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0引言
电气自动化是工业自动化的重要组成部分,也是工业经济发展的一项重要技术,是一个国家现代化发展的重要标志,可以说电气自动化水平代表着一个国家的工业发展水平。随着电气自动化的快速发展,各种先进的科学技术开始全面用于电气自动化当中,如远程控制技术、智能控制技术等。PLC技术是基于计算机技术而产生的一种可编程控制器,是智能控制技术的一种,这种技术已经开始应用到电气自动化当中,并且显著提高了电气自动化水平。
1PLC技术与电气自动化
1.1PLC技术
PLC技术是可编程控制器的简称,它虽然本身属于计算机技术,却是为工业控制应用专门设计制造的一种控制器。早期的可编程控制器又被称为可编程逻辑控制器,随着计算机技术的发展和PLC本身的逐渐成熟,现在所使用的PLC已经远远超出了逻辑控制的范围,不过习惯上仍称之为PLC。PLC的控制原理主要分为3个步骤,即输入采样阶段、用户程 序 执 行 阶段和输出刷新阶段。在输入阶段,PLC利用数据扫描器一次读入所有的输入状态和数据,并存在PLC的I/O映像区内。然后按照由上到下的基本顺序扫描用户程序,一般呈现出一个梯形图,扫描完成后进行逻辑运算,根据运算的结果刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应的位状态。扫描用户程序以后,就进入输出刷新阶段,控制器中的CPU向系统发出指令,按I/O映像区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路,在经过输出电路驱动外设,达到控制电器系统的目的。
1.2电气自动化
所谓电气自动化主要是指研究与电气工程相关的系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、实验分析、研制开发以及电子和计算机等领域的一门科学。随着经济的 发 展 和 各 种科学技术的运用,我国的电气自动化走上了快速发展的道路,电气自动化水平不断提高。目前,电气自动化已经运用于工业生产的各个领域,并且已经在电气自动化中融入了嵌入式网络通信技术等,收到了良好的效果。尤其是 PLC 技术的应用,显著提升了电气自动化的灵活性和控制性,大大拓展了其应用领域和应用范。
2PLC技术在电气自动化中的应用
PLC技术在电气自动化中的应用是非常广泛的,如在中央空调控制系统设计、公路交通系统设计、数控系统设计等方面,都有着比较广泛的应用。笔者就 PLC 技术在这些自动化系统中进行了详细的分析,以下将具体阐述。
2.1PLC在中央空调上的应用
中央空调与工农业生产和生活有着密切的关系,无论是在工业生产中,还是在城市居民的日常生活中,都是不可缺少的一种工业系统。例如,在一些对温度要求比较高的电子企业中,中央空调是车间生产的必备设备,一般要借助中央空调来稳定车间内的温度。目前,中央空调冷冻系统的控制方式主要有3种,即早期的继电器控制系统、直接数字式控 制 器(DDC)以及可编程序控制器(PLC)控制系统。其中,PLC 控制系统不仅智能化水平较高,而且具有良好的抗干扰能力,并且对控制系统的结构也没有硬性的要求,运行的可靠性大大提高,使用和维护起来也很方便,目前已经成为中央空调中应用最广泛的控制系统。
2.2PLC在公路交通系统上的应用
随着城市的快速发展,公路交通系统在很大程度上决定了城市的秩序,尤其是交通秩序,立交桥等城市交通系统的复杂化,使交通信号灯的控制更加困难。传统的交通信号灯的控制方式,已经不适应公路交通系统快速发展的需要。因此,现在很多城市将PLC技术应用到交通信号灯系统设计中,形成了PLC型交通信号灯控制器,对交通信号灯的控制能力大大增加,使其对城市发展的适应力能力明显地提高。这是因为PLC控制器对外部环境的适应力很强,并且内部也具有丰富的定时器资源,对城市交通发展中常用的“渐进式”信号灯能够进行精确的控制,特别是能够实现对岔路口的控制。目前,国内使用的PLC交通信号灯控制系统在内部具有实时时钟,通过PLC编程控制可以对交通信号进行全天候的无人管理。由于PLC控制器自身具有联网通讯的功能,这样就能够帮助交通部门对各个信号灯进行局域网式的统一调 度和管理,最大程度地缩小车辆信号灯的等候时间,从而更加科学地对城市交通进行管理。
