PLC技術(shù)在電氣設(shè)備自動化控制中的應用

倪駿程

(南京技師學院，江蘇南京，210000)

0 引言

當前，PLC技術(shù)已經(jīng)被應用于各個行業(yè)當中。PLC即可編程控制器。PLC基于計算機，通過計算機指令實現(xiàn)對設(shè)備的控制。在電氣設(shè)備自動化控制中應用PLC技術(shù)，可有效減少電氣設(shè)備的損耗，延長其使用壽命；也可對其控制流程進行優(yōu)化，促進其穩(wěn)定運行。因此，研究PLC技術(shù)在電氣設(shè)備中的應用，具有十分重要的現(xiàn)實意義。

1 PLC技術(shù)的特點

PLC技術(shù)的特點如下：其一，可提高電氣設(shè)備運行效率。前文提到，PLC基于計算機，通過計算機指令實現(xiàn)對電氣設(shè)備的控制。因此，PLC技術(shù)包含了網(wǎng)絡計算機技術(shù)。除此之外，也包含了一體化控制技術(shù)。PLC技術(shù)不僅可以有效減少不必要時間的消耗，也可減少能源的損耗，還可提高設(shè)備的利用率。而且，PLC控制系統(tǒng)操作界面即方便又快捷。這對提高電氣設(shè)備運行效率有著重要的促進作用。其二，可適用于多種電氣設(shè)備。PLC技術(shù)的功能呈現(xiàn)出多樣化。這與當前電氣設(shè)備類型的多樣化相適應。因此，PLC技術(shù)可適用于多種電氣設(shè)備。而且，PLC 技術(shù)可對電氣設(shè)備的運行過程進行優(yōu)化，可滿足當前社會對于電氣設(shè)備的需求。其三，可彌補傳統(tǒng)控制的不足。基于傳統(tǒng)控制模式的電氣設(shè)備具有運營生產(chǎn)效率低、操作繁瑣而且使用不便的特點，不適應與現(xiàn)代社會的發(fā)展。而基于PLC技術(shù)的電氣設(shè)備可彌補這些不足之處，從而可促進電氣設(shè)備的發(fā)展。

2 PLC技術(shù)在電氣設(shè)備自動化控制中的應用

■2.1 順序控制

順序控制指電氣設(shè)備的各個執(zhí)行機構(gòu)在輸入信號的作用下按照一定先后順序自動而有序地進行操作。在實際運行過程中，隨著使用時間的持續(xù)，大多數(shù)電氣設(shè)備的能耗會增加。這樣造成的結(jié)果就是，經(jīng)濟效益受到損害。為了減少或者避免這種情況的發(fā)生，就要在電氣設(shè)備自動化控制系統(tǒng)中應用PLC技術(shù)進行順序控制。利用PLC技術(shù)控制開關(guān)量來實現(xiàn)對電氣設(shè)備各個機構(gòu)操作順序的控制；以模塊的形式實現(xiàn)對電氣設(shè)備各個執(zhí)行機構(gòu)的單獨控制，從而有效避免因為某機構(gòu)出現(xiàn)問題而導致整個設(shè)備運行出現(xiàn)問題。例如，可利用PLC技術(shù)實現(xiàn)對三相電動機的順序控制。此順序控制的特點是：電動機M2的控制電路先與接觸器KM1的線圈并接后再與KM1的自鎖觸頭串接，這樣就保證了電動機M1啟動后、M2才能啟動的順序控制要求。其工作原理是：合上電源Q→按下按鈕SB2→線圈KM1得電→KM1自鎖觸點閉合自鎖、KM1主觸點閉合→電機M1啟動連續(xù)運轉(zhuǎn)→再按下SB4→KM2線圈得電→KM2自鎖觸點閉合自鎖、KM2主觸點閉合→電機M2啟動連續(xù)運轉(zhuǎn)；按下SB1→線圈KM1失電→KM1主觸點斷開→電機M1停止轉(zhuǎn)動；按下SB3→線圈KM2失電→KM2主觸點斷開→電機M2停止轉(zhuǎn)動。

