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0引言
電氣自動化是工業自動化的重要組成部分,也是工業經濟發展的一項重要技術,是一個國家現代化發展的重要標志,可以說電氣自動化水平代表著一個國家的工業發展水平。隨著電氣自動化的快速發展,各種先進的科學技術開始全面用于電氣自動化當中,如遠程控制技術、智能控制技術等。PLC技術是基于計算機技術而產生的一種可編程控制器,是智能控制技術的一種,這種技術已經開始應用到電氣自動化當中,并且顯著提高了電氣自動化水平。
1PLC技術與電氣自動化
1.1PLC技術
PLC技術是可編程控制器的簡稱,它雖然本身屬于計算機技術,卻是為工業控制應用專門設計制造的一種控制器。早期的可編程控制器又被稱為可編程邏輯控制器,隨著計算機技術的發展和PLC本身的逐漸成熟,現在所使用的PLC已經遠遠超出了邏輯控制的范圍,不過習慣上仍稱之為PLC。PLC的控制原理主要分為3個步驟,即輸入采樣階段、用戶程 序 執 行 階段和輸出刷新階段。在輸入階段,PLC利用數據掃描器一次讀入所有的輸入狀態和數據,并存在PLC的I/O映像區內。然后按照由上到下的基本順序掃描用戶程序,一般呈現出一個梯形圖,掃描完成后進行邏輯運算,根據運算的結果刷新該邏輯線圈在系統RAM存儲區中對應的位狀態。掃描用戶程序以后,就進入輸出刷新階段,控制器中的CPU向系統發出指令,按I/O映像區內對應的狀態和數據刷新所有的輸出鎖存電路,在經過輸出電路驅動外設,達到控制電器系統的目的。
1.2電氣自動化
所謂電氣自動化主要是指研究與電氣工程相關的系統運行、自動控制、電力電子技術、信息處理、實驗分析、研制開發以及電子和計算機等領域的一門科學。隨著經濟的 發 展 和 各 種科學技術的運用,我國的電氣自動化走上了快速發展的道路,電氣自動化水平不斷提高。目前,電氣自動化已經運用于工業生產的各個領域,并且已經在電氣自動化中融入了嵌入式網絡通信技術等,收到了良好的效果。尤其是 PLC 技術的應用,顯著提升了電氣自動化的靈活性和控制性,大大拓展了其應用領域和應用范。
2PLC技術在電氣自動化中的應用
PLC技術在電氣自動化中的應用是非常廣泛的,如在中央空調控制系統設計、公路交通系統設計、數控系統設計等方面,都有著比較廣泛的應用。筆者就 PLC 技術在這些自動化系統中進行了詳細的分析,以下將具體闡述。
2.1PLC在中央空調上的應用
中央空調與工農業生產和生活有著密切的關系,無論是在工業生產中,還是在城市居民的日常生活中,都是不可缺少的一種工業系統。例如,在一些對溫度要求比較高的電子企業中,中央空調是車間生產的必備設備,一般要借助中央空調來穩定車間內的溫度。目前,中央空調冷凍系統的控制方式主要有3種,即早期的繼電器控制系統、直接數字式控 制 器(DDC)以及可編程序控制器(PLC)控制系統。其中,PLC 控制系統不僅智能化水平較高,而且具有良好的抗干擾能力,并且對控制系統的結構也沒有硬性的要求,運行的可靠性大大提高,使用和維護起來也很方便,目前已經成為中央空調中應用最廣泛的控制系統。
2.2PLC在公路交通系統上的應用
隨著城市的快速發展,公路交通系統在很大程度上決定了城市的秩序,尤其是交通秩序,立交橋等城市交通系統的復雜化,使交通信號燈的控制更加困難。傳統的交通信號燈的控制方式,已經不適應公路交通系統快速發展的需要。因此,現在很多城市將PLC技術應用到交通信號燈系統設計中,形成了PLC型交通信號燈控制器,對交通信號燈的控制能力大大增加,使其對城市發展的適應力能力明顯地提高。這是因為PLC控制器對外部環境的適應力很強,并且內部也具有豐富的定時器資源,對城市交通發展中常用的“漸進式”信號燈能夠進行精確的控制,特別是能夠實現對岔路口的控制。目前,國內使用的PLC交通信號燈控制系統在內部具有實時時鐘,通過PLC編程控制可以對交通信號進行全天候的無人管理。由于PLC控制器自身具有聯網通訊的功能,這樣就能夠幫助交通部門對各個信號燈進行局域網式的統一調 度和管理,最大程度地縮小車輛信號燈的等候時間,從而更加科學地對城市交通進行管理。