2.3PLC在数控系统中的应用
随着我国工业技术的发展,数控技术已经成为工业生产中一种不可缺少的技术,而数控技术的实现与PLC应用有着密切的关系。目前常见的数控系统主要有3种,即点位控制系统、直线控制系统、连续控制系统。在工业生产中,数控系统主要用于机械加工,其中点位控制一般用于孔加工机床,如钻孔机床、镗孔机床等,其是为了在加工过程中实现由一个位置向另一个位置的精确移动,一般来说并不考虑加工物体的运动轨迹,移动过程中一般不进行加工。目前,数控系统的实现主要有2种方式,即全功能数控装置和单板机控制,这2种控制系统都应用了PLC,只不过在功能和应用范围上有很大的区别。全功能数控装置的功能非常完善,但是价格非常昂贵,对于一些企业来说这种装置的许多功能完全是多余的。为了满足一般企业的发展需要,市场上出现了基于PLC的单板机数据系统,其是为了解决传统单片机中长期存在的O计硬件电路、接口电路、驱动电路和抗干扰问题,不仅能根据生产需要调整机床功能,还能根据技术进步对机床功能进行升级,这一点满足了很多中小企业的发展需要,增加了企业经营管理的灵活性。
3结语
随着科技的不断发展与进步,PLC应用前景将更加广阔,其对电气自动化的提升作用将更加明显。基于PLC的电气自动化控制系统的规格、种类、应用范围将会进一步拓展,以满足不同工业控制场合的需求。因此,国家要加大对该系统的科研投入力度,使更多的先进技术能够应用于电气自动化中,为工业和企业发展提供更加先进的电气自动化控制设备。
参考文献:
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【关键词】PLC;编程技术;梯形图;指令
一、可编程控制器PLC的特点及其发展历程
PLC编程逻辑控制器,是一种数字运算操作的电子系统,专为待定工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算,定时计数与算术操作等面向用户的指令.并通过数字或模拟式输入,输出控制各种类型的机械或生产过程。包括输入中央处理器模块、输出模块、通讯模块等,输入模块就好比人的视觉、听觉、触觉、嗅觉等,收集外部信息的感官.工业过程中输入模块就是不停的采集一些需要的状态各种物理信号、位置型号等.称之为收集系统条件信号。CPU内是保存着我们写的完成特殊任务的程序,一直不停地循环运行,运行程序中就包含输入模块的信号作为条件,而以这些条件结合程序就会有结果出来,这些结果就会通过输出模块输出信号控制现场的设备动作,或者在上位机画面上显示数据等。由于可编程控制器可靠性高、控制能力强,可以方便灵活地改变生产程序,所以在工业自动化控制中有出较大的优越性从控制功能上看.可编程序控制器的发展经历了四个阶段第一阶段:从第一台可编程序控制器问世到20世纪70年代中期,是其初创阶段。这一阶段的产品主要用于计时、计数运算和逻辑运算,CPU是由中小规模的数字集成电路组成的,其控制功能较简单;第二阶段:从20世纪70年代中期到末期,是其扩展阶段。产品的主要控制功能在这个阶段得到了较大的发展.一是从可编程序控制器发展而来的控制器,主要功能除了逻辑运算以外还扩展了其他运算功能,二是从模拟仪表发展而来的控制器,其在模拟运算的主要功能外还扩展了逻辑运算功能,因此,前者被称为可编程序逻辑控制器(PLC),后者被称为单回路或多回路控制器。这一阶段的产品有西门子公司的SYMATICS3系列,富士电机公司的sC系列等产品;第三阶段:从2O世纪70年代末期到8O年代中期,这个阶段是PLC通信功能实现阶段,与计算机通信的发展相联系,PLC初步形成了分布式的通信网络体系,但是由于制造企业各自为政,通信系统自成系统,各产品的互相通信还是较困难;第四阶段:自20世纪80年代中期以后.是PLC的开放阶段。由于提出了开放系统,PLC得到了较大发展。通信系统开放后,各制造企业的产品可以自由通信,通信协议标准化使用户得到了好处,因此,产品规模不断增大,通信功能不断完善,大中型的产品多数有CRT屏幕的显示功能,通信功能的改善也使产品的扩展变得更加方便,此外,在这一阶段还采用了标准的软件系统,增加了高级编程语言等,这一阶段的产品有AB公司的PLC-5、西门子公司的SYMATICS5和S7系列等。