■2.2 開關(guān)控制

開關(guān)控制指通過控制繼電器的接通與關(guān)斷的值（即1和0）來實現(xiàn)對電氣設(shè)備的控制。在傳統(tǒng)控制模式中，開關(guān)量控制的使用最為廣泛。在實際控制過程中，開關(guān)量控制方式還存在一些不足，如穩(wěn)定性較差、敏感性強等。這些問題使得電氣設(shè)備的運行受到了一定程度的影響。而在電氣設(shè)備自動化控制系統(tǒng)中應用PLC技術(shù)，即可保障電氣設(shè)備自動化控制的質(zhì)量，也可有效降低設(shè)備運行事故的發(fā)生頻率，從而提高設(shè)備的使用率。例如，可使用PLC技術(shù)實現(xiàn)對運輸車的控制，如圖1所示。其中，X007、X010-X013分別為五個站點的行程開關(guān)；X002-X006分別為五個站點的呼叫按鈕開關(guān)；X001、X002分別對應于啟動按鈕開關(guān)與停止按鈕開關(guān)；Y001為電機的反轉(zhuǎn)繼電器，控制運輸小車的左行；Y001為電機的正轉(zhuǎn)繼電器，控制小車的右行。通過計算機指令控制內(nèi)部繼電器的通斷，實現(xiàn)運輸小車的左行或者右行。在此過程中，PLC對整個控制系統(tǒng)進行調(diào)整，保證指令的順序進行，從而達到提高運行效率的目的。

■2.3 閉環(huán)控制

閉環(huán)控制指作為被控制對象的輸出以某種形式返回到作為控制的輸入，并影響輸入的一種控制關(guān)系。PLC通過調(diào)節(jié)電機設(shè)備的轉(zhuǎn)速、調(diào)節(jié)電子等實現(xiàn)對電機設(shè)備的控制。例如，可應用PLC 技術(shù)實現(xiàn)對伺服電機的控制。作為被控對象的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速受信號電壓控制。當信號電壓的大小與極性發(fā)生改變時，電機的轉(zhuǎn)動速度與方向也跟著變化。PLC控制控制伺服電機不是直接控制的。而是PLC發(fā)出可調(diào)的脈沖或者控制信號控制伺服驅(qū)動器來驅(qū)動伺服電機。再如，可應用PLC實現(xiàn)對動力泵的控制。當動力泵的啟動開關(guān)開啟后，PLC就會分析其運行時間的長短。通過對其運行的具體分析，選擇合適的控制方式，并控制電機的運行狀態(tài)。在PLC進行閉環(huán)控制過程中，其對電機設(shè)備運行的分析速度更快。而其分析結(jié)果也具有較高的準確性。因此，在實際運營生產(chǎn)過程中，可將PLC技術(shù)應用于電機設(shè)備自動化控制當中，必要時，將其與傳統(tǒng)控制方式相結(jié)合，以實現(xiàn)電機設(shè)備生產(chǎn)運營效率的提高。

圖1 運輸小車PLC外部接線圖

圖2

■2.4 運動控制

運動控制指對電氣設(shè)備各機構(gòu)速度、位置的實時控制，使之按照規(guī)定好的運動軌跡以及設(shè)定好的運動參數(shù)進行運動。運動控制系統(tǒng)的控制對象為電動機，其控制核心為單片機、PLC等，其執(zhí)行機構(gòu)為電力電子功率變換裝置。基于PLC的運動控制系統(tǒng)，主要實現(xiàn)對設(shè)備運動的精準位置控制、速度控制、轉(zhuǎn)矩或者力的控制。其具有可靠、編程簡單的特點。例如，可應用PLC技術(shù)實現(xiàn)三相異步電機的正反轉(zhuǎn)，其控制電路圖如圖2所示，其控制接線圖與梯形圖如圖3所示。

圖3 三相異步電機正反轉(zhuǎn)控制接線圖與梯形圖

3 結(jié)語

從以上分析中，我們可得，PLC技術(shù)具有提高電機設(shè)備運行效率、適應于多種電機設(shè)備、可彌補傳統(tǒng)控制的不足等特點。通過對電機設(shè)備的順序控制、開關(guān)控制、閉環(huán)控制以及運動控制等，將PLC技術(shù)應用于電機設(shè)備自動控制系統(tǒng)中。在實際的應用過程中，可在控制環(huán)節(jié)中融入計算機網(wǎng)絡技術(shù)。這樣，不僅可以有效提高電機設(shè)備的運行效率，也可保障電機的生產(chǎn)運營效率。