王鈺

[摘 要] 近年來，計算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展，PLC（Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器）控制系統(tǒng)技術(shù)在電氣設(shè)備自動化中的應(yīng)用也愈加廣泛。文章從PLC技術(shù)簡介談起，對其優(yōu)勢及應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行簡要分析，并探討PLC技術(shù)在機(jī)床、立體倉庫、紡紗系統(tǒng)、環(huán)形打孔銑平面等領(lǐng)域的具體應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞] PLC技術(shù)；電氣設(shè)備；自動化控制

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2016. 23. 089

[中圖分類號] TP311 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2016）23- 0169- 03

從20世紀(jì)開始，總線技術(shù)興盛，計算機(jī)、通訊、控制技術(shù)也隨之有了進(jìn)一步發(fā)展，PLC技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。現(xiàn)如今，PLC技術(shù)已經(jīng)成為電氣設(shè)備自動化控制最常采用的手段。筆者就將對這一技術(shù)的優(yōu)勢和應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)闡述。

1 PLC技術(shù)簡介

PLC技術(shù)，英文Programmable Logic Controller，譯為可編程邏輯控制器，其具體是指融合了計算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)和自動控制技術(shù)，以微處理器為載體，可安裝在工業(yè)機(jī)械上的控制裝置。PLC技術(shù)最早可追溯至20世紀(jì)70年代，當(dāng)時其被應(yīng)用于汽車工業(yè)中，之后，隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，微處理芯片的處理速度逐漸提高，PLC技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展至機(jī)械制造領(lǐng)域、商業(yè)領(lǐng)域，并逐漸形成了“儀表—電器—計算機(jī)控制”的一體化模式。目前，PLC技術(shù)的主要控制形式為FCS總線控制系統(tǒng)和DCS集散控制系統(tǒng)，未來其將向著全分布式、開放式的方向發(fā)展。一般來講，PLC的工作過程主要有三個環(huán)節(jié)：（1）初始數(shù)據(jù)輸入環(huán)節(jié)：這一環(huán)節(jié)下，技術(shù)人員需要將預(yù)先收集好的指令拿到輸入?yún)^(qū)域進(jìn)行掃描，在控制系統(tǒng)軟件程序作用下，數(shù)據(jù)進(jìn)入系統(tǒng)進(jìn)入分析狀態(tài)；（2）對特定功能的程序處理環(huán)節(jié)：在此環(huán)節(jié)，系統(tǒng)要依據(jù)現(xiàn)場運(yùn)行狀態(tài)、指令要求等情況，按照用戶預(yù)先設(shè)定的程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行全面掃描，并做出實時分析與邏輯性運(yùn)算；（3）控制響應(yīng)環(huán)節(jié)：將上一環(huán)節(jié)的分析結(jié)果與邏輯運(yùn)算結(jié)果傳輸?shù)娇刂浦鳈C(jī)，由控制主機(jī)發(fā)出響應(yīng)信號，對相關(guān)設(shè)備進(jìn)行控制。

2 PLC技術(shù)在電氣設(shè)備自動化中應(yīng)用的優(yōu)勢

隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，越來越多全新的成果被應(yīng)用于PLC技術(shù)領(lǐng)域，與此同時，PLC技術(shù)在電氣設(shè)備自動化控制中的應(yīng)用范圍也愈加廣泛，借助PLC技術(shù)，電氣設(shè)備呈現(xiàn)出智能化的特點，人工操作環(huán)節(jié)大為減少，企業(yè)生產(chǎn)成本有了顯著下降，人與機(jī)器的關(guān)系更加和諧。以西門子的PLC技術(shù)為例，該技術(shù)應(yīng)用了最先進(jìn)的邏輯運(yùn)算存儲系統(tǒng)和CPU，能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)控制計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)所構(gòu)成的大型電氣設(shè)備控制，還可用于大型計算機(jī)的散熱控制系統(tǒng)，具有集成密度大、高智能化、速度快等優(yōu)點。

3 PLC技術(shù)在電氣設(shè)備自動化中應(yīng)用的三個主要領(lǐng)域

近年來，隨著PLC技術(shù)的進(jìn)步，其應(yīng)用領(lǐng)域也逐漸拓廣。具體來講，PLC技術(shù)在電氣自動設(shè)備自動化控制中的應(yīng)用領(lǐng)域主要有三個：（1）交通控制系統(tǒng)。交通控制領(lǐng)域是PLC應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域，目前，世界各國的交通系統(tǒng)信號燈控制都采用的PLC技術(shù)，這一技術(shù)的應(yīng)用大大提升了交通系統(tǒng)控制的工作效率，有效減少了交通警察現(xiàn)場指揮的工作量，配合現(xiàn)在的GPS技術(shù)和路況檢測系統(tǒng)，有效緩解了城市交通擁堵情況。除此之外，在電子監(jiān)控的配合下，PLC技術(shù)還能及時對事故路段做出及時反應(yīng)，給予了道路事故救援搶險的時間，對于優(yōu)化整個城市交通系統(tǒng)，規(guī)范交通運(yùn)行具有積極作用。（2）數(shù)控系統(tǒng)。PLC技術(shù)還可廣泛應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)中，提升數(shù)控系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，提高機(jī)械加工與制造的工作效率。（3）空調(diào)系統(tǒng)。PLC技術(shù)還被廣泛應(yīng)用于建筑環(huán)境工程領(lǐng)域，如大型中央空調(diào)的控制。以往，在中央空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用控制方法主要有直接數(shù)字、繼電器、可編程控制器三種方式，前兩種在準(zhǔn)確性、可控性方面存在明顯的缺陷，后者的可靠性、抗干擾性更高，加之養(yǎng)護(hù)維修方便，現(xiàn)已成為應(yīng)用最多的控制方法。

