企業電氣工程中可編程控制器的實踐研究

陳 峰

（閩江師范高等專科學校 機電工程系，福建 福州 350018）

在新經濟形式下，我國冶金企業電氣工程進入全新的發展階段，技術水平的發展推動管理水平的提高，為電氣工程智能化、現代化提供堅實有力的基礎。可編程控制器的應用能夠有效提升電氣工程控制系統的控制能力與穩定性，提高電氣設備運作能力，降低人力及資金成本，減少電氣設備超負荷運轉及停機問題的發生，以此發揮電氣設備在電力生產方面的促進作用。

1 冶金企業電氣工程可編程控制器系統調試與設計

1.1 可編程控制器設計原則

電氣工程中可編程控制器應秉承以下設計原則，才能有效地發揮控制器的實踐應用能力。首先是滿足要求。可編程采用可進行編程的儲存器，用于存儲程序執行順序控制、邏輯運算、計數、定時及算術等指令，并通過模擬或數字式輸出/輸入控制諸多類型的機械生產。因而可編程控制器是面向于工業生產、汽車制造及實時控制的微型計算機。因此在設計過程中，應以滿足受控工業設備及設施的生產及運轉要求。其次是經濟實用性，由于可編程控制器工作環境復雜，損壞率及更換率極高，為此在滿足電氣設備控制需求的前提下，應選擇性價比高的硬件配置，以此降低維護、使用及設計成本。再次是安全可靠。最后是便于拓展，控制器設計應保障在特定時期內的先進性，并隨著生產工藝的變化及需求，進行控制功能的拓展。

1.2 冶金企業電氣設備可編程控制器設計步驟

可編程控制系統設計需要結合受控電氣設備生產流程、環節、運轉功率，以達到充分發揮控制器對生產工藝控制的作用。在控制器系統設計中，應遵循以下步驟：首先明確受控系統結構，確定系統設計方案。設計者應在系統設計初始階段全面收集各項資料，與受控系統負責人進行充分的溝通，結合實際生產環節及需求，把握好系統設計的每個環節，從而解決控制器實際中存在的多種問題。其次，明確控制器的硬件配置與型號。在模塊式控制器的設計中，應明確基板或框架的型號，從而篩選出模塊的型號。而在對整體式控制器的設計中，應明確擴展單元與基本單元的型號。再次是軟件設計。在明確受控程序結構的前提下，將已繪出狀態轉移圖及流程圖轉變為梯形程序。

2 可編程控制器組態安裝與選擇

2.1 可編程控制器組態的選擇

可編程控制器組態選擇分為控制器單機系統、集中操控系統、集散操控系統、網絡操控系統及冗余操控系統。首先是單機系統。即利用一臺控制器控制一臺機組。在受控設備輸出/輸入點數較少時，應采取該類控制系統。其次是集中操控系統。當受控設備空間位置較近、生產運作環節具有緊密聯系時，可用一臺控制器對其進行控制，以此達到綜合控制的目的。再次是集散操控系統。即由上位計算機（處于云端的可編程控制器）控制多臺可編程控制器，且每臺控制器均控制一臺電氣設備。在冶金企業實際操作中，各控制器以通訊數據形式進行連鎖、發令或響應。該系統適用于多臺受控電氣設備組成的聯合生產線。當部分控制器損害后，其余控制器能發揮替代作用，保障工業生產的持續運行。然后是網絡操控系統。該系統可用于控制大規模電氣設備設施。最后是冗余操控系統。該系統采用一個CPU模塊作為系統控制模塊，并參與到對電氣設備的控制中，采用三塊或四塊cup模塊則作為備用組態。當控制主系統的cup模塊故障后，能夠通過熱備裝置，實現對故障CPU的切換，保障系統的穩定性及可靠性。

2.2 可編程控制器的維護與安裝

雖然可編程控制器穩定性及安全性較高，然而由于冶金企業工業生產環境復雜、控制器運轉期限較長，極易出現系統或硬件損壞及故障的情況。因而為保障控制器系統長期正常地運轉，在控制器安裝前應做到對控制器安全、牢靠及正確地操作。首先控制器在連接基礎元件及設備安裝時應考慮控制系統的整體布局，不僅要滿足控制器運轉的需求，更應確保在安裝流程的規范性。設計者及相關負責人應全面考察生產現場的溫度、濕度及灰塵濃度等因素，規避環境惡劣，易對控制器造成損傷的場所，以此保障控制器硬件設備的安全。在安裝環節中，應以設備調試的方式，檢測控制器安裝正確與否。此外，在注意控制器安裝環境的防塵、防潮、防震、防腐、電磁防護等工作的前提下，應注意控制器系統與計算機系統的電磁兼容性。系統兼容性差，將極大降低控制器系統的穩定性，不利于對受控電氣部件的控制管理工作。因而，在控制器安裝后期，設計者應時刻與用戶保持聯系，一旦出現兼容性問題，設計者應積極通過現場調試，系統重組等方式解決兼容問題。并對系統兼容性問題進行及時記錄，以便為后續維修工作奠定基礎。

3 冶金企業電氣設備可編程控制器在工業領域中的應用

對可編程控制器的結構及功能進行分析，該控制器屬于通用且全新的電氣設備控制裝置，是將微型計算機作為內核，通過接收云終端計算機指令，實現對受控電氣設備生產環節控制的目的。在工業生產活動中，計算機通過接收輸入口數據，對存儲器內部數據實施處理，并分解出多條控制指令，傳輸到可編程控制器內部的傳感器中，隨后對控制指令再次進行信息處理，通過對存儲器內部過往指令呈現的對照，對程序進行鑒別，從而由數據輸出口輸出，達到控制外部電氣設備的目的。可以說控制器是通過諸多應用程序對生產環節中存在的特殊狀況及實踐進行及時地控制及處理。整個環節不僅包括汽車轉向泵的組裝工作，更包含對位移、壓力等參數的控制，對技術人員要求較高。然而在可編程控制器應用后，能在有效完成對轉向泵組裝及測試工作的同時，極大地降低汽車生產企業的人力物力成本，促成企業經濟效益的提升。而在汽車自動噴漆環節中，可編程控制器能夠準確檢測汽車部件形狀及位置，保障汽車噴漆的效率及質量，實現在節約油漆成本的同時，完成對汽車部件、外殼、框架噴漆的目的。

4 結語

冶金企業電氣設備可編程控制器在各領域生產制造環節中發揮著不可替代的作用，是工業現代化、智能化、自動化的基礎。在電氣工程領域，可編程控制器應根據不同工業領域的需求進行及時的調整及設計，充分發揮可編程控制器自動化控制的作用，以此推進工業制造及生產質量的提升，促進我國工業現代化的進程。為我國社會市場經濟的發展，提供全新的驅動力。