2.3PLC在數控系統中的應用
隨著我國工業技術的發展,數控技術已經成為工業生產中一種不可缺少的技術,而數控技術的實現與PLC應用有著密切的關系。目前常見的數控系統主要有3種,即點位控制系統、直線控制系統、連續控制系統。在工業生產中,數控系統主要用于機械加工,其中點位控制一般用于孔加工機床,如鉆孔機床、鏜孔機床等,其是為了在加工過程中實現由一個位置向另一個位置的精確移動,一般來說并不考慮加工物體的運動軌跡,移動過程中一般不進行加工。目前,數控系統的實現主要有2種方式,即全功能數控裝置和單板機控制,這2種控制系統都應用了PLC,只不過在功能和應用范圍上有很大的區別。全功能數控裝置的功能非常完善,但是價格非常昂貴,對于一些企業來說這種裝置的許多功能完全是多余的。為了滿足一般企業的發展需要,市場上出現了基于PLC的單板機數據系統,其是為了解決傳統單片機中長期存在的O計硬件電路、接口電路、驅動電路和抗干擾問題,不僅能根據生產需要調整機床功能,還能根據技術進步對機床功能進行升級,這一點滿足了很多中小企業的發展需要,增加了企業經營管理的靈活性。
3結語
隨著科技的不斷發展與進步,PLC應用前景將更加廣闊,其對電氣自動化的提升作用將更加明顯。基于PLC的電氣自動化控制系統的規格、種類、應用范圍將會進一步拓展,以滿足不同工業控制場合的需求。因此,國家要加大對該系統的科研投入力度,使更多的先進技術能夠應用于電氣自動化中,為工業和企業發展提供更加先進的電氣自動化控制設備。
參考文獻:
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【關鍵詞】PLC;編程技術;梯形圖;指令
一、可編程控制器PLC的特點及其發展歷程
PLC編程邏輯控制器,是一種數字運算操作的電子系統,專為待定工業環境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器,用于其內部存儲程序,執行邏輯運算,定時計數與算術操作等面向用戶的指令.并通過數字或模擬式輸入,輸出控制各種類型的機械或生產過程。包括輸入中央處理器模塊、輸出模塊、通訊模塊等,輸入模塊就好比人的視覺、聽覺、觸覺、嗅覺等,收集外部信息的感官.工業過程中輸入模塊就是不停的采集一些需要的狀態各種物理信號、位置型號等.稱之為收集系統條件信號。CPU內是保存著我們寫的完成特殊任務的程序,一直不停地循環運行,運行程序中就包含輸入模塊的信號作為條件,而以這些條件結合程序就會有結果出來,這些結果就會通過輸出模塊輸出信號控制現場的設備動作,或者在上位機畫面上顯示數據等。由于可編程控制器可靠性高、控制能力強,可以方便靈活地改變生產程序,所以在工業自動化控制中有出較大的優越性從控制功能上看.可編程序控制器的發展經歷了四個階段第一階段:從第一臺可編程序控制器問世到20世紀70年代中期,是其初創階段。這一階段的產品主要用于計時、計數運算和邏輯運算,CPU是由中小規模的數字集成電路組成的,其控制功能較簡單;第二階段:從20世紀70年代中期到末期,是其擴展階段。產品的主要控制功能在這個階段得到了較大的發展.一是從可編程序控制器發展而來的控制器,主要功能除了邏輯運算以外還擴展了其他運算功能,二是從模擬儀表發展而來的控制器,其在模擬運算的主要功能外還擴展了邏輯運算功能,因此,前者被稱為可編程序邏輯控制器(PLC),后者被稱為單回路或多回路控制器。