简析PLC在电气自动化设备中的作用
摘要:PLC是可编程控制器的英文缩写,其运行核心是微处理器对电子设备的控制,依托于数字运算操作系统,其属于一种专门为了工业生产而研发并投入使用的基于数字运算的电子操作系统,并迅速以其独特的特点在工业环境中得到广泛的应用,涉及航天、机械、汽车、矿业等,也包括电气自动化设备中。因此,文章主要论述PLC在电气自动化设备中的作用。
关键词:PLC;电气自动化设备;作用
中图分类号:TM63文献标识码:A
前言
由于信息技术革命日新月异,信息化对社会发展的各个领域产生了深刻影响。信息化、数字化、智能化成为电气化工程发展主方向,特别是PLC控制技术在电气自动化设备控制系统中,发挥着巨大的功能和优势。其优势主要有,可大大减少连接线路的用量,不仅能节省了成本,还可简化操作人员的工作程序。而传统的电气自动化设备是通过各种电气连接线进行连接,因而具有很大的局限性。主要表现在:后期维护工作量大,可靠性较差,特别是在电气自动化设备日常调试和安装等方面都存在很大的困难。所以说,在电气自动化设备中引入PLC控制技术,是非常有必要的。
一、PLC工作原理及技术优势分析
1.PLC工作原理
PLC即可编程控制器(ProgrammableLogicController),可编程控制器是采用数字和模拟输入模式进行指令控制,主要由电源、中央处理器、存储器、输入输出接口电路、功能模块和通信模块六大部分组成,其中最重要的部分为可编可写的程序存储器。PLC工作过程分为三步,三个步骤完成所需的时间为一个扫描周期。第一阶即段输入采样阶段,第二阶段为用户程序执行阶段,最后一个阶段为输出刷新阶段。
2.PLC技术优势
在电气自动化应用的过程中,PLC技术显示出了诸多的优点和技术优势,具有重要意义。首先,PLC技术具有可靠性强、操作简单的特点,其干扰能力远远强于传统的继电器控制技术,能够适用于更加复杂的工业生产环境;同时技术人员通过简单的指令,例如形象、直观的程序段,能够精确反映操作命令,适应范围更加广泛。其次,PLC控制系统的反应速度快,其控制功能也相对完善,在设施齐全、实用性强方面,使其成为一个具有综合控制的整体,通过对继电器控制系统进行替换,通过内部的逻辑关系进行控制,大大减轻了工作强度。
不但如此,在控制过程中,各种辅助继电器的成功使用,其节点变位时间都能简化为零,因此无需考虑其固有返回系数。另外,其简单的操作环境和操作流程使学习过程也得到了大大的简化,可以适应业务水平参差不齐的各类操作技术人员。
二、PLC技术的应用及特点
1.顺序控制作用
顺序控制应用属于PLC的基础功能。在PLC的技术研发初期,它通过顺序控制实现对各类电气自动化设备控制,也就是顺序控制作用。随着技术的发展,这项技术也得到了很大提高,已逐渐适应了国家提出的“节能减排、提高工作效率”这一要求。更值得一提的是,PLC技术在电气工程应用中,它还能完成更为复杂的控制任务。
2.开关量控制作用
开关量控制属于PLC的另一种控制形式,由于传统的电气控制系统多采用电磁继电器的形式进行开关控制,此种系统不但维修困难、反应速度慢,而且常会出现触点降低等不可靠情况。PLC控制技术的顺利应用,不但克服了上述各类缺陷,还具有操作简单的优点。工作人员通过简单的合闸操作,就能够根据实际情况发出合理的指令。即使在控制工作过程中出现故障时,也能够进行手动分闸操作,大大简化了工作流程。
3.闭环控制作用
一般来说,电气自动化设备中的启动方式可采用自动启动和手动启动两种。在自动启动和控制过程中,PLC控制系统内嵌控制模块,它可根据各种操作特点,各运营时间自动选择相应设备,而手动操作是由操作人员的工作时间确定的。这两种方式都是电气化自动设备中主要启动方式。此外,PLC和常规控制是电气自动化设备中控制部分的主要组成部分。其中PLC是控制主体,而常规回路作为补充部分,同时也是设备控制的安全回路,这样PLC的安全功能就能实现。哪怕出现故障,也能确保设备正常工作。