二、单按钮控制起停技术巧设
在PLC控制系统设计中,常常碰到负载的起动与停止控制,通常的做法是采用两只按钮作为外部起动与停止控制的输入器件,在PLC中与两只按钮相对应的输入点数也有两个,PLC的外部接线如图2-1所示,按钮SB1(X0)作为起动控制,按钮SB2(X1)作为停止控制,这样虽然可以达到控制目的,但需要的按钮和连接导线较多,PLC的输入点数也较多。但在实际工作中,可以充分利用PLC内部多功能化的特点,采用单个按钮控制负载的起动与停止,进行改进后的PLC外部接线如图2-2所示,用SB替代SB1和SB2的功能,用X0替代X0和X1的功能,电路的实际接线就大大简化,这样做不仅节省了硬件成本,而且还大大减少了由于按钮多而可能引起的故障.使电路更加经济合理、安全可靠,控制方便简单,具有很高的实用价值。笔者根据实际的工作经验和研究成果,以松下电工FP0系列PLC为例介绍几种单按钮起停控制的PLC编程技术。
1.采用上升沿微分指令的编程技术
采用上升沿微分指令编程的梯形图程序,如图2-3所示,控制过程如下:
当第一次按下SB时,X0接通,使R0的线圈接通一个扫描周期,其常开触点闭合,Y0的线圈接通并自锁,启动外部负载工作运行;同时,Y0的对常开触点闭合,为R1的线圈接通做准备;当第2次按下按钮SB时,X0接通,R0再次接通一个扫描周期,R1的线圈被接通,R1的常闭触点分断,Y0的线圈断开,外部负载停止工作。反复按下SB,将会重复上述控制过程。
2.采用置位/复位指令的编程技术
采用置位/复位指令编程的梯形图程序,如图2-4所示,控制过程如下:
当按下SB时,X0接通,R0的线圈接通一个扫描周期,其常开触点闭合,R2置位(闭合)且保持,R2的一对常开触点闭合,Y0的线圈接通,启动外部负载工作运行;同时,R2的另一对常开接点闭合,为R1的线圈接通做准备;当再次按下SB时,X0接通,使R0的线圈再次接通一个扫描周期,R1的线圈接通,R1的常开接点闭合,R2复位(断开)且保持,Y0的线圈断开,外部负载停止工作运行。之后依次按下SB的工作情形与上述相同。
3.采用计数器指令的编程技术
采用计数器指令编程的梯形图程序,如图2-5所示,控制过程如下:
第一次按下SB时,X0接通一个扫描周期,CT100计数1次,Y0的线圈接通并自锁;第二次按下SB时,X0再次接通一个扫描周期,CT100再计数1次,累计计数2次,则C100常闭触点断开,Y0的线圈断开,且C100常开触点闭合使CT100复位,为下一次计数作好准备。然后又开始新一轮的循环。
4.采用定时器指令的编程技术
采用定时器指令编程的梯形图程序如图2-6所示。控制过程如下:
定时器TMR0的设定值为1,定时时间为0.01s(设定值值尽可能小,以防止启动后出现异常情况时,便于立即停车)。当按下SB时,X0接通一个扫描周期,Y0的线圈被置位接通。Y0的常开触点使定时器TMR0定时0.01s后启动,其常闭触点断开,而常开触点闭合,为Y0的复位做准备;当再次按下SB时,X0又接通一个扫描周期,由于X0和TMR0的常开触点都接通,Y0复位,Y0的线圈断开。如此循环往复。
5.采用保持指令的编程技术
采用保持指令编程的梯形图程序,如图2-7所示,控制过程如下:
当按下SB时,X0接通,R0的线圈接通一个扫描周期,置位触发信号R0的常开触点闭合,使KP置位,Y0的线圈接通,Y0的常开触点闭合,为R1接通做准备;当再次按下SB时,X0接通,R0的线圈再次接通一个扫描周期,R1的线圈也接通一个扫描周期,复位信号R1的常开触点闭合,使KP复位,Y0的线圈断开。每按下SB一次,Y0的状态反转一次。
6.采用移位寄存器指令的编程技术
采用移位寄存器指令编程的梯形图程序,如图2-8所示,控制过程如下:
图中是对WR0进行左移1位的操作,移入的数据是0还是1由R0的状态决定,移位触发信号为X0,复位信号R1的常开触点。第1次按下SB时,X0接通,由于起初R0(WR的0位)的常闭触点闭合,向移位寄存器SR WR0端输入信号,1被移入R0,R0的常开触点闭合,Y0的线圈接通,同时,R0的常闭触点断开;第2次按下SB时,X0接通,向左移位寄存器SR WR0端输入信号,SR WR0左移一位,1被移入R1,由于R0的常闭触点断开,0被移入R0,R0复位,Y0的线圈断开,R1的常开触点闭合,WR0的16位继电器状态全部为0,此时,电路恢复最初状态,为下次起动做准备。
