備和生產現場之間起著橋梁的溝通作用。縱觀PLC技術的發展趨勢我們可以看出，以PLC技術為基礎的控制系統將遠遠超過于一個基層系統的功能，它是一種全新的控制系統，具有開放式和新型全分布式的優勢，更是一種具有較強綜合性的技術，將數字通訊、控制、智能傳感以及計算機等作為其主要的內容，其在自動化技術的發展中，無論是在設備，還是自動化系統結構方面，都將成為最炙手可熱的先進技術。

2 控制技術類型

2.1 集散型控制系統——DCS

DCS控制系統的主要功能就是對危險性進行分散控制、分級管理和集中操作，它以計算機技術、通訊技術和控制技術為基礎，將工廠的現場監測站以及控制站等組成的生產部門，利用一些專門的網絡進行連接，并作為部門的綜合控制系統，進行集中操作和分散控制等工作。組成DCS控制系統的三大要素分別是：通信總線、顯示部分以及控制部分，其中，控制部分和顯示部分之間由通信總線進行連接，三者相連就形成了一個完整的控制系統。其在設計之初的目的就是將各種信息集中起來進行管理，對危險進行分散。現代的DCS控制系統就是將信息集中起來進行統一的管理，進而合理優化生產過程中用戶的管理和調度。

2.2 現場總線型控制系統——FCS

FCS控制系統就是將多分支結構、雙向傳輸以及數字式等自動化系統中的信息與智能化的現場設備連接起來的通信網絡，可以同時支持總線式、多節點以及雙向的全數字化通訊。其主要組成部分包括：現場環境、各個控制節點以及最底層的infranet控制網，這幾種要素結合在一起就是一個整體的全分布式控制體系結構，這種控制系統在當今社會的工業領域中已經得到越來越多的重視和應用，具有較強的優勢和較大的發展潛力。

2.3 確定類型

以PLC技術作為基礎的控制系統在進行對比時，一定要從多方面考慮，多角度進行論證，而在對比的各方面之中，對于控制系統的類型的對比才是最根本的。FCS的發展是以DCS控制系統為基礎的，是DCS控制系統的一種發展與延伸，雖然FCS控制系統發展的成熟程度尚不如DCS，但是相對于DCS來說，FCS具有可靠性高、靈活性好、控制功能分散、結構簡單以及成本較低等多個方面的優勢，除此之外，FCS還具有較強的互操作性，這樣看來，我們可以認為，在將來的發展和應用中，DCS必定會被FCS控制系統所取代。

3 一種電氣控制裝置設計

3.1 原理圖

按照控制系統在規模以及結構等方面的不同，其結構的原理圖也會有各種各樣的形式。在設計開始的時候要對其進行仔細地辨認和解讀，首先要對電氣設備和電動機等用電設備進行辨認，然后認清主電路的保護電器和控制電器，此外，如有需要還要檢查電源的狀態。原理圖的幾大要分別是：分析主電路、分析控制電路、分析信號、分析連鎖以及保護環節。

3.2 監測層

監測層是整個控制系統中最主要的控制層，通過觸摸屏、PPC工業計算機以及高速的以太網等設備完成，對機械設備的電壓、溫度、預警提示、原料、動力以及系統工作狀態等多方面的信息的檢測要通過對信號的采集和對系統中各個部分的分工來完成，這樣才能確保整個控制系統的正常運行和環境的安全。與此同時，還有同時對控制系統中的各個子系統的工作狀態進行檢測，并將檢測出來的每項參數直接顯示在屏幕中，對于預測中可能會出現的各種問題和故障發出警報，并作出有效地反饋，進而調整儀器和設備。對各項數據進行實時的記錄，并將數據進行存儲和打印，以文件資料的形式呈現出來，方便以后的查閱和檢測工作。

3.3 通信網絡設計

通信網絡的設計在整個PLC控制系統的設計中是不可或缺的，由控制網絡和通信網絡兩部分共同進行控制任務的執行，在對每一級的子網進行配置時，可以選用3-4級的構成，將公司專用的協議運用到中層或者底層的子網中，通用協議用于高層的子網，通信方式要用主從總線1：N的方式。

3.4 接地設計

接地設計的主要功能就是防止危險的發生，提高整個控制系統的安全性能和抗干擾能力，但是如果任意將系統或者電路進行接地，則會對系統的工作造成不良影響，因此，一定要進行謹慎的思考和研究。

4 結論

隨著當今社會科學技術的不斷發展與進步，各種先進的技術層出不窮，PLC技術的興起和應用對起重機械的電氣控制系統起到了十分重要的作用，提高了系統工作的安全性和效率性，極大地促進了工業技術的發展，為解決起重機械的電氣控制系統中的問題提供了可靠的技術支持。

[1]王巖.PLC技術在機械電氣控制裝置中的應用分析[期刊論文]. 硅谷,2014(7).

[2]石寶德.PLC技術在機械電氣控制裝置中的應用[期刊論文].湖南農機,2011(11).

[3]王亮.PLC技術在機械電氣控制裝置中的應用探討 [期刊論文].中國機械,2014(10).

白宇(1984.06.08—),男,回族,安徽省六安市金安區,本科,助理工程師,檢驗員,起重機械的技術檢驗,機械電氣原理應用。