這一階段的產品有西門子公司的SYMATICS3系列,富士電機公司的sC系列等產品;第三階段:從2O世紀70年代末期到8O年代中期,這個階段是PLC通信功能實現階段,與計算機通信的發展相聯系,PLC初步形成了分布式的通信網絡體系,但是由于制造企業各自為政,通信系統自成系統,各產品的互相通信還是較困難;第四階段:自20世紀80年代中期以后.是PLC的開放階段。由于提出了開放系統,PLC得到了較大發展。通信系統開放后,各制造企業的產品可以自由通信,通信協議標準化使用戶得到了好處,因此,產品規模不斷增大,通信功能不斷完善,大中型的產品多數有CRT屏幕的顯示功能,通信功能的改善也使產品的擴展變得更加方便,此外,在這一階段還采用了標準的軟件系統,增加了高級編程語言等,這一階段的產品有AB公司的PLC-5、西門子公司的SYMATICS5和S7系列等。
二、單按鈕控制起停技術巧設
在PLC控制系統設計中,常常碰到負載的起動與停止控制,通常的做法是采用兩只按鈕作為外部起動與停止控制的輸入器件,在PLC中與兩只按鈕相對應的輸入點數也有兩個,PLC的外部接線如圖2-1所示,按鈕SB1(X0)作為起動控制,按鈕SB2(X1)作為停止控制,這樣雖然可以達到控制目的,但需要的按鈕和連接導線較多,PLC的輸入點數也較多。但在實際工作中,可以充分利用PLC內部多功能化的特點,采用單個按鈕控制負載的起動與停止,進行改進后的PLC外部接線如圖2-2所示,用SB替代SB1和SB2的功能,用X0替代X0和X1的功能,電路的實際接線就大大簡化,這樣做不僅節省了硬件成本,而且還大大減少了由于按鈕多而可能引起的故障.使電路更加經濟合理、安全可靠,控制方便簡單,具有很高的實用價值。筆者根據實際的工作經驗和研究成果,以松下電工FP0系列PLC為例介紹幾種單按鈕起??刂频腜LC編程技術。
1.采用上升沿微分指令的編程技術
采用上升沿微分指令編程的梯形圖程序,如圖2-3所示,控制過程如下:
當第一次按下SB時,X0接通,使R0的線圈接通一個掃描周期,其常開觸點閉合,Y0的線圈接通并自鎖,啟動外部負載工作運行;同時,Y0的對常開觸點閉合,為R1的線圈接通做準備;當第2次按下按鈕SB時,X0接通,R0再次接通一個掃描周期,R1的線圈被接通,R1的常閉觸點分斷,Y0的線圈斷開,外部負載停止工作。反復按下SB,將會重復上述控制過程。
2.采用置位/復位指令的編程技術
采用置位/復位指令編程的梯形圖程序,如圖2-4所示,控制過程如下:
當按下SB時,X0接通,R0的線圈接通一個掃描周期,其常開觸點閉合,R2置位(閉合)且保持,R2的一對常開觸點閉合,Y0的線圈接通,啟動外部負載工作運行;同時,R2的另一對常開接點閉合,為R1的線圈接通做準備;當再次按下SB時,X0接通,使R0的線圈再次接通一個掃描周期,R1的線圈接通,R1的常開接點閉合,R2復位(斷開)且保持,Y0的線圈斷開,外部負載停止工作運行。之后依次按下SB的工作情形與上述相同。
3.采用計數器指令的編程技術
采用計數器指令編程的梯形圖程序,如圖2-5所示,控制過程如下:
第一次按下SB時,X0接通一個掃描周期,CT100計數1次,Y0的線圈接通并自鎖;第二次按下SB時,X0再次接通一個掃描周期,CT100再計數1次,累計計數2次,則C100常閉觸點斷開,Y0的線圈斷開,且C100常開觸點閉合使CT100復位,為下一次計數作好準備。然后又開始新一輪的循環。
4.采用定時器指令的編程技術
采用定時器指令編程的梯形圖程序如圖2-6所示??刂七^程如下:
定時器TMR0的設定值為1,定時時間為0.01s(設定值值盡可能小,以防止啟動后出現異常情況時,便于立即停車)。當按下SB時,X0接通一個掃描周期,Y0的線圈被置位接通。Y0的常開觸點使定時器TMR0定時0.01s后啟動,其常閉觸點斷開,而常開觸點閉合,為Y0的復位做準備;當再次按下SB時,X0又接通一個掃描周期,由于X0和TMR0的常開觸點都接通,Y0復位,Y0的線圈斷開。如此循環往復。
