PLC在通風機自動化變頻中的應用

劉學軍 孫廣虎

【摘 要】PLC是一種能進行數字運算和操縱的技術，它的組成模塊有計算機技術、自控技術、通信技術等，它不僅操作簡單，抗干擾能力強，而且功能豐富。隨著 PLC技術的逐漸完善和普遍應用， PLC技術的發展與工業自動化的發展愈發密不可分，對PLC技術進行更加深入的研討，對工業自動化發展有著十分重要的意義。

【Abstract】PLC is a kind of technology that can carry out digital operation and manipulation. Its components include computer technology， automatic control technology， communication technology， and so on. It is not only simple to operate， has strong anti-interference ability， but also rich in functions. With the gradual improvement and widespread application of PLC technology， the development of PLC technology and the development of industrial automation are increasingly inseparable. Making a more in-depth discussion on the PLC technology is of great significance to the development of industrial automation.

【關鍵詞】PLC；通風機；自動化變頻；應用

【Keywords】 PLC； ventilator； automatic frequency conversion； application

【中圖分類號】TP342 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2019）02-0186-02

1 引言

鋼鐵作為人類生產生活使用最為廣泛的金屬材料，其延展性高，導熱性好，且資源豐富，成本較低，號稱工業的糧食，適用于大范圍的生產，在社會生產生活的各個部分都有十分普遍的應用，是一項必不可少的根本工業品。鋼鐵工業是一項十分重要的基礎部門，是發展經濟與國防建設的物質基礎，是我國國民經濟技術改造必不可少的條件。同時，鋼鐵工業的發展其他工業部門的發展有著十分密切的關系，這就奠定了鋼鐵工業的重要地位，許多國家都把鋼鐵工業的發展放在十分重要的位置，且協調其發展與各其他經濟部門的發展，維持著健康的比重關系。而在當今的鋼鐵行業中， PLC是其中的一種具有代表性的自動化技術，由于 PLC可以自動編程，所以可以在現實的生產中，對應鋼鐵冶煉的需求，研發可以自動化的程序，從而使生產鋼鐵時能做到有自動編程，從而達到可以自動化生產鋼鐵的水平。在冶金過程中，其也直接關聯到鋼鐵生產是否安全。

2 PLC概述

PLC，一般指可編程邏輯控制器，是特地為在工業條件下使用而研發的能進行數字運算操作的電子系統。它使用的存儲器是可編程的，能夠在其內部存儲中執行運算、控制、定時、計數等相關操作的指示，利用數字或模擬的輸入輸出來操控各個類型的機器設備或生產過程。

簡單來說，PLC就像人類的大腦一樣，可以與電腦的CPU相提并論。有了PLC技術，人們就能“自由自在 ”地操控所要控制的機器，不用再像以前一樣采用繼電器控制——若想實現某個功能就得不停地改換線路， 極不方便，且極易出錯，特別是用在大型控制上，既浪費時間，效果又差[1]。PLC主要靠內部的邏輯改變進而控制外部設備，這一過程當然也離不開繼電器作用的發揮，總得來說，其大大降低了改線幾率，節約了成本[2]。

新產品的誕生基本都是為了方便人們的生活， PLC的產生就源于美國工業發展對生產技術的要求，1960年后，美國一公司在對工廠的生產線進行修整時發覺，要對一些電器的控制系統進行修改是很困難的，其占地面積大、噪聲也不小、維護起來更是不方便，甚至連可靠性都不佳。于是在1969年，誕生了第一臺可編程控制器，隨后立刻就在該公司進行試用，結果效果十分顯著。后來各國也爭先恐后地研發可編程控制器，我國自然也不例外。1974年，我國開始研制可編程控制器； 1977年，我國在工業應用領域推廣PLC。 起初只是想替代機械開關這一裝置。 然而，自從1968年以來，PLC的功能就漸漸地取代了繼電器控制板，如今的PLC還有更多的功能，其現在不僅用于單一的過程控制而且已經推廣到整個系統的操縱和監測。 20世紀70年代初出現了微處理器，人們很快將二者結合起來，使其又增添了其他如運算、數據傳送等功能，實現了一個具有計算機特點的工業控制設備。

當前，PLC在世界上已普遍應用于輕工業、重工業、環保、文化娛樂等各個行業。 使用情況有如下幾類：

第一，模擬量控制。工業生產的過程中，有許多變量，如氣溫、壓力、速度等，因此就需要進行預先模擬。為了處理這些變量，就要實現虛擬量和真實量之間的互相轉換。所以PLC設備就會帶有相應的轉換模塊，使其可用于模擬控制。

