張愛(ài)華 丁長(zhǎng)龍

摘要：在科學(xué)技術(shù)升級(jí)發(fā)展支持下，近年來(lái)PLC技術(shù)的發(fā)展極為迅速，PLC技術(shù)在機(jī)械電氣控制裝置中的應(yīng)用也因此日漸廣泛化，基于此，本文簡(jiǎn)單分析了PLC技術(shù)在機(jī)械電氣控制裝置中的應(yīng)用路徑，并結(jié)合實(shí)例就PLC技術(shù)的具體應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)論述，希望論述內(nèi)容能夠?yàn)槲覈?guó)機(jī)械電氣控制領(lǐng)域的發(fā)展帶來(lái)一定啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：PLC技術(shù)；機(jī)械電氣控制裝置；煙草加料控制系統(tǒng)

前言：

PLC全稱(chēng)為可編程邏輯控制器，屬于現(xiàn)階段工業(yè)領(lǐng)域最為主要的控制技術(shù)之一，這是由于其具備易學(xué)易用、可靠性與穩(wěn)定性較高、配套設(shè)施齊全等優(yōu)勢(shì)，控制柜、電機(jī)、生產(chǎn)線、開(kāi)關(guān)柜均屬于較為典型的PLC技術(shù)應(yīng)用方向，而為了最大化PLC技術(shù)優(yōu)勢(shì)發(fā)揮，正是本文圍繞其在機(jī)械電氣控制裝置中應(yīng)用開(kāi)展具體研究的原因所在。

1.PLC技術(shù)在機(jī)械電氣控制裝置中的應(yīng)用路徑

1.1應(yīng)用思路

在機(jī)械電氣控制裝置的PLC技術(shù)應(yīng)用中，分散性控制、順序化控制、閉環(huán)控制均屬于其中典型，以其中的分散性控制為例，PLC技術(shù)在其中的應(yīng)用需得到PLC控制系統(tǒng)（分散布置）的支持，基于PLC技術(shù)的分散性控制可大幅提升機(jī)械電氣控制裝置操作靈活性；順序化控制則屬于機(jī)械電氣控制裝置最典型的PLC技術(shù)應(yīng)用方式，以煤炭企業(yè)輸煤系統(tǒng)的PLC技術(shù)應(yīng)用為例，順序化控制的輸煤系統(tǒng)由現(xiàn)場(chǎng)傳感器、主站層、遠(yuǎn)程站三部分組成，輸煤系統(tǒng)的電氣控制穩(wěn)定性、靈敏性因此大幅提升；閉環(huán)控制同樣屬于常見(jiàn)的機(jī)械電氣控制裝置PLC技術(shù)應(yīng)用方式，泵類(lèi)電機(jī)的電氣控制便多采用應(yīng)用PLC技術(shù)的閉環(huán)控制，電氣控制的自動(dòng)保護(hù)水平、針對(duì)性能夠在PLC技術(shù)支持下實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)足提升[1]。

1.2應(yīng)用路徑

PLC技術(shù)在機(jī)械電氣控制裝置中的應(yīng)用可細(xì)分為現(xiàn)場(chǎng)總線型控制（FCS）、分布式控制（DCS），其中應(yīng)用PLC技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)總線型控制關(guān)鍵為良好的通信網(wǎng)絡(luò)，機(jī)械電氣控制裝置的自動(dòng)化、智能化水平也能夠在PLC技術(shù)支持下實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)足提升，而在網(wǎng)絡(luò)雙向性特點(diǎn)支持下，PLC技術(shù)與現(xiàn)場(chǎng)總線型控制的優(yōu)勢(shì)將實(shí)現(xiàn)一定程度的疊加，機(jī)械生產(chǎn)的優(yōu)化也將由此實(shí)現(xiàn)；應(yīng)用PLC技術(shù)的分布式控制主要負(fù)責(zé)機(jī)械電氣控制裝置的分散式控制，最大限度分離最危險(xiǎn)部分屬于該應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)所在，這使得應(yīng)用PLC技術(shù)的分布式控制可開(kāi)展相對(duì)集中與分散的電氣控制，PLC技術(shù)具備的多方信息收集、整合、處理能力也將實(shí)現(xiàn)更好發(fā)揮。值得注意的是，為保證分布式控制能夠在PLC技術(shù)支持下正常發(fā)揮自身效用，控制單元、顯示單元、通信總線的結(jié)構(gòu)完整性必須得到重點(diǎn)保障[2]。

