談文卓

（江蘇省宜興中等專業(yè)學(xué)校，江蘇 無錫 214200）

當(dāng)前階段，電氣設(shè)備已經(jīng)成為人們生活和工作的重要組成部分，對(duì)其加強(qiáng)應(yīng)用能夠使人們的生活質(zhì)量和工作質(zhì)量得到很大的提升，特別是在PLC技術(shù)飛速發(fā)展的情況下，各種電氣設(shè)備的控制手段得到了進(jìn)一步的優(yōu)化，這在提高電氣設(shè)備功能性，降低其能源消耗的同時(shí)，也對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展產(chǎn)生了巨大的推動(dòng)作用。但想要在電氣控制當(dāng)中更好的應(yīng)用PLC技術(shù)，將其綜合效益充分的發(fā)揮出來，還需要相關(guān)領(lǐng)域?qū)υ擁?xiàng)技術(shù)及其應(yīng)用進(jìn)行深入的研究，這對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 淺析PLC技術(shù)

1.1 PLC技術(shù)的構(gòu)成

從本質(zhì)上來看，PLC就是一種可編程控制器，其主要是以機(jī)電控制技術(shù)理論為基礎(chǔ)的一種控制技術(shù)。對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用能夠在各類生產(chǎn)設(shè)備當(dāng)中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。該項(xiàng)技術(shù)涉及內(nèi)容廣泛，包括電源模塊、電源線連接、擴(kuò)展接口、數(shù)據(jù)總線、CPU以及輸入輸出接口等等。與此同時(shí)，基于PLC的控制系統(tǒng)主要有兩種結(jié)構(gòu)，一種是模塊式結(jié)構(gòu)，另一種是固定式結(jié)構(gòu)。其中前者包括機(jī)架、I/O、CPU以及電源等。而后者則包括I/O板、CPU板、顯示面板以及內(nèi)存塊等等。

1.2 PLC技術(shù)的原理

具體可以將PLC技術(shù)的應(yīng)用原理劃分為三個(gè)階段，首先是輸入采樣、其次是程序執(zhí)行，最后是系統(tǒng)輸出刷新。盡管各階段的工作內(nèi)容不同，但它們之間的關(guān)聯(lián)確是非常密切的，具有相互依存的特點(diǎn)。

第一，輸入采樣。該階段主要通過數(shù)據(jù)掃描的方式來完成數(shù)據(jù)收集工作，在收集到相關(guān)數(shù)據(jù)以后，會(huì)在I/O映像區(qū)進(jìn)行儲(chǔ)存，在此期間，需要徹底將數(shù)據(jù)收集工作完成，才能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入，并產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)據(jù)指令。第二，在對(duì)程序進(jìn)行具體實(shí)施的過程中，其操作會(huì)按照從上到下的順序進(jìn)行。第三，在完成程序執(zhí)行工作以后，會(huì)對(duì)最終結(jié)果進(jìn)行輸出，而計(jì)算機(jī)處理器則會(huì)根據(jù)之前收集到的數(shù)據(jù)結(jié)果對(duì)輸出結(jié)果進(jìn)行對(duì)比和分析，在完成分析以后，會(huì)將電路鎖閉，并將儲(chǔ)存工作完成，而對(duì)于指令的執(zhí)行則由相應(yīng)的外部驅(qū)動(dòng)設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。

1.3 PLC技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)

第一，具有較高的反應(yīng)速率。通常情況下，PLC技術(shù)會(huì)通過輔助繼電設(shè)備對(duì)原來的機(jī)電設(shè)備進(jìn)行替代，這樣能夠使機(jī)械設(shè)備獲得更高的反應(yīng)速率，根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，對(duì)PLC技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，平均可以將機(jī)電設(shè)備的反應(yīng)時(shí)間減少50%。

第二，操作簡(jiǎn)單，在對(duì)PLC技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用的過程中，使用的指令方式一般都比較簡(jiǎn)單，因此，并不需要對(duì)相關(guān)操作人員進(jìn)行長期的培訓(xùn)，就能夠?qū)ο嚓P(guān)設(shè)備進(jìn)行有效的操作。

