李曉鶴,徐騰飛(華晨汽車集團(tuán)控股有限公司,沈陽 110044)
PLC技術(shù)在工業(yè)電氣自動化中的發(fā)展與應(yīng)用
李曉鶴,徐騰飛
(華晨汽車集團(tuán)控股有限公司,沈陽110044)
摘要:隨著科學(xué)技術(shù)日新月異的持續(xù)發(fā)展,電氣自動化系統(tǒng)的應(yīng)用逐步廣泛,生產(chǎn)效率成倍提高,這得益于可編制邏輯控制器即PLC技術(shù)在電氣自動化中的應(yīng)用。文章從電氣自動化的概念入手,分析PLC技術(shù)的概念、特征及發(fā)展趨勢,并分析PLC技術(shù)在工業(yè)企業(yè)中的應(yīng)用,以供大家參考。
關(guān)鍵詞:PLC技術(shù);電氣自動化;工業(yè)企業(yè);應(yīng)用
電氣自動化技術(shù)是一種運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息科技、儀器儀表和控制理論對整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)過程進(jìn)行控制、管理和優(yōu)化,以達(dá)到提高生產(chǎn)效率、提高可靠性和安全性、降低成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量等目的的綜合技術(shù)[1]。
電氣自動化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)離不開三大要素的支撐:硬件、系統(tǒng)與自動化軟件。就硬件來說,目前世界上應(yīng)用較為普遍與廣泛的自動化硬件設(shè)備包括了人機(jī)界面、可編程邏輯控制器(即PLC技術(shù))、變頻器、接觸器、繼電器、工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)、指示燈、電機(jī)啟動器、斷路器等等,其中最主要的是三大件:人機(jī)界面、PLC與運(yùn)動控制器,本文主要是研究PLC技術(shù)在電氣自動化中的發(fā)展與應(yīng)用。
2.1PLC技術(shù)的概念
PLC與機(jī)器人、CAD/CAM并列有名,是世界現(xiàn)代工業(yè)自動化的三大技術(shù)支柱,為首的即PLC。嚴(yán)格來說PLC是個(gè)一種小型的計(jì)算機(jī),可以進(jìn)行軟件編程、接受輸入信號并控制輸出,以此實(shí)現(xiàn)對工業(yè)企業(yè)的控制[2]。因此PLC與計(jì)算機(jī)的內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)基本一樣,都涵蓋了CPU處理器、輸入輸出接口電路、內(nèi)存單元等要素,其中內(nèi)存單元可以分為ROM與PAM兩部分,前者具有掉電保存功能,用于保存CPU處理器編寫的程序,后者具備隨機(jī)存儲功能,用于程序的處理過程。而輸入輸出接口電路起到橋梁的作用,負(fù)責(zé)與外部設(shè)備的連接,將外部信號傳給PLC,并將控制信號輸出給外部設(shè)備。
2.2PLC技術(shù)的特征
PLC技術(shù)應(yīng)用到工業(yè)企業(yè)中,實(shí)現(xiàn)了繼電器控制技術(shù)的跨越式發(fā)展,具備了無比優(yōu)越的特性,包括以下四個(gè)方面:
(1)可靠性能與抗干擾能力都極高、極強(qiáng)。PLC技術(shù)具備了自我診斷與檢測能力,當(dāng)外部發(fā)生改變時(shí),PLC就會隨之采取適當(dāng)?shù)姆绞桨l(fā)出警報(bào)、檢測故障、修復(fù)錯(cuò)誤、保護(hù)信息,整個(gè)程序都很可靠,極大提高了系統(tǒng)的抗干擾性能。
(2)使用范圍廣泛。PLC技術(shù)的性能強(qiáng)大,多方面的性能都能實(shí)現(xiàn),包括計(jì)算、運(yùn)費(fèi)、開展操縱以及自身排查、人機(jī)交換等等,因此可以廣泛應(yīng)用到自動化系統(tǒng)設(shè)備中,既可以應(yīng)用到單個(gè)的操作設(shè)備、單挑生產(chǎn)線,又可以應(yīng)用到整個(gè)單位與整體制造程序的操作。
(3)通用性強(qiáng)大,方便靈活。PLC具備全套的軟件功能與硬件設(shè)備,各種控制都極為方便,而且程序的設(shè)計(jì)具有可變性,非常靈活。用戶體驗(yàn)非常好,既能適應(yīng)個(gè)性化的需求改變,又十分簡潔方便。
(4)簡易編程與操作。當(dāng)前可編寫操縱設(shè)備關(guān)鍵使用的編寫方式是梯形圖,簡單易懂。這對技術(shù)操作者來說是福音,只需通過簡單學(xué)習(xí)即能熟練完成各項(xiàng)改變或操縱措施。
(5)體型小,耗能低??删幊滩倏v設(shè)備自身體型小,因此擱置方便;能耗低,節(jié)省資源;體重輕,方便移動與安裝。
2.3PLC技術(shù)的發(fā)展趨勢
近幾年P(guān)LC技術(shù)呈現(xiàn)兩大發(fā)展趨勢:工業(yè)組態(tài)軟件的應(yīng)用與現(xiàn)場總線控制技術(shù)的融合。
