PLC控制的變頻器在自動(dòng)化生產(chǎn)線中的應(yīng)用

石芳軍

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，國(guó)民經(jīng)濟(jì)大幅度增長(zhǎng)。能夠有效提升生產(chǎn)效率的自動(dòng)化生產(chǎn)線，更是為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)效益的增長(zhǎng)做出了很大的貢獻(xiàn)。PLC技術(shù)在自動(dòng)生產(chǎn)線上有很大的作用，應(yīng)用PLC技術(shù)控制的變頻器可以在自動(dòng)化生產(chǎn)線生產(chǎn)批量重復(fù)的產(chǎn)品中發(fā)揮巨大作用。本文從PLC技術(shù)的概念和特點(diǎn)出發(fā)，分析了PLC控制變頻器的原理和優(yōu)點(diǎn)，并重點(diǎn)探討了PLC控制的變頻器在自動(dòng)化生產(chǎn)線中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：PLC技術(shù);變頻器;自動(dòng)化生產(chǎn)線

一、PLC技術(shù)的概述

（一）PLC技術(shù)的概念和特點(diǎn)

PLC即可編程控制器，它是以微處理器為基礎(chǔ)，將計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)綜合起來(lái)發(fā)展成的新型工業(yè)控制裝置。PLC使傳統(tǒng)的繼電控制器技術(shù)和現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。按照國(guó)際電工委員會(huì)給出的定義，PLC是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，服務(wù)于工業(yè)環(huán)境下的生產(chǎn)過(guò)程。它使用可編程序的存儲(chǔ)器，將內(nèi)部邏輯運(yùn)算、順序控制、計(jì)數(shù)、運(yùn)算等操作程序通過(guò)輸入輸出，達(dá)到控制機(jī)械生產(chǎn)過(guò)程的目的。

PLC技術(shù)具有以下特點(diǎn)：

第一，安全可靠性高。PLC的輸入/輸出端口是應(yīng)用繼電器或光耦合器件，其基本的輸入/輸出點(diǎn)都是開(kāi)關(guān)量，并附加隔離與抗干擾措施，能夠保證生產(chǎn)線不受外界干擾，在各種惡劣環(huán)境下都能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)生產(chǎn)控制，有效地緩解了人力生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)安全可靠的目標(biāo)。

第二，通用性強(qiáng)。PLC采用模塊化結(jié)構(gòu)，各個(gè)模塊能夠靈活組成不同的控制系統(tǒng)，工作人員只需針對(duì)不同的模塊操作需求編輯程序，即可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的操作。

第三，靈活方便。PLC的優(yōu)勢(shì)在于用軟件編程取代硬連線，體積小。對(duì)于不同的控制系統(tǒng)，當(dāng)生產(chǎn)中需要改變控制方式，或是對(duì)控制對(duì)象實(shí)施簡(jiǎn)單的操作改動(dòng)，只要修改程序即可完成，無(wú)需進(jìn)行大的修改，所以減少了調(diào)試工作量。PLC技術(shù)充分考慮到工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境，抗干擾力強(qiáng)，組合靈活，編程簡(jiǎn)單，安裝和維修方便，因而適合在自動(dòng)化生產(chǎn)線中應(yīng)用。

（二）PLC系統(tǒng)的基本構(gòu)成

PLC實(shí)質(zhì)是用于控制功能的計(jì)算機(jī)，它與控制對(duì)象的接口能力更強(qiáng)，能夠圍繞過(guò)程控制的需求設(shè)計(jì)自身結(jié)構(gòu)。一般來(lái)說(shuō)，自動(dòng)化生產(chǎn)線中，PLC系統(tǒng)由以下幾個(gè)部分構(gòu)成：

第一，CPU。CPU模塊是PLC的核心模塊，由微處理器與存儲(chǔ)器組成。

第二，輸入/輸出模塊。該模塊是PLC與操作現(xiàn)場(chǎng)中的設(shè)備連接的接口。

第三，編程設(shè)備。它是PLC系統(tǒng)中最關(guān)鍵的外圍控制設(shè)備，通過(guò)程序編輯設(shè)計(jì)傳遞相應(yīng)的指令，也可以對(duì)原有的程序進(jìn)行修改和調(diào)試，并實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)視PLC的工作過(guò)程。

第四，電源模塊。主要用于PLC工作過(guò)程中的交流電和直流電轉(zhuǎn)換。

二、PLC控制變頻器的原理

在自動(dòng)化生產(chǎn)線控制系統(tǒng)中，把進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)的部分叫做主線路，把實(shí)施控制、信號(hào)采集和傳遞、數(shù)據(jù)通信的回路叫做輔助線路。變頻器是工作在主線路的重要部件，其任務(wù)就是改變控制生產(chǎn)線進(jìn)行自動(dòng)化生產(chǎn)。PLC系統(tǒng)則是典型的輔助線路組成部件，它集測(cè)控、信號(hào)采集和處理、信號(hào)傳遞、數(shù)據(jù)通信和信息交換為一體，實(shí)現(xiàn)多功能的邏輯控制裝置。

在實(shí)際組合應(yīng)用中，變頻器通過(guò)改變電壓和改變頻率來(lái)調(diào)控自動(dòng)化生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率。變頻器也集合了若干控制功能，以實(shí)現(xiàn)更方便的控制。變頻器還集合了生產(chǎn)線供電的保護(hù)功能，能夠調(diào)節(jié)電壓，為安全生產(chǎn)提供保護(hù)。