7.采用主控MC/MCE指令的编程技术
采用主控指令编程的梯形图程序,如图2-9所示,控制过程如下:
当按下SB时,X0接通,进入MC,MCE指令程序,由于Y0常闭触点初始闭合,R0的线圈接通并自锁,R0常闭触点分断对R1的线圈互锁,R0常开触点闭合,Y0的线圈接通并自锁,松开SB后,结束执行MC,MCE之间指令程序,R0复位;当再次按下SB时,X0接通,又重新进入MC,MCE指令程序,由于Y0的线圈已接通,R0线圈通路已被Y0的常闭触点分断,R0的线圈不再接通,R1的线圈通路则被Y0常开触点闭合而接通并自锁,R1的常闭触点分断,其一对触点使Y0的线圈断开,另一对触点则对R0的线圈互锁,不会因为Y0的常闭触点复位后导致R0和Y0的线圈再接通的错乱控制现象。松开SB后,结束执行MC,MCE之间指令程序,R1复位。之后依次按下SB的控制过程与上述的相同。
8.采用基本比较指令的编程技术
采用基本比较指令编程的梯形图程序,如图2-10所示,控制过程如下:
当按下SB时,X0接通触发CT100计数1次,经过值减1,此时,经过值寄存器EV100=K1,使Y0的线圈接通;当再次按下SB时,X0接通触发CT100再计数1次,累计计数2次,经过值再减1,此时,经过值寄存器EV100=K0,使Y0的线圈断开,与此同时,CT100的常开触点C100闭合触发CT100,使CT100复位。反复按下SB,将会重复上述控制过程。
9.采用高级指令的编程技术
采用高级指令指令编程的梯形图程序,如图2-11所示,控制过程如下:
高级指令,可以方便的实现数据传输、算术运算、比较、变换、移位、位控制等各种功能。熟悉并在实际中合理的应用合适的高级指令,可以大大简化程序,采用高级指令F132(BTI)使WY0的0位即Y0在X0的每次上升沿变反,即可实现控制要求。
三、结束语
由于PLC具有丰富的指令集,编程十分简单灵活,同样的控制要求可以选用不同的指令进行编程,编程人员需要在实践中不断摸索和提高自己的编程技巧,才能充分发挥PLC的优势,实现各种控制要求。
参考文献
[1]李红卫.PLC技术的发展趋势[J].机械与电子,2011(23).
[2]林海波.PLC编程技术探讨[J].长春工程学院学报,2001(2).
[3]李向东.可编程序控制器[M].北京:机械工业出版社,2007.
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1.1基于PLC技术的开关量控制方式的应用
基于PLC技术的开关量控制方式不管是在生活中还是在工业中的应用都是十分的广泛,也是该技术的基本应用。可编程控制器PLC的芯片可以进行程序的编写,因此利用其不仅实现了逻辑控制,还实现了其顺序控制的可能。由于自动化控制技术的日趋成熟,传统的继电器电路被替代,该控制设备不仅可以对单台设备单独地控制其的启动与停止,还能够对其单步的、连续的或者是一个周期的任务进行控制。
1.2基于PLC技术的控制模拟量的应用
在实际的工业任务生产时,常常要关注温度、压强以及湿度等等大量的有可能导致生产安全事故或者是影响产品质量的连续变化的模拟参量。这种连续的参数在之前是完全不可控的,然而运用基于PLC技术的控制器进行模拟量的控制是十分快速和简单便捷的,这种技术能够实现模拟转换和数模转换,以记录工业生产时的一些连续变化的我模拟量,将对模拟量的实时地监控分析变得容易的多。
1.3基于PLC技术的集中式控制设计的应用
基于PLC技术的集中控制功能是通过一台配置较强的可编程控制器PLC监控系统来实现的,还能同时地自动地控制若干个下一级的集中控制的机器设备。在这一强大的系统里,这些机器设备在运行过程中的状态以及相互之间的联系以及其所监控部分的联系全部由中央控制器PLC来进行实现。因此,与其他的控制方式来比,这种中央控制器控制设计实现的可能性要大得多,也更简单便捷,成本也较低。然而这种控制方式也有其自身的缺点,若干个机器设备中一旦有故障,都要停止中央控制器PLC的工作,使得其余的设备不能够正常地工作,降低了设备的利用率,给破坏分子提供了可乘之机。