5.采用保持指令的編程技術
采用保持指令編程的梯形圖程序,如圖2-7所示,控制過程如下:
當按下SB時,X0接通,R0的線圈接通一個掃描周期,置位觸發信號R0的常開觸點閉合,使KP置位,Y0的線圈接通,Y0的常開觸點閉合,為R1接通做準備;當再次按下SB時,X0接通,R0的線圈再次接通一個掃描周期,R1的線圈也接通一個掃描周期,復位信號R1的常開觸點閉合,使KP復位,Y0的線圈斷開。每按下SB一次,Y0的狀態反轉一次。
6.采用移位寄存器指令的編程技術
采用移位寄存器指令編程的梯形圖程序,如圖2-8所示,控制過程如下:
圖中是對WR0進行左移1位的操作,移入的數據是0還是1由R0的狀態決定,移位觸發信號為X0,復位信號R1的常開觸點。第1次按下SB時,X0接通,由于起初R0(WR的0位)的常閉觸點閉合,向移位寄存器SR WR0端輸入信號,1被移入R0,R0的常開觸點閉合,Y0的線圈接通,同時,R0的常閉觸點斷開;第2次按下SB時,X0接通,向左移位寄存器SR WR0端輸入信號,SR WR0左移一位,1被移入R1,由于R0的常閉觸點斷開,0被移入R0,R0復位,Y0的線圈斷開,R1的常開觸點閉合,WR0的16位繼電器狀態全部為0,此時,電路恢復最初狀態,為下次起動做準備。
7.采用主控MC/MCE指令的編程技術
采用主控指令編程的梯形圖程序,如圖2-9所示,控制過程如下:
當按下SB時,X0接通,進入MC,MCE指令程序,由于Y0常閉觸點初始閉合,R0的線圈接通并自鎖,R0常閉觸點分斷對R1的線圈互鎖,R0常開觸點閉合,Y0的線圈接通并自鎖,松開SB后,結束執行MC,MCE之間指令程序,R0復位;當再次按下SB時,X0接通,又重新進入MC,MCE指令程序,由于Y0的線圈已接通,R0線圈通路已被Y0的常閉觸點分斷,R0的線圈不再接通,R1的線圈通路則被Y0常開觸點閉合而接通并自鎖,R1的常閉觸點分斷,其一對觸點使Y0的線圈斷開,另一對觸點則對R0的線圈互鎖,不會因為Y0的常閉觸點復位后導致R0和Y0的線圈再接通的錯亂控制現象。松開SB后,結束執行MC,MCE之間指令程序,R1復位。之后依次按下SB的控制過程與上述的相同。
8.采用基本比較指令的編程技術
采用基本比較指令編程的梯形圖程序,如圖2-10所示,控制過程如下:
當按下SB時,X0接通觸發CT100計數1次,經過值減1,此時,經過值寄存器EV100=K1,使Y0的線圈接通;當再次按下SB時,X0接通觸發CT100再計數1次,累計計數2次,經過值再減1,此時,經過值寄存器EV100=K0,使Y0的線圈斷開,與此同時,CT100的常開觸點C100閉合觸發CT100,使CT100復位。反復按下SB,將會重復上述控制過程。
9.采用高級指令的編程技術
采用高級指令指令編程的梯形圖程序,如圖2-11所示,控制過程如下:
高級指令,可以方便的實現數據傳輸、算術運算、比較、變換、移位、位控制等各種功能。熟悉并在實際中合理的應用合適的高級指令,可以大大簡化程序,采用高級指令F132(BTI)使WY0的0位即Y0在X0的每次上升沿變反,即可實現控制要求。
三、結束語
由于PLC具有豐富的指令集,編程十分簡單靈活,同樣的控制要求可以選用不同的指令進行編程,編程人員需要在實踐中不斷摸索和提高自己的編程技巧,才能充分發揮PLC的優勢,實現各種控制要求。
參考文獻
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1.1基于PLC技術的開關量控制方式的應用
基于PLC技術的開關量控制方式不管是在生活中還是在工業中的應用都是十分的廣泛,也是該技術的基本應用??删幊炭刂破鱌LC的芯片可以進行程序的編寫,因此利用其不僅實現了邏輯控制,還實現了其順序控制的可能。由于自動化控制技術的日趨成熟,傳統的繼電器電路被替代,該控制設備不僅可以對單臺設備單獨地控制其的啟動與停止,還能夠對其單步的、連續的或者是一個周期的任務進行控制。