2.PLC技術(shù)在機(jī)械電氣控制裝置中的實(shí)際應(yīng)用

2.1煙草加料控制系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)

2.1.1應(yīng)用概況

為提升研究的實(shí)踐價(jià)值，本文選擇了某企業(yè)煙草加料控制系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)作為研究對(duì)象，這一改造設(shè)計(jì)涉及機(jī)械部分、電控硬件、電控軟件改造，并采用了西門(mén)子生產(chǎn)的S7-300系列PLC，控制系統(tǒng)的程序編寫(xiě)選擇了西門(mén)子出品的SIMATIC Manager，考慮到本文研究方向，筆者僅對(duì)其中的PLC技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)論述。

2.1.2總體改造與PLC功能設(shè)計(jì)

煙草加料控制系統(tǒng)改造遵循了先進(jìn)性、實(shí)用性、安全性、可靠性、交互性、開(kāi)發(fā)性原則，并明確了具體的改造技術(shù)指標(biāo)，如加料控制系統(tǒng)料液施加過(guò)程控制精度≤0.5%且批次累計(jì)精度≤1.0%、加料工序煙葉流量為6400kg/h，而為了滿(mǎn)足這類(lèi)改造技術(shù)指標(biāo)，設(shè)計(jì)人員編制了PLC功能設(shè)計(jì)，包括料液流量信號(hào)采集、料罐稱(chēng)重信號(hào)采集、料液引射蒸汽壓力采集、料液溫度信號(hào)采集、球閥開(kāi)關(guān)位置信號(hào)采集、料液自動(dòng)施加、生產(chǎn)前加料管路預(yù)填充、料液溫度自動(dòng)控制、料液的回收與管路清洗、工藝段信號(hào)交互、觸摸屏信號(hào)交互等，以其中的料罐稱(chēng)重信號(hào)采集為例，PLC技術(shù)能夠通過(guò)料液儲(chǔ)存罐支撐柱上安裝的壓力傳感器、信號(hào)轉(zhuǎn)換盒傳遞至稱(chēng)重模塊，PLC由此即可較好服務(wù)于罐體內(nèi)料液的計(jì)量。

2.1.3 PLC軟件設(shè)計(jì)思路

在機(jī)械電氣控制裝置的PLC技術(shù)應(yīng)用中，PLC軟件設(shè)計(jì)屬于其中關(guān)鍵，因此本文將就煙草加料控制系統(tǒng)PLC軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)論述，該設(shè)計(jì)是為了完成料液施加、管路中余料回收和清洗兩個(gè)工藝任務(wù)。其中，料液施加流程可概括為：“開(kāi)始→預(yù)填充→料液施加→結(jié)束”，管路中余料回收和清洗的流程則為：“開(kāi)始→余料回收→水清洗→管路輕吹→結(jié)束”，而為了保證PLC技術(shù)、電氣控制裝置較好服務(wù)于兩個(gè)工藝任務(wù)的完成，PLC軟件設(shè)計(jì)主要圍繞質(zhì)量流量計(jì)各種流量信號(hào)處理、儲(chǔ)存罐溫度允差控制、現(xiàn)場(chǎng)料液施加精度控制、儲(chǔ)存罐中料液重量計(jì)量、料液引射蒸汽壓力控制、儲(chǔ)存罐其它各項(xiàng)控制功能展開(kāi)[3]。

2.1.4 PLC軟件具體設(shè)計(jì)

以上文中提到的儲(chǔ)存罐溫度允差控制為例，該控制一般采用開(kāi)關(guān)量控制蒸汽角閥開(kāi)閉方式，但較差的控制精度使得這種開(kāi)閉方式需要人工參與支持，因此設(shè)計(jì)人員采用了引進(jìn)PID過(guò)程回路控制的設(shè)計(jì)方式，SIMATIC Manager的PID控制模塊也能夠由此得到充分應(yīng)用，PID控制參數(shù)的優(yōu)化由此在編程處理的支持下得以實(shí)現(xiàn)。具體來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)人員將帶電氣定位器的薄膜調(diào)節(jié)閥安裝在了蒸汽加熱管路上，PLC發(fā)出的4-20mA信號(hào)負(fù)責(zé)薄膜調(diào)節(jié)閥的控制，蒸汽進(jìn)汽量大小的調(diào)節(jié)由此得以實(shí)現(xiàn)，圖1為儲(chǔ)存罐內(nèi)料液溫度PID調(diào)節(jié)示意圖，結(jié)合該圖便能夠更直觀了解儲(chǔ)存罐溫度允差控制設(shè)計(jì)，PLC技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值也能夠由此得到證明。