1.4基于PLC技术的分布式控制系统设计应用
对比集中式的控制系统,分布式控制系统的设计要复杂的多,因为每一个可编程控制器PLC都对应着自己的机器设备,以实现对机器设备的单独控制,分布式系统多数应用在工业中,一个产品的生产流程由多台机器设备来实现。因为每个机器设备都由自己对应的可编程控制器PLC进行控制,从而使得不管是哪台机器出现问题都不会干扰其他机器设备的正常运行,使得产品的按时顺利完成成为可能。
1.5基于PLC技术的运动控制中的应用
鉴于可编程控制器PLC可以对控制圆周的运动或直线的运动的特点。现如今,可编程控制器PLC在电梯、机械制造、床子等工作环境下有广泛的的应用。与以往的通过传感器来执行工作任务原理不同,现下可编程控制器PLC控制的原理为,在基于PLC技术的控制设备的安装配置中,加入专用的模块化的运动控制器,使得在实际的应用中故障率极低,大大地提高了人们的安全。
2PLC电气控制中的技术建议
2.1加大PLC控制设备中输入信号的可靠性
最基本的就是要保证构成控制设备的所有配件的可靠性以及耐用程度,降低像由于配件超过使用期限、生产不合格或者是已有较大的磨损等导致的传送线出现破损、电线断路或短路的问题的发生。除此之外,还要适当地对产品的模块功能进行更新换代,以更好地适应和满足用户的需求。
2.2完善基于PLC技术的控制系统的预警
基于PLC技术的电气控制设备中,需要配备有完善可靠、智能自动化的故障预警模块以及报警系统模块。这些在人们的生活中及工业的生产中意义十分重大,便于提前预防事故的发生或事故发生时及时地采取措施避免人身伤亡和财产的损失。完善可靠的性能是这一切实现的前提,控制设备的智能自动化可以对在事故发生时猝不及防的人们有一定的帮助,降低其生命危险。
3总结
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PLC属于一种使用数字进行运算的电子系统,在工业环境下为了进行分析应用而专门设计的。它使用可编程存储器,在存储内部执行定时、计数、顺序的控制、逻辑的运算和算术的运算等等操作的指令,并且通过模拟方式、数字方式的输入和输出。控制不同类型的机械生产的过程。PLC以微处理技术作为基础,把控制处理的规则存储在存储器中,将其应用工业控制领域,属于一种新型的工业控制装置。PLC将控制、仪表、电气这三电集为一体,能够灵活地、方便地组合各种不同要求与规模的控制系统,来适应不同工业控制的具体需要。因为PLC是为了工业控制而进行设计的,其结构较为坚固紧密、体积较小,是有效达到机电一体化的控制设备。伴随着微电子技术的不断发展,PLC自身的制造成本在不断地下降,功能逐步增强。在许多先进的工业国家中,PLC成为工业控制不可或缺的标准设备。
2PLC自身特点
2.1极高的可靠性
因为在工业生产环境中,环境条件可能比较差,因此需要PLC具有较强的抵抗干扰的能力,并且其应该能够在较为恶劣的环境中长时间的顺利的运行。
2.2使用方便
PLC操作较为方便,对于PLC进行操作,包含了程序输入操作与程序更改操作。许多PLC使用编程器,进行程序更改以及输入的操作。更改程序也可以直接按照地址编号或者接点号进行顺序寻找或者搜索,然后进行更改。使用PLC进行编程也十分方便,PLC有功能表图、布尔助记符、梯形图多种程序来进行设计语言控制。并且当系统出现故障的时候,通过软件和硬件的自诊断,进行维修的人员能够根据有关的故障代码显示和故障信号灯的指示,很快地确定故障的位置,能够迅速地排除故障,节省修复的时间。
2.3灵活性高
PLC具有很高的灵活性。PLC采用编程的语言包括功能模块图、功能表图、布尔助记符、梯形图等,只要掌握一种语言,就能够进行编程工作。PLC按照应用的规模不断进行扩展,它不仅仅能够通过增加输出、输入卡件来增加点数,还可以通过扩展单元来增强功能和容量,也能够通过多台的PLC进行通信,来扩大功能和容量。PLC操作具有灵活性,使用PLC,设计工作量将会大大的减少,安装施工工作量以及编程工作量也会大大地减少,操作变得十分的灵活方便,控制和监视变得更加容易。
2.4机电一体化
PLC是专门用来进行工业过程控制的设备,其体积不断减小,功能却在不断地完善,其抗干扰的性能逐渐增强,电气与机械部件进行来有机地结合,实现机电一体化,将计算机和仪表电子的功能综合到一起。