第三，抗干擾能力強(qiáng)。在PLC技術(shù)當(dāng)中應(yīng)用了微電子技術(shù)，能夠通過無觸點(diǎn)形式的半導(dǎo)體電路進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作，而且還利用軟件對(duì)很大一部分時(shí)間繼電器以及中間繼電器進(jìn)行了代替，僅保留了一些和輸入輸出具有密切關(guān)聯(lián)的硬件，且在硬件當(dāng)中應(yīng)用了電源保護(hù)、濾波保護(hù)、屏蔽保護(hù)以及隔離劑模塊，除此之外，在外部還應(yīng)用了集中采樣輸出以及周期掃描的工作方式，為該項(xiàng)技術(shù)提供了較強(qiáng)的抗干擾能力。

第四，具有較強(qiáng)的實(shí)用性，當(dāng)前階段，PLC產(chǎn)品已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了模塊化、系列化以及標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，而且配備的品種也非常齊全，支持用戶對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行靈活的配置，且在各個(gè)領(lǐng)域都能進(jìn)行便捷的應(yīng)用。

2 PLC在電氣控制中的應(yīng)用

2.1 在提升機(jī)當(dāng)中的應(yīng)用

在提升機(jī)當(dāng)中，對(duì)于PLC技術(shù)的應(yīng)用，主要是將其與功率較高的晶閘管變流器進(jìn)行結(jié)合應(yīng)用，這種應(yīng)用方式改變了傳統(tǒng)的繼電器控制元件，賦予了提升機(jī)全載全自動(dòng)功能，對(duì)于該項(xiàng)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用具體如下：第一，沒有對(duì)原有的提升機(jī)和直流主電機(jī)進(jìn)行更改，在保證原有提升機(jī)能夠正常運(yùn)行的情況下，將原有操作臺(tái)去除，并設(shè)置了全新的操作臺(tái)，與此同時(shí)，對(duì)電樞回路進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整，加設(shè)了轉(zhuǎn)換刀閘。對(duì)于新舊控制系統(tǒng)，主要通過多路航空插頭進(jìn)行切換，能夠?qū)μ嵘龣C(jī)系統(tǒng)當(dāng)中的潤滑油泵進(jìn)行有效的控制。此外，在對(duì)新控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試的過程中可能會(huì)存在穩(wěn)定性問題，所以，為了確保生產(chǎn)活動(dòng)的順利進(jìn)行，需要工作人員使用舊控制系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)活動(dòng)進(jìn)行輔助。當(dāng)然，在遇到特殊情況時(shí)，也有可能會(huì)永久保留舊的控制系統(tǒng)。第二，在對(duì)舊控制系統(tǒng)進(jìn)行改造、安裝以及調(diào)試等操作時(shí)，都必須要由專業(yè)的技術(shù)人員來完成，以此來保證控制系統(tǒng)的整體質(zhì)量。與此同時(shí)，在落實(shí)安裝操作時(shí)，相關(guān)管理人員應(yīng)該加強(qiáng)管理，特別是對(duì)井筒附近的各種機(jī)械潤滑制動(dòng)系統(tǒng)的工作狀況以及各項(xiàng)開關(guān)的狀態(tài)必須要保持高度的重視，避免出現(xiàn)異常情況延長系統(tǒng)調(diào)試時(shí)間。除此之外，要使用在線檢測(cè)系統(tǒng)以及校準(zhǔn)傳感器做好相關(guān)檢測(cè)工作，保證提升機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)能夠滿足生產(chǎn)活動(dòng)的相關(guān)需求。而在對(duì)原有提升機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行檢查時(shí)，要求在保留一定運(yùn)行能力的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)新舊系統(tǒng)的有效切換。第三，在提升機(jī)的裝卸載系統(tǒng)當(dāng)中對(duì)PLC技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，可以進(jìn)行一次性的調(diào)試工作，從而將整體的調(diào)試工作量有效減少，另外，要對(duì)動(dòng)態(tài)響應(yīng)參數(shù)進(jìn)行確定，使閉環(huán)系統(tǒng)能夠具有更高的穩(wěn)定性。第四，將所有電氣設(shè)備停機(jī)，然后將全系統(tǒng)啟動(dòng)，并進(jìn)行空載試運(yùn)行，該項(xiàng)操作的時(shí)間需要持續(xù)2h，在確定系統(tǒng)空載運(yùn)行具有較高穩(wěn)定性以后，再進(jìn)行裝載試運(yùn)行，最后將提升機(jī)的相關(guān)改造工作完成，推動(dòng)全自動(dòng)提升以及全載提升目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)[1]。