第二，運動控制。利用PLC技術，可以進行圓周或直線運動的操控。它起初被用來進行開關I/O部分連接位置的傳感和執行，如今被用在專門的運動控制部分。只要能使用PLC的控制功能，大都也能使用運動控制的功能，該控制功能如今普遍用在各類機器、升降機、機床等場景。

第三，過程控制。過程控制是指對氣溫、壓力、速度等虛擬變量的控制。作為一臺真正具有計算機特點的工業控制設備，PLC能依靠編程各式各樣的控制算法程序，達到閉環控制的結果。一般的閉環控制使用較多的是PID調節方法。較大的PLC都以PID為組成部分，現今許多微型PLC控制器也已經有了此部分。 PID處理一般是運行專用的PID子程序。這一作用在冶金、化工等工業場景有非常普遍的使用。

第四，數據處理。目前的PLC控制器具有數學計算（矩陣、函數、邏輯等）、數據的傳送、轉換，進行位操作等， 可以完成數據的采集、分析及處理。這些數據可以通過與存于存儲器中的參考值進行比較來完成相應的控制操縱，也可以傳送到別的智能設備上，抑或將它們打印制成表格。一般只有大型控制系統會需要數據處理這一功能，如石油化工企業的大型裝置控制系統；還有一些過程控制，如造紙、食品工業中的控制系統。

第五，通信及聯網。PLC通信包括PLC內部的相互通信及PLC與其他智能裝置間的通信。隨著計算機技術的日益成熟，其控制功能也越發強大，工廠自動化也隨之迅猛發展，各PLC控制器的廠商都非常看重PLC的通信功能，爭相發布各自的網絡系統。最近出產的PLC控制器都有通信的接口，使通信十分便利。

3 通風機自動化變頻

通風機的工作原理與透平壓縮機基本相同，只是由于氣體流速較低，壓力變化不大，一般不需要考慮氣體比容的變化，即把氣體作為不可壓縮流體處理；因此，需要人為輸入機械能來提高氣體的壓力并排送氣體。當代的通風機普遍用于建筑、冶金等工程的通風、排塵和冷卻，也可用于家用及空氣調節，還有農作五谷的烘干和選送等。

變頻器（Variable-frequency Drive，VFD）是一種電力控制裝置，它應用了變頻技術與微電子技術，它可以改變電機工作的交流電源頻率，以此來控制交流電動機。變頻器靠自身IGBT的連接斷開來調節輸出電源的電壓和頻率，根據電機的現實需求來供給其所需的電源電壓，進而實現節約能源、調節速度的目的，另外，變頻器還有眾多的保障功能，如常見的過載保護等，而且它是自動控制的，只需要事先設置好參數即可。

通過PLC技術能達到通風機等各設備的自動化，從而有利于大幅度降低工作過程中存在的風險，人們僅需要對數據進行分析，就可以實現對各設備的控制，而某些原本需要操控的工作，如在加熱過程中加入其他溶劑等，現在可直接實現自動化。同時，該技術還可以集中控制和監測通風機及其設備，達到多種功能一鍵操作和通風機房的無人值守，促進相關產業的快速、高效發展。

4 PLC技術在通風機自動化變頻中的應用

在通風機中應用PLC技術，已經實現了自動化變頻，通過提前編好的代碼，進行控制和操作，指導通風機的正常切換和故障的快速識別以及解決[3]；同時還能進行數據分析和測試，自行建立數據庫，制出直觀曲線，當有故障發生時，即利用已有數據進行分析判斷，對毀滅性的問題事先發出警報，進行操控，確保通風機的運行更加安全可靠。 將PLC技術應用于鋼鐵行業，不單能更好地調節各個過程的速度，使之能更有效地保障多進程的機械速度，而且機械控制又可以更好地提供一個安全有效的方式模擬，可以更加有利地促進鋼鐵工業的安全生產，所以在冶金工業中，PLC控制是不可或缺的。

5 結語

PLC在通風機自動化變頻中的應用表明了我們正在向以代碼作為“腦袋”的人工智能時代邁進，將通過PLC等其他相關技術編寫的代碼，應用于相關設備，有利于實現機械自動化，保障人們的生活水平，可以說是在工業自動化道路上邁出了一大步，提高了生產效率以及現代化管理水平，帶來了良好的社會效益。

【參考文獻】

【1】廖常初.PLC基礎應用[M].北京：機械工業出版社，2003.

【2】廖常初.西門子工業通信網絡組態編程與故障診斷[M].北京：機械工業出版社.2009.

【3】張林明.自動化技術在鋼鐵冶金行業的應用及未來發展[J].技術應用，2017（10）：22.