2.2茶葉揉捻機(jī)電氣控制裝置設(shè)計(jì)

2.2.1應(yīng)用概況

為更直觀展示PLC技術(shù)在機(jī)械電氣控制裝置中的應(yīng)用，本文還選擇了茶葉揉捻機(jī)電氣控制裝置設(shè)計(jì)作為研究對(duì)象，PLC技術(shù)在其中的應(yīng)用需重點(diǎn)關(guān)注投葉量、揉盤(pán)轉(zhuǎn)速、壓力、時(shí)間等等茶葉揉捻機(jī)參數(shù)，這是為了提升茶葉揉捻機(jī)的運(yùn)行效率與工作質(zhì)量。

2.2.2總體設(shè)計(jì)方案

基于上文提到的參數(shù)，設(shè)計(jì)人員采用交流電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)配合PLC技術(shù)開(kāi)展了具體設(shè)計(jì)，在電機(jī)轉(zhuǎn)速連續(xù)無(wú)級(jí)調(diào)速的支持下，茶葉揉捻機(jī)的控制基礎(chǔ)得以夯實(shí)。同時(shí)，還采用了壓蓋升降方式的壓力控制，該控制的流程可描述為“PLC→步進(jìn)電機(jī)→控制對(duì)象→壓力傳感器→PLC”，而結(jié)合“輕→重→較重→輕”的揉捻過(guò)程，PLC技術(shù)在其中的應(yīng)用路徑得以進(jìn)一步明確。

2.2.3具體設(shè)計(jì)方案

圖2為基于PLC的茶葉揉捻機(jī)電氣控制裝置設(shè)計(jì)，結(jié)合該圖不難發(fā)現(xiàn)，PLC技術(shù)在其中的應(yīng)用采用了S7-200系列的PLC，應(yīng)用PLC技術(shù)的茶葉揉捻機(jī)控制流程可概括為：“控制程序→自動(dòng)控制→位置初始化→揉捻啟動(dòng)→揉捻過(guò)程1、2、3、4→開(kāi)門(mén)卸料→初始位置恢復(fù)→揉捻停止→控制結(jié)束”，PLC技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值由此得到了更直觀展示[2]。

結(jié)論：

綜上所述，PLC技術(shù)可較好服務(wù)于機(jī)械電氣控制裝置，在此基礎(chǔ)上，本文涉及的煙草加料控制系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)、茶葉揉捻機(jī)電氣控制裝置設(shè)計(jì)等內(nèi)容，則提供了可行性較高的機(jī)械電氣控制裝置PLC技術(shù)應(yīng)用路徑，而為了更好發(fā)揮PLC技術(shù)優(yōu)勢(shì)，堆垛機(jī)、注塑模具立體倉(cāng)庫(kù)、雙波長(zhǎng)激光選區(qū)融合設(shè)備電氣控制的PLC技術(shù)應(yīng)用也應(yīng)得到關(guān)注。

參考文獻(xiàn)：

[1]李亞斌.基于PPC、PLC及現(xiàn)場(chǎng)總線的鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械電氣控制系統(tǒng)[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2018，26（17）：85.

[2]吳俊杰.基于PLC自動(dòng)化技術(shù)的農(nóng)業(yè)機(jī)械的電氣控制應(yīng)用[J].南方農(nóng)機(jī)，2018，49（04）：130.

[3]胡德興，姚興軍，鐘思蒙，洪惠芬，胡豐懷.基于三菱PLC的PTC電阻分揀機(jī)設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化博覽，2018，35（S1）：48-50.

作者簡(jiǎn)介：

張愛(ài)華；女；1988年2月；河北；漢；碩士研究生；低氧氣調(diào)。

丁長(zhǎng)龍；男；1989年10月；河北；漢；本科；助理工程師。