4 PLC技術(shù)在電氣設(shè)備自動化中的具體應(yīng)用

4.1 PLC技術(shù)在機(jī)床電氣中的應(yīng)用

加工機(jī)床是一種集機(jī)械、電氣、液壓多種系統(tǒng)于一體的工具，對于液壓和電氣兩套不同的系統(tǒng)間的控制比較容易出現(xiàn)故障，且出現(xiàn)故障后不易檢修、排除，將PLC技術(shù)應(yīng)用于機(jī)床中，能夠取代傳統(tǒng)的接觸器為主體的控制裝備，提高控制的靈活性，降低故障率。同時，通過對可編程邏輯控制器時間程序的改造，還能夠?qū)崟r了解每個主體設(shè)備的運(yùn)行情況，方便實現(xiàn)組合控制、報警畫面回傳、監(jiān)管等一系列操作，這對于提高機(jī)床設(shè)備效率具有積極意義。

PLC還能在機(jī)床設(shè)備的調(diào)速自動化控制系統(tǒng)中應(yīng)用，其同電樞整流柜、高壓開關(guān)柜、整流變壓器、司機(jī)控制臺、監(jiān)視機(jī)、低壓配電柜等共同組成了數(shù)字自動化電控系統(tǒng)，實現(xiàn)了產(chǎn)品制造過程的完整自動化控制。這套系統(tǒng)使用直流電，硬件電路為大規(guī)模集成電路，元器件較少，結(jié)構(gòu)簡單，因而更為安全可靠，故障率也較低。模塊化硬件與總線相連，整個控制算法均由計算機(jī)軟件完成，功能開發(fā)比較容易，技術(shù)門檻較低，應(yīng)用更為方便。此外，可編程邏輯控制器的抗干擾能力強(qiáng)、壽命長、查線方便，相比其他控制系統(tǒng)更為節(jié)能。

4.2 PLC技術(shù)在立體倉庫中的應(yīng)用

近年來，物流產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，PLC技術(shù)開始逐漸在這一行業(yè)嶄露頭角，在立體倉庫中的應(yīng)用就是其中最具代表性的。目前，立體倉庫的主要形式有垂直提升式、巷道堆垛式、升降橫移式、圓形水平循環(huán)式以及垂直循環(huán)式幾類?？删幊踢壿嬁刂破髟诹Ⅲw倉庫中應(yīng)用時要對貨架、堆垛機(jī)、穿梭機(jī)、出入庫輸送機(jī)進(jìn)行控制，控制系統(tǒng)中還要有計算機(jī)進(jìn)行輔助。立體倉庫多采用閉環(huán)控制，高速計數(shù)器FM350先接收到由編碼器反饋的轉(zhuǎn)數(shù)，然后將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號發(fā)送給可編程邏輯控制器，再由計算機(jī)和控制器共同實現(xiàn)電機(jī)的閉環(huán)控制。在立體倉庫中應(yīng)用PLC電氣控制技術(shù)能夠有效提高貨物出入庫的效率，降低庫管人員的工作量，改善傳統(tǒng)倉儲的混亂局面。

4.3 PLC技術(shù)在紡紗系統(tǒng)中的應(yīng)用

在紡紗系統(tǒng)中，PLC技術(shù)是作為電氣設(shè)備控制主機(jī)存在的，同其搭配工作的還有電機(jī)控制、開關(guān)柜控制和人機(jī)界面處理等控制系統(tǒng)。在對紡紗系統(tǒng)進(jìn)行控制時，技術(shù)人員要采集各個紗錠控制器的數(shù)據(jù)，并將其錄入到人機(jī)界面中。PLC同所有紗錠控制器共同構(gòu)成了整個邏輯環(huán)，同時，PLC系統(tǒng)還負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)通信管理與維護(hù)系統(tǒng)的控制。在紡紗設(shè)備運(yùn)行過程中，紗疵檢測、數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計等功能均由可編程邏輯控制器完成，與傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)相比，其體積小、精度高、成本低、能耗省、組網(wǎng)能力強(qiáng)，能夠有效提高紡紗系統(tǒng)的整體運(yùn)行效率。

4.4 PLC技術(shù)在環(huán)形打孔銑平面中的應(yīng)用

在環(huán)形打孔銑平面的運(yùn)行過程中，Sinumerik 802c base line 集成了數(shù)控機(jī)床、人機(jī)界面、I/O接口等多種控制單元，引入PLC后，其接入EI接口，同機(jī)床控制面板相連，實現(xiàn)對電磁閥、行程開關(guān)、驅(qū)動繼電器、保護(hù)開關(guān)等各個不見得控制。數(shù)控機(jī)床與可編程邏輯控制器之間通過專門的地址進(jìn)行信息傳遞，控制精確度大為提高。

5 結(jié) 語

PLC技術(shù)操作簡單、維護(hù)方便、能耗低、可靠性高，具有很多傳統(tǒng)控制設(shè)備不具有的優(yōu)點，其豐富的接口使得其在電氣設(shè)備自動化領(lǐng)域的應(yīng)用面更為廣泛。目前，PLC技術(shù)已經(jīng)逐漸同電氣控制、儀表控制、計算機(jī)控制系統(tǒng)相融合，其應(yīng)用范圍逐漸拓展到化工、建材、電力、鋼鐵、石油等行業(yè)。我們有必要進(jìn)一步研究PLC技術(shù)，進(jìn)一步提升其精確度，促進(jìn)各領(lǐng)域生產(chǎn)效率的提高，促進(jìn)社會進(jìn)步。

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