PLC作為專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)通信管理的控制中心，變頻器通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)把信息交互到PLC中，PLC再把信息轉(zhuǎn)發(fā)到DCS后臺(tái)控制中心，于是DCS通過(guò)PLC聯(lián)網(wǎng)到變頻器，構(gòu)成了過(guò)程控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工藝和生產(chǎn)控制。

三、PLC控制的變頻器的優(yōu)點(diǎn)

變頻器的數(shù)據(jù)分析與處理能力較弱，將PLC自動(dòng)控制技術(shù)運(yùn)用其中，能夠有效的彌補(bǔ)，提升變頻器整體性能，并且PLC變頻控制器主要是通過(guò)存儲(chǔ)器以及中央處理機(jī)和輸入接口電路等所組成的，這一控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)也比較多，在實(shí)際應(yīng)用中也有所不同之處。

在工作方式上來(lái)看，PLC控制主要就是通過(guò)循環(huán)掃描方式進(jìn)行的。在程序上是按照先后順序進(jìn)行存放的，其中的CPU也是從首個(gè)指令進(jìn)行對(duì)相應(yīng)程序加以執(zhí)行的，在結(jié)束之后才進(jìn)行返回，從而進(jìn)行循環(huán)。在進(jìn)行實(shí)際工作過(guò)程中，對(duì)程序掃描前要進(jìn)行故障自診斷程序，一切正常情況下就會(huì)進(jìn)一步的進(jìn)行掃描。然后就是執(zhí)行通信請(qǐng)求，接到相應(yīng)的請(qǐng)求之后加以處理，將信息進(jìn)行發(fā)送到編輯器來(lái)進(jìn)行顯示。

另外，中央處理器的功能發(fā)揮方面，主要是對(duì)輸入端實(shí)施掃描，然后將指令進(jìn)行調(diào)出和執(zhí)行，把正確的結(jié)果進(jìn)行輸送到狀態(tài)寄存器當(dāng)中。在對(duì)指令完成后，就要能夠?qū)⑤敵鰻顟B(tài)寄存器狀態(tài)輸出的一些部件加以轉(zhuǎn)換，通過(guò)被控設(shè)備來(lái)對(duì)電壓以及電流信號(hào)進(jìn)行接受。通過(guò)這些程序的執(zhí)行實(shí)施之后，就能夠完成一個(gè)完整的工作程序。PLC控制變頻器系統(tǒng)主要是通過(guò)循環(huán)掃描方式進(jìn)行實(shí)施的，這也是和微機(jī)系統(tǒng)有著不同之處。

四、PLC控制的變頻器在自動(dòng)化生產(chǎn)線中的應(yīng)用

PLC控制的變頻器在自動(dòng)化生產(chǎn)線中的應(yīng)用，主要有以下幾個(gè)方面：

（一）調(diào)節(jié)電壓

高壓供電的形式隨著社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步，已經(jīng)因其高危險(xiǎn)性與高操作性而不適用于社會(huì)的發(fā)展，PLC控制的變頻器不僅可以調(diào)低工作電壓，保障自動(dòng)化生產(chǎn)線工人的安全，也能夠有效降低生產(chǎn)線的檢修率，增加了安全系數(shù)。

（二）控制材料添加

PLC控制的變頻器在自動(dòng)化生產(chǎn)線進(jìn)行混合料產(chǎn)品生產(chǎn)的過(guò)程中，能夠通過(guò)充分的考慮到多種材料各自的性質(zhì)，對(duì)于各種材料的質(zhì)量實(shí)施科學(xué)、合理的控制，從而保障所生產(chǎn)的產(chǎn)品的質(zhì)量。在過(guò)去的生產(chǎn)線生產(chǎn)中，產(chǎn)品需要的配料常常采用人工的方式添加，而PLC控制的變頻器在自動(dòng)化生產(chǎn)線上進(jìn)行應(yīng)用后，可以自動(dòng)化添加配料，提高了生產(chǎn)線的自動(dòng)化水平，有效的減少了人工操作的數(shù)量，避免了人為失誤的出現(xiàn)，而且也降低了污染的幾率，使得成本費(fèi)用相應(yīng)的減少，提高了生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。

（三）增強(qiáng)品控

隨著工業(yè)化的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)鏈的大量出現(xiàn)，自動(dòng)化生產(chǎn)線對(duì)生產(chǎn)效率的提升變得越來(lái)越重要。PLC控制的變頻器在自動(dòng)化生產(chǎn)線上的應(yīng)用，能夠?qū)?yán)格標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)內(nèi)，通過(guò)全智能的遠(yuǎn)程控制，大大提高零部件生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化，降低不合格率。通過(guò)PLC技術(shù)，即使自動(dòng)化生產(chǎn)線在生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)一些故障和問(wèn)題，都可以在計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)控制中心顯示出來(lái)，可以使工作人員能夠及時(shí)去解決問(wèn)題，這樣生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品就可以在后期維護(hù)上減少自身的工作量。

六、結(jié)語(yǔ)

隨著工業(yè)化的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)鏈的大量出現(xiàn)，人工生產(chǎn)的效率已經(jīng)不能滿(mǎn)足工業(yè)化生產(chǎn)的需要，自動(dòng)化生產(chǎn)線的地位和作用變得越來(lái)越突出。PLC技術(shù)控制的變頻器在自動(dòng)化生產(chǎn)線上的應(yīng)用，能夠進(jìn)一步提升自動(dòng)化生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。

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