2.2 在膠帶機(jī)當(dāng)中的應(yīng)用

這種電氣設(shè)備通常會(huì)對(duì)耦合器以及電機(jī)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)的方式進(jìn)行應(yīng)用，而在對(duì)智能變頻器進(jìn)行應(yīng)用以后，雖然可以使該設(shè)備獲得更高的運(yùn)行效率，但變頻器并不能將能耗問題徹底改善，因?yàn)椋绻麅H對(duì)一些重量較低的金屬進(jìn)行運(yùn)送時(shí)，那么膠帶機(jī)的運(yùn)行功耗與空載狀態(tài)較為接近，在這種情況下如果仍然保持全速運(yùn)轉(zhuǎn)，就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的能源浪費(fèi)問題，而將PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用在膠帶機(jī)當(dāng)中，并將其通信模塊與Contro1Net環(huán)網(wǎng)相連接，通過功能模塊即可對(duì)變頻器的輸出進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制，使變頻機(jī)的運(yùn)行具有較高的動(dòng)態(tài)性，這對(duì)于膠帶機(jī)運(yùn)行功耗的控制具有非常積極的作用。

2.2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在對(duì)PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用以后，利用Contro1Net環(huán)網(wǎng)能夠在各PLC控制器之間進(jìn)行通訊，同時(shí)通過PLC控制器可對(duì)膠帶機(jī)相關(guān)的設(shè)備信息進(jìn)行讀取，進(jìn)而對(duì)本地系統(tǒng)中的輸出電流進(jìn)行明確，并對(duì)變頻器的運(yùn)行頻率進(jìn)行合理的調(diào)整，在這種情況下，就能夠?qū)崿F(xiàn)膠帶機(jī)轉(zhuǎn)速的靈活控制。除此之外，還可以通過相關(guān)監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)變頻器電流的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以此來保證各膠帶機(jī)運(yùn)行功率的平衡性。

2.2.2 遠(yuǎn)程通訊系統(tǒng)

將相應(yīng)的通訊模塊應(yīng)用在系統(tǒng)當(dāng)中以后，能夠?qū)νㄓ嵞繕?biāo)的通訊路徑以及地址進(jìn)行獲取，與此同時(shí)，控制系統(tǒng)還能利用該模塊對(duì)相同機(jī)架上的PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行查找，并在程序當(dāng)中建立相應(yīng)的通訊指令。除此之外，系統(tǒng)會(huì)在PLC控制器當(dāng)中設(shè)置標(biāo)簽，用于讀取數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)[2]。

2.2.3 變頻器調(diào)節(jié)

在對(duì)變頻器頻率進(jìn)行控制的過程中，通常需要PLC控制器給出相應(yīng)的電流信號(hào)，因此，需要在PLC控制器當(dāng)中設(shè)置模擬量輸出模塊，同時(shí)要根據(jù)實(shí)際需求對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，使輸出的電流能夠達(dá)到4mA～20mA，且頻率是0Hz～50Hz。對(duì)變頻器設(shè)置進(jìn)行調(diào)整，將既定速度調(diào)整為模擬量輸出，以此來實(shí)現(xiàn)輸入精度的調(diào)整。除此之外，需要對(duì)屏蔽雙絞線進(jìn)行應(yīng)用，用于對(duì)變頻器以及PLC控制器當(dāng)中的各項(xiàng)模塊進(jìn)行連接，并進(jìn)行在線校準(zhǔn)。需要注意的是，對(duì)雙絞線進(jìn)行連接的過程中，要將接地工作做好，避免傳輸信號(hào)受到變頻器運(yùn)行的影響。

2.2.4 膠帶機(jī)調(diào)節(jié)