1.2基于PLC技術的控制模擬量的應用
在實際的工業任務生產時,常常要關注溫度、壓強以及濕度等等大量的有可能導致生產安全事故或者是影響產品質量的連續變化的模擬參量。這種連續的參數在之前是完全不可控的,然而運用基于PLC技術的控制器進行模擬量的控制是十分快速和簡單便捷的,這種技術能夠實現模擬轉換和數模轉換,以記錄工業生產時的一些連續變化的我模擬量,將對模擬量的實時地監控分析變得容易的多。
1.3基于PLC技術的集中式控制設計的應用
基于PLC技術的集中控制功能是通過一臺配置較強的可編程控制器PLC監控系統來實現的,還能同時地自動地控制若干個下一級的集中控制的機器設備。在這一強大的系統里,這些機器設備在運行過程中的狀態以及相互之間的聯系以及其所監控部分的聯系全部由中央控制器PLC來進行實現。因此,與其他的控制方式來比,這種中央控制器控制設計實現的可能性要大得多,也更簡單便捷,成本也較低。然而這種控制方式也有其自身的缺點,若干個機器設備中一旦有故障,都要停止中央控制器PLC的工作,使得其余的設備不能夠正常地工作,降低了設備的利用率,給破壞分子提供了可乘之機。
1.4基于PLC技術的分布式控制系統設計應用
對比集中式的控制系統,分布式控制系統的設計要復雜的多,因為每一個可編程控制器PLC都對應著自己的機器設備,以實現對機器設備的單獨控制,分布式系統多數應用在工業中,一個產品的生產流程由多臺機器設備來實現。因為每個機器設備都由自己對應的可編程控制器PLC進行控制,從而使得不管是哪臺機器出現問題都不會干擾其他機器設備的正常運行,使得產品的按時順利完成成為可能。
1.5基于PLC技術的運動控制中的應用
鑒于可編程控制器PLC可以對控制圓周的運動或直線的運動的特點?,F如今,可編程控制器PLC在電梯、機械制造、床子等工作環境下有廣泛的的應用。與以往的通過傳感器來執行工作任務原理不同,現下可編程控制器PLC控制的原理為,在基于PLC技術的控制設備的安裝配置中,加入專用的模塊化的運動控制器,使得在實際的應用中故障率極低,大大地提高了人們的安全。
2PLC電氣控制中的技術建議
2.1加大PLC控制設備中輸入信號的可靠性
最基本的就是要保證構成控制設備的所有配件的可靠性以及耐用程度,降低像由于配件超過使用期限、生產不合格或者是已有較大的磨損等導致的傳送線出現破損、電線斷路或短路的問題的發生。除此之外,還要適當地對產品的模塊功能進行更新換代,以更好地適應和滿足用戶的需求。
2.2完善基于PLC技術的控制系統的預警
基于PLC技術的電氣控制設備中,需要配備有完善可靠、智能自動化的故障預警模塊以及報警系統模塊。這些在人們的生活中及工業的生產中意義十分重大,便于提前預防事故的發生或事故發生時及時地采取措施避免人身傷亡和財產的損失。完善可靠的性能是這一切實現的前提,控制設備的智能自動化可以對在事故發生時猝不及防的人們有一定的幫助,降低其生命危險。
3總結
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PLC屬于一種使用數字進行運算的電子系統,在工業環境下為了進行分析應用而專門設計的。它使用可編程存儲器,在存儲內部執行定時、計數、順序的控制、邏輯的運算和算術的運算等等操作的指令,并且通過模擬方式、數字方式的輸入和輸出??刂撇煌愋偷臋C械生產的過程。PLC以微處理技術作為基礎,把控制處理的規則存儲在存儲器中,將其應用工業控制領域,屬于一種新型的工業控制裝置。PLC將控制、儀表、電氣這三電集為一體,能夠靈活地、方便地組合各種不同要求與規模的控制系統,來適應不同工業控制的具體需要。因為PLC是為了工業控制而進行設計的,其結構較為堅固緊密、體積較小,是有效達到機電一體化的控制設備。伴隨著微電子技術的不斷發展,PLC自身的制造成本在不斷地下降,功能逐步增強。在許多先進的工業國家中,PLC成為工業控制不可或缺的標準設備。
