PLC在電力拖動一體化中的應(yīng)用探討

江齊峰

（亳州工業(yè)學(xué)校，安徽亳州，236800）

在PLC未應(yīng)用到電力拖動的設(shè)備中，電力拖動要依靠接觸器、繼電器來控制，但隨著PLC應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展和普及，相比傳統(tǒng)的控制方式，傳統(tǒng)的控制方式已經(jīng)跟不上時代的發(fā)展，也無法滿足生產(chǎn)的需求。將PLC運用到電力拖動系統(tǒng)中當(dāng)控制單元，可顯著提高設(shè)備的自動化水平，而現(xiàn)在PLC的中央處理器技術(shù)和通信技術(shù)融合在一起，在設(shè)備中的應(yīng)用效果顯著提升。電力拖動一體化的技術(shù)革新，也意味著我國科技水平的革新、發(fā)展。

1 PLC及電力拖動一體化簡介

1.1 PLC發(fā)展現(xiàn)狀

我國早在30多年前就開始了對PLC的應(yīng)用，主要應(yīng)用在自動化生產(chǎn)線、冶金、人工智能、電力等方面的設(shè)備系統(tǒng)中，隨著越來越多的企業(yè)、個人對PLC的認(rèn)可和配備，生產(chǎn)PLC的廠家也隨之多了起來，多家競爭的一個結(jié)果就是導(dǎo)致產(chǎn)品降價，而降價后的PLC產(chǎn)品得到了更多企業(yè)、個人的認(rèn)可，使之得以應(yīng)用在更多的設(shè)備中。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，許多機(jī)械加工企業(yè)對機(jī)械智能化生產(chǎn)的需求越來越高，更有在惡劣環(huán)境下使用設(shè)備中的繼電器存在著可靠性差、耗電量大、占用空間大等問題，不能滿足當(dāng)前產(chǎn)品多元化的需求，而PLC是綜合了自動控制技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的新型自動化控制元件，PLC元件便于修理、可靠性有保障、應(yīng)用便捷、控制能力強等特點被多部分的生產(chǎn)企業(yè)看中并應(yīng)用。

1.2 PLC控制原理

可編程邏輯控制器，英文稱ProgrammableLogicController，簡稱PLC。PLC是基于電子計算機(jī)，應(yīng)用于現(xiàn)場控制的控制器。它基于繼電控制，但不像繼電器那樣，經(jīng)過電路的物理過程實現(xiàn)簡單控制，而主要靠運行存儲于PLC內(nèi)存中的邏輯程序，進(jìn)行輸入信號與輸出信號進(jìn)行邏輯變換實現(xiàn)控制。

當(dāng)PLC接受到輸入信號時，依照數(shù)據(jù)信息執(zhí)行相應(yīng)程序，給出輸出信號。這個流程就是PLC的一個掃描周期，在執(zhí)行某一程序時，這個掃描周期是無限循環(huán)的。當(dāng)PLC輸入模塊收到指令，PLC內(nèi)部開始掃描，開始錄入指令信息，并在模塊中進(jìn)行存儲。通常情況下，PLC的執(zhí)行程序過程都是有順序的，一般的掃描順序是由上至下、由左至右，接受到信息后開始掃描分析、邏輯運算，完成運算后將程序信息儲存到RAM中，用戶可以監(jiān)督PLC模塊的輸入/輸出的點位狀態(tài)來進(jìn)行程序?qū)Ρ龋闯绦蚯闆r是否滿足動作需求。

1.3 PLC執(zhí)行控制因素

PLC想要完成控制的基本因素有兩個：完整的物理應(yīng)用和輸入/輸出的變換。輸入輸出信號變換用PLC的邏輯程序?qū)崿F(xiàn)。PLC邏輯程序既有設(shè)備廠商的系統(tǒng)程序，又有使用人員二次開發(fā)的應(yīng)用程序。系統(tǒng)程序提供運行軟件開發(fā)平臺，并且還為PLC程序穩(wěn)定運行、信號與信息轉(zhuǎn)換提供保障。二次開發(fā)程序由用戶按控制工藝設(shè)計。什么樣的控制工藝，就應(yīng)有什么樣的應(yīng)用程序。

可靠物理應(yīng)用主要由輸入信號（INPUT）及輸出信號（OUTPUT）電路，輸入信號包括數(shù)字輸入、模擬量輸入、計數(shù)器等，輸出信號包括數(shù)字輸出、模擬量輸出等。PLC的輸入輸出電路，都是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，由廠家專業(yè)人員設(shè)計的PLC的輸入信號一般是有高頻干擾的，經(jīng)過濾波可以消除。而輸入信號與CPU的對接需要使用能夠電氣隔離的光耦。輸出信號內(nèi)外也是電隔離的，靠光耦元件或輸出繼電器建立聯(lián)系。輸出電路想要帶動正常功率下的接觸器等元件，要進(jìn)行必要的功率放大。

輸入輸出電路是很多的，每個輸入信號或輸出信號都要有一個輸入或輸出電路。PLC有多少個輸入輸出節(jié)點，也就有多少個輸入輸出回路。由于它們均由高度集成化的電路芯片組成，因此，PLC模塊設(shè)計的體積都不是很大。