可以根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)變頻器的運(yùn)行模式進(jìn)行調(diào)整，即輕載運(yùn)行或者是重載運(yùn)行。利用Contro1Net可以對(duì)膠帶機(jī)的關(guān)聯(lián)電機(jī)信息進(jìn)行調(diào)整，并對(duì)電機(jī)電流進(jìn)行控制，若關(guān)聯(lián)電機(jī)運(yùn)行電流處在50A～60A之間，且持續(xù)時(shí)間在2min以上，則系統(tǒng)會(huì)將膠帶機(jī)運(yùn)行狀況定義為輕載運(yùn)行，在這種情況下，可以對(duì)本地電腦頻率進(jìn)行調(diào)整，將其設(shè)為25Hz，并對(duì)膠帶機(jī)運(yùn)行速度進(jìn)行控制，使其保持2.4m/s的運(yùn)行速度。若關(guān)聯(lián)電機(jī)的運(yùn)行電流在60A以上，且運(yùn)行時(shí)間大于5min，則系統(tǒng)會(huì)將其運(yùn)行狀態(tài)定義為重載運(yùn)行，同時(shí)會(huì)對(duì)模擬量輸出模塊進(jìn)行調(diào)整，使變頻器頻率逐漸提升到50Hz，這時(shí)膠帶機(jī)的運(yùn)行速度會(huì)保持在4.8m/s[3]。

2.3 井下風(fēng)門方面的應(yīng)用

如果礦山井下風(fēng)門處存在兩側(cè)壓力不平衡的問題，那么這種壓力差就會(huì)影響到風(fēng)門的正常開啟，而為了對(duì)這種問題加以解決，可以在風(fēng)門設(shè)計(jì)當(dāng)中對(duì)PLC技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用。第一，由PLC控制系統(tǒng)輸出相應(yīng)的控制信號(hào)。第二，控制電磁閥對(duì)風(fēng)門油缸活塞進(jìn)行帶動(dòng)，從而將風(fēng)門打開。而在風(fēng)門開啟到一定程度，能夠滿足人或者是車輛通行要求以后，其開啟動(dòng)作會(huì)停止，完成通行后需要將風(fēng)門關(guān)閉，該項(xiàng)操作同樣需要通過PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)輸出，對(duì)電磁閥進(jìn)行換向轉(zhuǎn)動(dòng)，通過油缸活塞反向運(yùn)行，將風(fēng)門關(guān)閉[4]。

3 PLC技術(shù)的發(fā)展前景

第一，編程語言的標(biāo)準(zhǔn)化程度會(huì)逐漸提高。當(dāng)前階段，盡管PLC技術(shù)已經(jīng)得到了長足的發(fā)展，但仍然存在廠家生產(chǎn)的I/O口模塊以及CPU無法通用的情況，而且很多通信協(xié)議也都是專用的。但如果能夠?qū)?biāo)準(zhǔn)的編程語言進(jìn)行應(yīng)用，則可以將產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間有效減少，進(jìn)而使用戶的相關(guān)需求得到有效的滿足[5]。

第二，模塊會(huì)向著專用化以及智能化的方向發(fā)展。在控制系統(tǒng)當(dāng)中實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單化設(shè)計(jì)，能夠使模塊的功能更加明確，包括智能位置控制、專用數(shù)控以及PID控制等諸多模塊。

第三，網(wǎng)絡(luò)通信功能也會(huì)獲得更高的標(biāo)準(zhǔn)化水平。通過PLC對(duì)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行構(gòu)建，能夠?qū)⒏鞣N圖形工作站以及個(gè)人計(jì)算機(jī)作為PLC的工作站及監(jiān)控主機(jī)，并且能夠提供相應(yīng)的功能，如數(shù)據(jù)采集、信息打印、屏幕顯示以及記錄保持等等。

第四，控制及管理功能逐漸趨于一體化。能夠在同一控制器當(dāng)中實(shí)現(xiàn)信息處理功能以及控制功能，在PLC產(chǎn)品當(dāng)中對(duì)計(jì)算機(jī)處理技術(shù)、圖形顯示技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，能夠在PLC系統(tǒng)當(dāng)中實(shí)現(xiàn)信息管理功能和生產(chǎn)控制功能的一體化，而PLC功能的提升，可以更好的滿足現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)的管控需求[6]。

4 結(jié)語

綜上所述，在新時(shí)期背景下，將PLC技術(shù)應(yīng)用在電氣控制當(dāng)中，能夠使電氣控制水平得到進(jìn)一步的提升，這對(duì)于電氣設(shè)備的有效控制具有非常積極的作用，因此，相關(guān)領(lǐng)域一定要對(duì)該項(xiàng)技術(shù)保持高度的重視，不僅要對(duì)該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行深入的研究，還要結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際對(duì)其進(jìn)行合理的應(yīng)用，以此來提高相關(guān)電氣設(shè)備的運(yùn)行效率和運(yùn)行質(zhì)量，從而為相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展提供支持。