探討廠區(qū)安防報(bào)警系統(tǒng)中PLC自動(dòng)控制的運(yùn)用

王慧園

摘 要：隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC技術(shù)的發(fā)展速度越來越快。PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)在現(xiàn)今工業(yè)自動(dòng)化控制中成功取代了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：PLC自動(dòng)控制；存儲(chǔ)器；可編程控制器；操作技術(shù)

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.04.065

1 PLC自動(dòng)控制技術(shù)

PLC自動(dòng)控制裝置是一種基于工業(yè)生產(chǎn)的電子控制系統(tǒng)裝置，其主要功能是進(jìn)行編程控制，在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域主要用于數(shù)字運(yùn)算操作和電子系統(tǒng)化控制。通過電子計(jì)算機(jī)內(nèi)部對(duì)計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行編制與管控，利用計(jì)算器裝置內(nèi)部存儲(chǔ)器完成邏輯運(yùn)算、計(jì)數(shù)、順序運(yùn)算、算術(shù)運(yùn)算和計(jì)時(shí)指令等一系列操作，實(shí)現(xiàn)數(shù)字場(chǎng)景化模擬應(yīng)用，從而對(duì)我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)中的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行科學(xué)控制。PLC自動(dòng)控制在工業(yè)廠區(qū)安防報(bào)警系統(tǒng)中的作用十分明顯，其運(yùn)行過程主要分為三個(gè)不同的實(shí)施階段，分別是輸入采樣階段、執(zhí)行程序階段和輸出刷新的最終階段。這三個(gè)不同的執(zhí)行操作階段會(huì)進(jìn)行周期循環(huán)工作，需要可編程控制器來完成。可編程控制器完成了三個(gè)階段后才算完成一個(gè)掃描周期。在掃描過程中，PLC的運(yùn)行周期會(huì)隨著掃描速度的變化而變化。

1.1 輸入采樣階段

在輸入采樣階段，PLC控制裝置中全部的輸入狀態(tài)和輸入數(shù)據(jù)都遵循PLC的具體掃描順序和掃描方式進(jìn)行周期循環(huán)掃描。在PLC周期循環(huán)掃描過程中，所有的掃描數(shù)據(jù)與掃描狀態(tài)都會(huì)經(jīng)過PLC中的映像區(qū)單元格進(jìn)行存儲(chǔ)。當(dāng)PLC在完成第一個(gè)輸入采樣程序以后，就需要科學(xué)執(zhí)行用戶設(shè)置的程序，即所謂的“信息程序執(zhí)行階段”。此階段的主要任務(wù)是刷新和輸出信息樣本。隨著PLC控制裝置程序的執(zhí)行，映像區(qū)單元格所存儲(chǔ)的輸入數(shù)據(jù)和狀態(tài)在之后的程序執(zhí)行過程中會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變，但I(xiàn)/O中具體重要單元的傳輸數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀態(tài)并不會(huì)隨著程序執(zhí)行而發(fā)生變化。這種前后變化存在某種具體的時(shí)間間隔，只有準(zhǔn)確輸入PLC控制信號(hào)，才能保證程序控制器在執(zhí)行命令時(shí)存在一定的時(shí)間差。

1.2 執(zhí)行程序階段

在執(zhí)行程序階段，PLC在執(zhí)行用戶相應(yīng)的控制程序之前，首先需要從上而下對(duì)用戶的控制程序進(jìn)行掃描。在掃描用戶的控制程序時(shí)，掃描的順序和路線都需要按照預(yù)先設(shè)定好的程序掃描路線對(duì)控制程序進(jìn)行數(shù)據(jù)處理運(yùn)算。這種具體的掃描線路是由用戶程序中的各個(gè)觸點(diǎn)所形成，掃描按照從上到下、從左到右的固定掃描順序進(jìn)行。信息掃描完成之后，PLC需要按照一定的邏輯運(yùn)算計(jì)算數(shù)據(jù)運(yùn)算結(jié)果。按照最終的數(shù)據(jù)運(yùn)算結(jié)果，PLC邏輯線圈中的I/O映像區(qū)域和存儲(chǔ)區(qū)的狀態(tài)會(huì)不斷刷新，以檢驗(yàn)、核實(shí)程序指令的執(zhí)行是否正常。