輸入信號實時監(jiān)測著輸入狀況，并將其暫存于PLC的輸入寄存器中。每個輸入信號都對應(yīng)一個單獨的存儲其信息的內(nèi)部寄存器。

1.4 在電力拖動一體化中PLC的重要意義

PLC的應(yīng)用對電力拖動一體化的意義是非常重大的，PLC擁有著強大的可靠性的特點，它可以使電力拖動系統(tǒng)的穩(wěn)定性大大提升，而PLC的輸入/輸出都是可以直觀看到的，這樣也使電力拖動一體化的可視化實現(xiàn)了很大部分。再有，伴隨著PLC在各類型的機(jī)械生產(chǎn)中廣泛的應(yīng)用，在電力拖動一體化發(fā)展過程當(dāng)中，將PLC應(yīng)用進(jìn)去符合時代未來走向，將PLC融入到電力拖動一體化中與其相配合，能夠很大程度的保障電力拖動線路的安全、穩(wěn)定、高效率運行。

2 PLC在電力拖動一體化中的應(yīng)用

2.1 PLC在電力拖動一體化中具體應(yīng)用的范圍

在電力拖動一體化中的PLC的主要作用有：對啟動和停止的控制、對設(shè)備動作的控制、對設(shè)備動作過程的監(jiān)護(hù)以及對動作過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理等。PLC對開關(guān)量的控制在電力拖動一體化中的應(yīng)用相對是最多的也是最基礎(chǔ)的，將原本在電力拖動線路中的中間繼電器取而代之，能輕松的控制開關(guān)量的順序。而模擬量的控制在電力拖動中主要表現(xiàn)在其將模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)化過程，在電力拖動線路中的模擬量有溫度、電壓等。運動控制簡要來說就是用戶給PLC一個動作信號，PLC經(jīng)分析、處理后，給電力拖動的執(zhí)行單元下達(dá)一個動作指令使其動作。過程控制指的是從PLC得到動作指令到按給定程序執(zhí)行之間的動作過程。PLC能夠?qū)^程中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、計算、轉(zhuǎn)換。可以說一般的電力拖動一體化中的執(zhí)行部分都可用PLC來控制，由此可見PLC在電力拖動一體化中的應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛。

2.2 PLC在電力拖動一體化中的應(yīng)用程序

PLC在電力拖動一體化中應(yīng)用程序主要是輸入/輸出模塊，滿足條件下的PLC輸出模塊帶動電力拖動一體化的負(fù)載完成動作，通過PLC輸入/輸出電路模板，將負(fù)載所需的輸入信號加到緩存單元，而輸出點則對輸出的鎖存器狀態(tài)進(jìn)行反映。此外，負(fù)載的動作信號能在PLC模塊的相應(yīng)點位顯示出來，可使操作設(shè)備的人員對正在運行的整體線路進(jìn)行可視化監(jiān)控。PLC的輸入/輸出模塊在電力拖動一體化中的應(yīng)用分類有模擬量和開關(guān)量兩種，從模擬量方面來說，依據(jù)精度輸入/輸出可分為三種類型：16bit、14bit、12bit，依據(jù)模擬信號種類輸入/輸出可分為兩種類型：電流型、電壓型。從開關(guān)量方面分析，依據(jù)隔離方式輸入/輸出可分為兩種類型：繼電器隔離、晶體管隔離，依據(jù)電壓等級輸入/輸出可以分為三種類型：24V直流電、110V交流電、220V交流電。根據(jù)電力拖動一體化的不同需求使用相應(yīng)種類的PLC輸入/輸出模塊，滿足設(shè)備需求。

2.3 PLC在電力拖動一體化中的應(yīng)用實例

在電力拖動一體化中應(yīng)用PLC的實例相當(dāng)多，從成功的案例中可以提取大量相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)來借鑒。例如，Mitsubishi FXIS-20MP型PLC應(yīng)用于電力拖動一體化，這種類型的PLC編程設(shè)備主要在計算機(jī)編程和便攜式編程上使用編程軟件。由于便攜式編程本身的局限性，在實踐中大多數(shù)應(yīng)用程序都使用軟件編程，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備的及時修改和檢查，以及PLC與機(jī)床電氣控制之間的緊密連接。在控制電氣拖動電氣回路中，結(jié)合PLC技術(shù)，通過PLC精準(zhǔn)顯示接觸器的開、合，繼電器的開、合，并通過先進(jìn)技術(shù)LED反映出來，實現(xiàn)電力拖動控制電路，視覺上可見的可視化視覺目標(biāo)。同時，PLC可用于模擬整個拖動程序的動作過程，通過仿真，找出了拖動電氣回路的隱患和缺點，可以及時改進(jìn)電力拖動電氣回路中的線路。

3 結(jié)論

通過探討PLC在電力拖動一體化中的應(yīng)用程序以及實例，為電力拖動一體化的進(jìn)程發(fā)展提出合理化建議，為電機(jī)設(shè)備的創(chuàng)新起到了推動作用，使電力拖動一體化的安全性、穩(wěn)定性得到提升，在進(jìn)一步滿足設(shè)備需求的同時，對我國科技興國戰(zhàn)略起到了推動作用。通過對PLC在電力拖動一體化中的應(yīng)用進(jìn)行研究，可以從中認(rèn)識到PLC對于電力拖動一體化的重要意義。