2.5适应面广
现代的PLC系统,不仅有顺序控制、计数、计时、逻辑运算等功能,还具有模拟量和数字的输出输入、记录显示、人机对话、通信、功率驱动、自检等功能。既能够控制一台的生产机械、一条的生产线,又能够控制一整个的生产过程,其适应面的范围比较广。
3PLC在电子技术中的应用
3.1工作环境
PLC需要环境温度在0到55oC,在安装时,不能够讲其放到发热量较大的元件下方,并且四周空间应该足够的大,方便进行通风散热。还有为了保证PLC绝缘性能,对于湿度也有要求,空气相对湿度应该在85%以下。PLC应该尽量地远离较为强烈的震动源,避免振动频率10到55Hz的连续或者频繁振动。倘若使用的环境不能够有效避免震动,就应该采取减震的措施,例如可以使用减震胶。同时要避免易燃和有腐蚀的气体,例如硫化氢气体、氯化氢气体等。对于在空气中存在的带有腐蚀性的气体或者是粉尘比较多的环境,应该把PLC放在封闭性良好的控制柜或者控制室中。PLC对电源线产生的干扰有一定的进行抵制的能力。在电源干扰十分严重或者对于可靠性的要求比较高的环境之中,应该安装一台带有屏蔽层隔离式变压器,来减少设备和地之间的相互干扰。通常PLC都会有直流24V进行输出,提供给输入端,倘若输入端用外接的直流电源时,最好选用直流稳压的电源。
3.2控制系统中干扰及其来源
(1)干扰源及一般分类。
对于PLC控制系统造成影响的干扰源,大多是产生于电压或者电流急速变化的位置,其主要原因是由于电流改变出现磁场,对于设备造成电磁辐射,磁场不断改变,产生了电流,高速的电磁产生了电磁波。一般电磁干扰按照干扰模式的不同,可以分为差模干扰和共模干扰。共模干扰指的是信号对地产生的电位差,在一定情况下,共模电压能够通过不对称电路转换为差模电压,对测控信号产生直接的影响,导致元器件受到损坏,这一种共模干扰的情况可以称为直流,也可以称为交流。而差模干扰,指的是作用在信号两极之间的干扰电压,通常由空间电磁场于信号之间耦合感应以及由不平衡的电路转换,形成共模干扰所出现的电压,这样的干扰不断叠加于信号上,对于测量和控制精度产生直接的影响。
(2)PLC系统中干扰的主要来源及途径。
在PLC系统在电子技术中运作时,出现干扰的来源以及途径不同,可以将其分为强电干扰、柜内干扰、来自信号线进行引入的干扰、来自接地系统混乱时的干扰以及来自PLC系统内部的干扰。强电干扰,指的是由于PLC系统进行正常供电的电源,都是由电网来进行供电的。因为电网的覆盖范围比较广,因此它会受到所有的空间每电磁干扰,然后在线路上出现感应电压,形成强电干扰。而柜内干扰指的是在很多情况下,控制柜内部的高压电器,比大的电感性的负载以及混乱的布线,都会比较容易对于PLC造成相当程度的干扰。而来自信号线的引入的干扰,指的是使用PLC控制系统进行连接的各个类型信号的传输线,除了能够有效传输各类的信息外,还是会出现一定程度的外部的干扰信号。这种干扰主要能够分成两种途径,首先是通过变送器进行供电的电源或者是共用的信号仪表出现供电电源乱串的电网的干扰,这经常容易被忽视。还有是信号线受到来自空间内部电磁辐射的影响,就是在信号线上产生外部的感应干扰,这种情况是比较严重的。由于信号引入的干扰可能会导致I/O信号的工作异常以及大大降低测量的精度,在严重时,将会导致元器件受到损伤。而来自接地系统混乱时的干扰,可以说,接地是能够有效提高电子设备自身电磁兼容性的一种有效的手段。进行正确的接地,既能够抑制电磁出现干扰的影响,还能够抑制设备往外发出干扰,然而错误的接地,可能会导致十分严重的干扰信号,影响PLC系统,使其无法正常的进行工作。还有来自PLC系统内部的干扰,其主要由于系统内部的元器件与电路间产生的相互的电磁辐射而形成的,例如逻辑电路的相互辐射以及其对于模拟电路造成的影响,模拟地和逻辑地之间的相互影响以及元器件之间出现的相互不匹配的使用情况等。
4结束语
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实验内容研究
采用触摸屏作为数字给定,通过PLC及D/A模块送模拟量给变频器,由变频器驱动三相异步电动机,构建一交流开环调速系统;在上述开环调速系统基础上加入直流测速发电机结合A/D模块构成一交流闭环调速系统,采用数字PID控制实现闭环调速。