1.3 輸出刷新階段

輸出刷新階段是PLC執(zhí)行指令的最終階段，也是十分重要的階段。當(dāng)控制器對(duì)用戶的程序指令掃描完成之后，就進(jìn)入了關(guān)鍵的PLC數(shù)據(jù)輸出刷新階段。PLC在刷新、輸出用戶數(shù)據(jù)指令時(shí)，其中的CPU會(huì)按照編程控制器I/O映像區(qū)域內(nèi)的相關(guān)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)狀態(tài)對(duì)輸出電路進(jìn)行不斷刷新、輸出。刷新時(shí)，CPU會(huì)受到輸出控制電路驅(qū)動(dòng)的作用。輸出控制電路驅(qū)動(dòng)外圍設(shè)備由于受到輸出控制的操控，最終完成用戶PLC中的警報(bào)指令。

上面重點(diǎn)分析了PLC在三個(gè)不同工作階段的運(yùn)作原理，下面對(duì)廠區(qū)安防報(bào)警系統(tǒng)中PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)展開分析。

2 PLC自動(dòng)控制的優(yōu)點(diǎn)

2.1 功耗低、質(zhì)量輕、體積小

一般來說，傳統(tǒng)的控制繼電器系統(tǒng)體積和質(zhì)量較大，并不符合現(xiàn)在科技發(fā)展的要求。而在此問題上，PLC的質(zhì)量較輕、體積較小，大大縮小了占地空間。

由于PLC用存儲(chǔ)邏輯過程代替了接線邏輯過程，因此大大減少了編程控制設(shè)備外圍的接線數(shù)量。這在一定程度上縮短了PLC控制系統(tǒng)的建設(shè)周期，使日常維護(hù)也變得非常容易。最為關(guān)鍵的是，PLC實(shí)現(xiàn)了同一設(shè)備利用數(shù)據(jù)程序控制整個(gè)工業(yè)廠房生產(chǎn)的目的。除此之外，PLC具有檢測(cè)硬件故障的監(jiān)測(cè)功能，一旦其操作運(yùn)行系統(tǒng)出現(xiàn)故障，系統(tǒng)就會(huì)立刻自動(dòng)報(bào)警。管理者通過警報(bào)就可以對(duì)PLC的器件故障進(jìn)行診斷。除了上述優(yōu)點(diǎn)外，PLC的能耗低、效率高，而且由于其體積較小，機(jī)械內(nèi)部安裝十分便捷，為我國(guó)機(jī)電一體化目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。

2.2 執(zhí)行指令時(shí)的抗干擾能力較強(qiáng)

與傳統(tǒng)的電子自動(dòng)化控制裝備相比，PLC控制裝置在執(zhí)行用戶指令時(shí)的抗干擾能力較強(qiáng)。其通過應(yīng)用現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中的信息化電路集成技術(shù)和生產(chǎn)工藝，提高了運(yùn)行可靠性。從外圍電路看，PLC控制裝置內(nèi)部的開關(guān)、電圈和控制系統(tǒng)更加精簡(jiǎn)。設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)，內(nèi)部一般都會(huì)安裝自我故障檢測(cè)的硬件設(shè)備裝置，當(dāng)廠房警報(bào)出現(xiàn)運(yùn)行故障時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)報(bào)警。所以，PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用保證了整個(gè)廠區(qū)警報(bào)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。

3 PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1 PLC自動(dòng)控制過程

PLC自動(dòng)控制過程主要是通過對(duì)PLC的內(nèi)部溫度、外部壓力、運(yùn)行電壓和電流等指標(biāo)的運(yùn)行監(jiān)測(cè)狀態(tài)進(jìn)行樣本分析，使廠區(qū)安防報(bào)警系統(tǒng)PLC自動(dòng)控制應(yīng)用裝置的一些運(yùn)行指標(biāo)能夠按照既定的參數(shù)順利運(yùn)行。開環(huán)控制和閉環(huán)控制就是這種控制的最具典型的應(yīng)用代表。

3.2 PLC順序控制過程

隨著信息化集成和智能化技術(shù)的快速發(fā)展，在廠區(qū)安防報(bào)警系統(tǒng)中，PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到順序控制領(lǐng)域，順利代替了傳統(tǒng)發(fā)展模式下的觸電控制形式。廠區(qū)安防報(bào)警系統(tǒng)中的PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)是通過一些最簡(jiǎn)單的執(zhí)行指令來有序地進(jìn)行順序控制。