2PLC自身特點
2.1極高的可靠性
因為在工業生產環境中,環境條件可能比較差,因此需要PLC具有較強的抵抗干擾的能力,并且其應該能夠在較為惡劣的環境中長時間的順利的運行。
2.2使用方便
PLC操作較為方便,對于PLC進行操作,包含了程序輸入操作與程序更改操作。許多PLC使用編程器,進行程序更改以及輸入的操作。更改程序也可以直接按照地址編號或者接點號進行順序尋找或者搜索,然后進行更改。使用PLC進行編程也十分方便,PLC有功能表圖、布爾助記符、梯形圖多種程序來進行設計語言控制。并且當系統出現故障的時候,通過軟件和硬件的自診斷,進行維修的人員能夠根據有關的故障代碼顯示和故障信號燈的指示,很快地確定故障的位置,能夠迅速地排除故障,節省修復的時間。
2.3靈活性高
PLC具有很高的靈活性。PLC采用編程的語言包括功能模塊圖、功能表圖、布爾助記符、梯形圖等,只要掌握一種語言,就能夠進行編程工作。PLC按照應用的規模不斷進行擴展,它不僅僅能夠通過增加輸出、輸入卡件來增加點數,還可以通過擴展單元來增強功能和容量,也能夠通過多臺的PLC進行通信,來擴大功能和容量。PLC操作具有靈活性,使用PLC,設計工作量將會大大的減少,安裝施工工作量以及編程工作量也會大大地減少,操作變得十分的靈活方便,控制和監視變得更加容易。
2.4機電一體化
PLC是專門用來進行工業過程控制的設備,其體積不斷減小,功能卻在不斷地完善,其抗干擾的性能逐漸增強,電氣與機械部件進行來有機地結合,實現機電一體化,將計算機和儀表電子的功能綜合到一起。
2.5適應面廣
現代的PLC系統,不僅有順序控制、計數、計時、邏輯運算等功能,還具有模擬量和數字的輸出輸入、記錄顯示、人機對話、通信、功率驅動、自檢等功能。既能夠控制一臺的生產機械、一條的生產線,又能夠控制一整個的生產過程,其適應面的范圍比較廣。
3PLC在電子技術中的應用
3.1工作環境
PLC需要環境溫度在0到55oC,在安裝時,不能夠講其放到發熱量較大的元件下方,并且四周空間應該足夠的大,方便進行通風散熱。還有為了保證PLC絕緣性能,對于濕度也有要求,空氣相對濕度應該在85%以下。PLC應該盡量地遠離較為強烈的震動源,避免振動頻率10到55Hz的連續或者頻繁振動。倘若使用的環境不能夠有效避免震動,就應該采取減震的措施,例如可以使用減震膠。同時要避免易燃和有腐蝕的氣體,例如硫化氫氣體、氯化氫氣體等。對于在空氣中存在的帶有腐蝕性的氣體或者是粉塵比較多的環境,應該把PLC放在封閉性良好的控制柜或者控制室中。PLC對電源線產生的干擾有一定的進行抵制的能力。在電源干擾十分嚴重或者對于可靠性的要求比較高的環境之中,應該安裝一臺帶有屏蔽層隔離式變壓器,來減少設備和地之間的相互干擾。通常PLC都會有直流24V進行輸出,提供給輸入端,倘若輸入端用外接的直流電源時,最好選用直流穩壓的電源。
3.2控制系統中干擾及其來源
(1)干擾源及一般分類。
對于PLC控制系統造成影響的干擾源,大多是產生于電壓或者電流急速變化的位置,其主要原因是由于電流改變出現磁場,對于設備造成電磁輻射,磁場不斷改變,產生了電流,高速的電磁產生了電磁波。一般電磁干擾按照干擾模式的不同,可以分為差模干擾和共模干擾。共模干擾指的是信號對地產生的電位差,在一定情況下,共模電壓能夠通過不對稱電路轉換為差模電壓,對測控信號產生直接的影響,導致元器件受到損壞,這一種共模干擾的情況可以稱為直流,也可以稱為交流。而差模干擾,指的是作用在信號兩極之間的干擾電壓,通常由空間電磁場于信號之間耦合感應以及由不平衡的電路轉換,形成共模干擾所出現的電壓,這樣的干擾不斷疊加于信號上,對于測量和控制精度產生直接的影響。