教学方法研究
以系统的观点,引导启发式教学。从实验内容的展开情况可以看出,整个训练过程是以一个实际系统为载体,由浅入深、循序渐进的过程。首先,以最基本的三相异步电机正、反转和星三角启动等简单系统,练习PLC基本指令的使用及主回路和控制回路的设计和接线。在此基础上联系现场情况,启发学生采用按钮、开关和指示灯等主令和显示电器也可以用触摸屏来实现,然后引导学生学习触摸屏的软件开发和硬件通信。然后,在上述电气控制系统的基础上自然过渡到调速系统,并通过调速方法的比较引入目前应用较为广泛的变频调速,进而引导学生如何使用变频器,常规变频器的输入多为模拟量,如果用PLC控制,学生自然想到需要采用D/A模块。
再联系触摸屏的使用,学生就有能力设计一个采用触摸屏给定数字转速再通过PLC及D/A模块控制变频器的开环调速系统。再通过改变系统负载大小,观察开环情况下电机转速的变化,引导出对闭环系统的需求,那么速度反馈环节采用测速发电机是模拟量输出,学生在掌握了D/A模块的基础上很快就能掌握A/D模块的使用。这样学生就逐渐掌握了如何构建交流闭环调速系统的实际方法。以理论指导实践,以实践验证理论,侧重实践能力培养。截止到PLC实训之初,学生已经对电气工程及自动化专业的理论知识部分有了一定的认识,但尚未和现场实际情况建立起必要的条件反射,比如学生虽然大部分学过三相电动机正、反转,也都做过实验,而且在PLC控制时也看见输出继电器动作,但电机真正要运行,主电路是必不可少的,所以学生需要补充工厂电气的相关知识和技术,亲自动手将三相交流电经过熔断器、接触器主触点、热继电器送入三相电动机。
在构建开环系统之前,学生需要复习电力电子技术及电机学等理论,然后才能具体实现异步电动机的变频调速。再随着开环系统负载的变化,开环机械特性的缺点又显现出来,这就用到了自动控制原理,指导学生构建闭环调速系统,再加上同样的负载,比较开环和闭环的输出变化情况。学生也可以通过改变PID参数观察系统稳定性、快速性和准确性的变化规律。这样学生就掌握了改善交流调速系统性能的调试方法。
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【关键词】PLC;技术;电器;自动化
电气自动化的蓬勃发展带来了一系列的产业效应,其中,PLC技术的发展也正以迅雷不及掩耳之势进行。如今,在这个对各个行业都要求技术革新的当今社会,想要产业发展的更好,就必须采用更加先进的技术手段支撑整个行业的发展,PLC技术通过微处理器,利用可供编程的软件进行对自动化的各种控制,因此代替了以继电器为主的电气自动化,推进了电气控制技术的发展。
1 PLC技术基本特点
1.1 PLC技术容易操作,便携式携带
PLC的模块在体积上十分小巧,重量也很轻,界面十分简单容易识别,操作方便。同时PLC 的模块有指示故障的装置,可以直接通过显示器观测系统的故障问题以及运行状态,如果有故障就可以用户可以迅速更换模块,恢复系统的正常运行,这样可以保障系统的正常运行。作为一种控制器存在的PLC,产品的种类复杂多样,一般都是通用的,这就使其功能更加方便。又因为相关技术的编程也十分简单,大多数都接近于原来的继电器的符号和图形语言,从中过渡而来,这样的程序语言对于用户来说也比较容易学习和理解,足以证明这种方法快捷简单,易于操作[1]。
1.2 PLC技术具有较强的抗干扰能力
PLC技术之所以得到迅猛的发展,主要归功于PLC中的电子器件大部分经过严格工艺锻造,质量上有绝对的保证。PLC中的各个模块进行了特殊的技术处理,可以防止辐射对其运行的干扰,加强了技术的可用性。与此同时,PLC技术还自带自我检测故障的功能,一旦周围的干扰超出了可承受的范围,就会激发系统报警,提醒相关人员进行检测。这样的话,使用者可以很容易及时的发现问题并解决故障,保障设备的进一步顺利运营,这在一定程度上提高了PLC技术的可靠性与安全性[1]。
1.3 PLC技术的环境适应力强