3.3 運(yùn)動(dòng)控制

在運(yùn)動(dòng)控制模式中，PLC技術(shù)是按照機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律和PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)控制對(duì)象的具體屬性來實(shí)施運(yùn)動(dòng)控制的，因此，運(yùn)動(dòng)控制的位置移動(dòng)非常精確。

3.4 PLC數(shù)據(jù)處理

在廠區(qū)安防報(bào)警系統(tǒng)中，PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)是集數(shù)據(jù)運(yùn)算、操作、排序、傳送、轉(zhuǎn)換、分析、采集處理等為一體的自動(dòng)化控制裝置。

3.5 PLC信息控制

PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)可以對(duì)用戶的具體信息進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、處理和傳輸，系統(tǒng)內(nèi)部對(duì)收集到的信息進(jìn)行準(zhǔn)確分析，從而完成自動(dòng)化控制的運(yùn)行過程。當(dāng)前，隨著社會(huì)信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，廠區(qū)安防報(bào)警系統(tǒng)中的PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)也實(shí)現(xiàn)了智能化和集成化。

3.6 PLC遠(yuǎn)程控制

PLC遠(yuǎn)程控制充分發(fā)揮了互聯(lián)網(wǎng)的通信功能，有效實(shí)現(xiàn)了廠區(qū)警報(bào)系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制操作。通過連接計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程終端和控制傳輸，實(shí)現(xiàn)了廠區(qū)安防報(bào)警系統(tǒng)中PLC自動(dòng)化控制。

4 PLC自動(dòng)控制的注意事項(xiàng)

4.1 控制空氣濕度

PLC元器件的絕緣性能與空氣濕度有關(guān)，所以，要保證廠區(qū)安防報(bào)警系統(tǒng)中PLC自動(dòng)控制的正常運(yùn)行，外部環(huán)境的空氣濕度就不能超過85%.

4.2 避免受到電源的強(qiáng)烈干擾

通常情況下，PLC元器件使用的是電源額定值為200 V、頻率為50 Hz的交流電。這種電流對(duì)不良外部環(huán)境因素的抵御能力較好，廠房中一般的輔助性電源設(shè)備不需要達(dá)到這種標(biāo)準(zhǔn)。但在PLC運(yùn)行過程中，如果元器件受到電源的強(qiáng)烈干擾，就需要安裝屏蔽層來隔離PLC元器件中的變壓力，從而保證PLC電源中電流的正常輸出。

4.3 避免受到溫度的影響

PLC元器件的最佳運(yùn)行環(huán)境溫度為0～55 ℃，如果PLC元器件安裝在發(fā)熱量比較大的機(jī)器附近，那么一定要保證通風(fēng)良好，避免太陽光直射，并在PLC警報(bào)開關(guān)柜上安裝百葉窗或通風(fēng)設(shè)備。在我國(guó)北方地區(qū)，相關(guān)人員要在冬季做好PLC元器件的防寒工作。

4.4 避免受到震動(dòng)的影響

PLC還需要設(shè)有防震設(shè)備，并使PLC元器件在運(yùn)行時(shí)遠(yuǎn)離震動(dòng)裝置，特別要防范10～50 Hz的巨大頻率震動(dòng)，通過減振措施做好防御工作。

4.5 避免受到空氣的影響

PLC元器件對(duì)空氣質(zhì)量有嚴(yán)格的要求，運(yùn)行時(shí)，一定要避開多粉塵、強(qiáng)腐蝕和易燃易爆的外部工作環(huán)境。如果有條件，可以安裝空氣凈化器等設(shè)備。

5 結(jié)束語

隨著近年來工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，電子科技突飛猛進(jìn)。PLC自動(dòng)化控制裝置目前在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣，特別是在廠區(qū)安防報(bào)警系統(tǒng)中，PLC自動(dòng)控制的運(yùn)用受到了很大的重視。但同時(shí)人們也對(duì)PLC的技術(shù)操作提出了更高的要求，所以，我們要通過不斷完善PLC的應(yīng)用技術(shù)，為我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)造良好的條件。

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〔編輯：王霞〕