4.自动切换的作用
PLC控制技术,除能完成设备可自投操作外,还可根据操作过程中具体运行情况来满足其他操作的要求,以提高电气设备的综合性能。这跟它的组成有很大的关系。在PLC备用电源中设有自动投入装置,它可通过各种程序段,进行控制。此外,它还可用正常运营时的信号数据作为备用电源启动开关的开、闭依据,来提高控制系统操作能力。
5.调速器控制作用
在电气自动化设备中,调速器是其设备的重要组成部分之一,为了满足生产需要,需要对调速器进行控制。而在调速控制过程中,应针对不同参数进行不同的控制。这是因为PLC由不同的组成(电子调节单元、电液执行单元及转速测量单元)决定的。
三、PLC在电气自动化中的作用
为了表达PLC技术在电气自动化中的作用,我们现通过实例——某工厂进行传送控制任务控制加以说明。
1.控制要求
在PLC控制系统设计过程中,应先分析和规划其控制要求。在电气设备运行中,为完成传送任务,可通过控制企业内部的传送站。其主要操作步骤是:首先取出要传送的物料,然后送到加工站加工。应需要设置延时信号,为下道工序总好准备工作,最后将物料运送到原位。
2.编程设计
1)总体方案
在编制的总体设计方案中,首先应设定其基础装置及确定具体控制原理。为了完成检测任务,应设置两个传感器。低于运输臂气缸,可选用二位五通双控电池换向阀,对此进行通断电控制。此外,还应严格选择电气换向阀、气动装置等设备。其模拟量输入/输出转换原理公式:
2)硬件选择
PLC控制系统中硬件主要包括:3个按钮开关、一个指示灯、1个报警灯、4个电磁转向阀、4个PNP型数字量传感器等。然后按照一定的顺序将它们组装在一起,就可以共同完成控制任务。而且还可以根据实际情况选择合适的电源。如主机选用CPU314型号,然后连接操作板,电源模板可以选择3075A,输入电压为120V/230V,数字量输入/输出模块采用SM323型号。
3)PLC技术流程图及控制回路图的设计方案
硬件选取结束,需要对系统进行控制回路图和流程图的设计,根据所选硬件、电气规范及相关标准,进行规范安装、布线和连线操作。在操作过程中,要注意接地和屏蔽问题,避免不必要的干扰,如图1所示。
3.PLC技术的测试
PLC控制系统安装完毕,在投入使用之前,需要进行系统内部测试,以确保其具有良好的控制性能并能够很好的完成控制任务。在测试过程中,它能将设置的程序传送给PLC系统,还能对各种传感器进行输出或输入的测试,执行元件工作。
四、PLC发展趋势
伴随着PLC控制技术在电气工程中的应用广泛,其发展步伐也在不断的加速,其发展趋势主要包括网络数字化加速和稳定性提高。
1.网络数字化
随着社会的发展和科技的进步,在PLC系统发展过程中,也越来越依赖计算机网络技术,PLC数字化发展成为其主要趋势。在发展过程中,将逐步摒弃缓慢和DOS语言,并开始成立通用的硬件平台。在这一平台中,PLC将实现与DOS语言系统相结合,共同取长补短,走向同化。
2.稳定性
电气自动化设备的主要需要是具有一定的稳定性和可靠性,已完成愈加复杂的工业生产。因此,在PLC技术发展过程中,如何提高其稳定性和操作安全性成为此类问题研究的重点和热点,也是一个难点问题。因此,在发展过程中,需要加强对外界电磁干扰的抵抗,并对错误程序段或者操作进行提示,以满足生产需要。
结语
在信息化、数字化、智能化成为电气工程发展主方向的今天,PLC控制技术已得到飞速发展,它以清晰的人机操作界面、完善的设备系统操作系统,成熟的综合布线,在现代电气自动化设备中应用越来越广泛。
参考文献:
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