PLC已经是众所周知的抗干扰能力较强的技术,对外界环境的适应能力很强,但是不能保证的是,在恶劣环境影响下,PLC也会受到一定的影响。PLC有许多规模的产品系列,可用于各种工业的自动化控制系统。加上PLC具有便携易操作的特点,使得对其的控制也就越来越容易,只要环境中温度适宜且不安装在散热较大的机器周围都不会影响PLC的使用。此外,空气中应保证无凝露的状态即可达到要求。与此同时,要注意PLC的减震措施,避免震动干扰。电磁干扰对PLC也会有一定影响,并且尽量防止空气中易腐蚀气体对PLC的影响。只要控制这些,就可以安全的进行相关操作[2]。
1.4 PLC技术具有强大的数据处理能力
与计算机网络系统相联系,当今社会工业的集成现代化离不开各种数据统计以及计算。一些具有很强的数据处理能力的技术都受到了广泛使用。其中,PLC技术就是一种具有超强大计算数据处理能力的技术。PLC技术在进行算术运算的同时还可以进行数据的传送和比较,与此同时进行数据的转换,之后是数据的显示与打印,最后就是数据的通信。PLC技术在这个方面极其具有优势[3]。
1.5 PLC技术拥有丰富接口模块
有些技术在接口模块上十分单一,不利于应用在不同的领域之中。然而,PLC技术就拥有相当丰富的接口模块,这是该技术的一个优势,由于接口模块的不同,不同的信号会有相对应的I/O模块进行工作,例如PROFIBUS总线就是一种技术相对成熟,运行起来很稳定总线技术,被广泛的运用在分布式的I/O设备当中,有的也应用于传动装置的SIMOTION运动控制以及PLC和PLC之间互相通信[4]。
2 PLC数控技术在当前卷烟制造行业中的应用
在目前的卷烟制造系统当,从制丝线到卷包生产线,几乎所有的设备都装备了以PLC中为核心的控制系统。
在制丝线,PLC技术控制着从投料开始,经分片、真空回潮、翻箱、超回加料、预配贮叶、润叶加料、切丝、烘丝、混配、混合加香等工艺步骤,最终制成成品烟丝的生产过程。这样复杂的工艺流程涉及诸多辅助系统,例如水、气、温度、湿度的控制与监测,相关生产辅料的配比、投放。随着PLC技术在这些系统中的运用,使得这些工艺流程运行得高效而精确,在降低了人力资源使用率的同时节省了大量的能耗开支,进而降低了企业的生产成本;同时使得操作人员得以从以往复杂的生产操作中解放出来,从对生产过程的关注转变为对工艺质量的关注。
在卷包线,那些未及时淘汰更新的机型,也因PLC技术的发展而获得新生。在这些老旧的设备中,继电器控制占据着主导地位,由于设备的长时间使用,或者服役期限的延长以及生产环境的变化(长时间在油腻、潮湿等恶劣环境中工作),继电器往往会极易出现接触器触头老化、触头部位接触不良以及触头处线缆生锈、老化严重等问题,而这些问题具有维修复杂、故障出现率高以及能源利用量大等缺点,使得工厂在这方面需花费大量的时间、费用进行修理,严重影响了工厂日常生产。而PLC数控技术的应用,则能够完美代替这些继电器控制,其高度集成化的接口配置不但利于与上位计算机的通信,也便于和其它电气配件的连接;另外,由于PLC数控技术由于具有较好的程序编写、调试特性,因此在复杂过程控制中有着无可比拟的优势。PLC技术所具备的的这些优势,在降低了维修难度和维护工作量的同时,也提高了工厂的生产技术水平与生产效率。
如今,PLC技术与网络技术,联系日趋紧密,它们已经逐渐构成一个整体。在现代化卷烟工厂的建设中,全新的自动化技术以PLC技术为基础,从基本的传感器和执行器的控制,各种精密设备的高效运行,到计算机人机交互界面的普及,拓展到了网络技术在过程控制、生产计划、数据采集和最终决策各个方面的应用;甚至之后集物料的跟踪和生产调度直至企业资源规划(ERP),一个全新的自动化工业网络已经形成或正在形成。
3 总结
为了有效开展电气自动化,最大限度地提高电气控制技术的提高,满足各类工厂的各种需要,并满足当今市场的需求,在行业竞争日益激烈的状况下,注重PLC技术的质量,改善相关的技术方法,提高工程的工作效率和管理,不仅仅可以提高相关企业的经济效益,更能使其在产业范围内拥有更强的竞争优势。现如今PLC技术逐步成为工业领域自动化控制中必不可少的一部分,在实际生产操作中发挥着越来越大的作用,从简单的继电器控制系统到复杂的自动化控制系统,实现了强大的功能。相信在以后的发展中,PLC技术会走的更远,走的更好。
参考文献:
[1]熊贤学.针对PLC在电气设备控制中的应用技术进行探讨[J].科海故事博览・科技探索,2013(12).
[2]关晓冬.PLC控制系统在电气设备中的设计与应用[J].中国科技纵横,2011(22).