(1)工業(yè)組態(tài)軟件的應(yīng)用。組態(tài)軟件,一種與控制系統(tǒng)相連接通信,負(fù)責(zé)系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控的軟件系統(tǒng),英文簡稱SCADA,意為監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集,追根溯源是工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。組態(tài)軟件,通信功能非常強(qiáng)大,幾乎所有的控制設(shè)備都可以找到能與其通信的組態(tài)軟件,因此應(yīng)用范圍很廣,組態(tài)軟件允許用戶自定義控制系統(tǒng)界面,可以創(chuàng)建復(fù)雜的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)動態(tài)監(jiān)控畫面,通過實(shí)時(shí)通信連接完成控制系統(tǒng)的流程實(shí)時(shí)監(jiān)控,并且具有報(bào)警、記錄歷史數(shù)據(jù)、仿真等功能[3]。
(2)現(xiàn)場總線控制技術(shù)的融合。現(xiàn)場總線即一種網(wǎng)絡(luò),這種網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)場設(shè)備、現(xiàn)場控制器、傳感器、各種終端等連接起來,通過一定標(biāo)準(zhǔn)的通信方式實(shí)現(xiàn)快速、高效、調(diào)理、可靠、簡便的現(xiàn)場數(shù)據(jù)交換或傳遞[4],它的主要特點(diǎn)是全數(shù)字化?,F(xiàn)場總線技術(shù)的布線規(guī)則很容易理解,在主站控制系統(tǒng)下,主站設(shè)備只需要引出一根線纜,連接到現(xiàn)場總線從站設(shè)備輸入端,再從從站設(shè)備輸出端連接到下一個(gè)總線從站設(shè)備輸入端,依次將所有從站設(shè)備連接即可?,F(xiàn)在有許多可編程控制器具備現(xiàn)場總線主站控制功能,可以方便的與總線型控制設(shè)備組建系統(tǒng),使得系統(tǒng)的布線、安裝和維護(hù)都更簡潔,成本更低,穩(wěn)定性更高。
隨著技術(shù)的進(jìn)步,PLC技術(shù)也在持續(xù)發(fā)展,其可編程措施更加完善、穩(wěn)定、方便、快捷、簡易,價(jià)格持續(xù)降低,而現(xiàn)代工業(yè)的需要更旺,具備了更廣的使用空間。因此PLC技術(shù)在工業(yè)電氣自動化的程序中地位無可替代,PLC措施在現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)中的應(yīng)用更加廣泛,持續(xù)擴(kuò)張,從電力體系到水利體系,再到數(shù)控體系,都可以看到PLC措施的應(yīng)用。
3.1PLC在火電系統(tǒng)中的使用
火電系統(tǒng)非常復(fù)雜,涵蓋了水處理、輸送煤炭、灰塵的去除、煤渣的清理等等,這些程序的進(jìn)行都需要各種運(yùn)行程序的控制與開關(guān)功能的控制等等,這些控制程序都屬于PLC技術(shù)的范疇,都可以應(yīng)用PLC技術(shù)。采用PLC技術(shù),既能控制某一個(gè)步驟,又能控制整個(gè)的火電系統(tǒng),以灰塵清除程度為例,具體的控制點(diǎn)有:吹風(fēng)機(jī)的風(fēng)度吹風(fēng)時(shí)間長度,氣化風(fēng)機(jī)的方向啟用和關(guān)閉時(shí)間,倉泵、加熱器、各種閥門和卸灰裝備的開關(guān)控制,收灰機(jī)的強(qiáng)度和收灰管道的壓力的控制。通過應(yīng)用PLC技術(shù),可以減輕工作人員的勞動壓力,提升勞動效率,員工無需在清塵現(xiàn)場緊盯設(shè)備,只要通過辦公室的一臺電腦就能視察各部分的工作動態(tài)并及時(shí)調(diào)節(jié),令其保持最佳工作狀態(tài),更加精確和效率。
3.2PLC在傳統(tǒng)的機(jī)床技術(shù)的使用
應(yīng)用到機(jī)床技術(shù)的自動化系統(tǒng)中,PLC操作即使極大的創(chuàng)新了以往由繼電器設(shè)備操作的機(jī)床性能,大大提高了機(jī)床體系的功率,降低了耗電量,減少了事故發(fā)生率,簡易了修改難度,從而讓機(jī)床技術(shù)操作的效率、質(zhì)量、性能都得到了提高與完善,可謂好處多多。
可編程邏輯控制器是一項(xiàng)智能程度高、實(shí)用性強(qiáng)的措施,其發(fā)展前景還是非常廣闊,其市場需求也會更加旺盛。工業(yè)電氣自動化中的PLC技術(shù),既能提高工作效率,又能減輕工作人員壓力,降低危險(xiǎn)系數(shù),提升經(jīng)濟(jì)效益,應(yīng)逐步完善與推廣應(yīng)用到各種工業(yè)企業(yè)中。
參考文獻(xiàn):
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[4]張培仁,杜洪亮.CAN現(xiàn)場總線監(jiān)控系統(tǒng)原理和應(yīng)用設(shè)計(jì)[M].中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社,2011.