(2)PLC系統中干擾的主要來源及途徑。
在PLC系統在電子技術中運作時,出現干擾的來源以及途徑不同,可以將其分為強電干擾、柜內干擾、來自信號線進行引入的干擾、來自接地系統混亂時的干擾以及來自PLC系統內部的干擾。強電干擾,指的是由于PLC系統進行正常供電的電源,都是由電網來進行供電的。因為電網的覆蓋范圍比較廣,因此它會受到所有的空間每電磁干擾,然后在線路上出現感應電壓,形成強電干擾。而柜內干擾指的是在很多情況下,控制柜內部的高壓電器,比大的電感性的負載以及混亂的布線,都會比較容易對于PLC造成相當程度的干擾。而來自信號線的引入的干擾,指的是使用PLC控制系統進行連接的各個類型信號的傳輸線,除了能夠有效傳輸各類的信息外,還是會出現一定程度的外部的干擾信號。這種干擾主要能夠分成兩種途徑,首先是通過變送器進行供電的電源或者是共用的信號儀表出現供電電源亂串的電網的干擾,這經常容易被忽視。還有是信號線受到來自空間內部電磁輻射的影響,就是在信號線上產生外部的感應干擾,這種情況是比較嚴重的。由于信號引入的干擾可能會導致I/O信號的工作異常以及大大降低測量的精度,在嚴重時,將會導致元器件受到損傷。而來自接地系統混亂時的干擾,可以說,接地是能夠有效提高電子設備自身電磁兼容性的一種有效的手段。進行正確的接地,既能夠抑制電磁出現干擾的影響,還能夠抑制設備往外發出干擾,然而錯誤的接地,可能會導致十分嚴重的干擾信號,影響PLC系統,使其無法正常的進行工作。還有來自PLC系統內部的干擾,其主要由于系統內部的元器件與電路間產生的相互的電磁輻射而形成的,例如邏輯電路的相互輻射以及其對于模擬電路造成的影響,模擬地和邏輯地之間的相互影響以及元器件之間出現的相互不匹配的使用情況等。
4結束語
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實驗內容研究
采用觸摸屏作為數字給定,通過PLC及D/A模塊送模擬量給變頻器,由變頻器驅動三相異步電動機,構建一交流開環調速系統;在上述開環調速系統基礎上加入直流測速發電機結合A/D模塊構成一交流閉環調速系統,采用數字PID控制實現閉環調速。
教學方法研究
以系統的觀點,引導啟發式教學。從實驗內容的展開情況可以看出,整個訓練過程是以一個實際系統為載體,由淺入深、循序漸進的過程。首先,以最基本的三相異步電機正、反轉和星三角啟動等簡單系統,練習PLC基本指令的使用及主回路和控制回路的設計和接線。在此基礎上聯系現場情況,啟發學生采用按鈕、開關和指示燈等主令和顯示電器也可以用觸摸屏來實現,然后引導學生學習觸摸屏的軟件開發和硬件通信。然后,在上述電氣控制系統的基礎上自然過渡到調速系統,并通過調速方法的比較引入目前應用較為廣泛的變頻調速,進而引導學生如何使用變頻器,常規變頻器的輸入多為模擬量,如果用PLC控制,學生自然想到需要采用D/A模塊。
再聯系觸摸屏的使用,學生就有能力設計一個采用觸摸屏給定數字轉速再通過PLC及D/A模塊控制變頻器的開環調速系統。再通過改變系統負載大小,觀察開環情況下電機轉速的變化,引導出對閉環系統的需求,那么速度反饋環節采用測速發電機是模擬量輸出,學生在掌握了D/A模塊的基礎上很快就能掌握A/D模塊的使用。這樣學生就逐漸掌握了如何構建交流閉環調速系統的實際方法。以理論指導實踐,以實踐驗證理論,側重實踐能力培養。截止到PLC實訓之初,學生已經對電氣工程及自動化專業的理論知識部分有了一定的認識,但尚未和現場實際情況建立起必要的條件反射,比如學生雖然大部分學過三相電動機正、反轉,也都做過實驗,而且在PLC控制時也看見輸出繼電器動作,但電機真正要運行,主電路是必不可少的,所以學生需要補充工廠電氣的相關知識和技術,親自動手將三相交流電經過熔斷器、接觸器主觸點、熱繼電器送入三相電動機。
在構建開環系統之前,學生需要復習電力電子技術及電機學等理論,然后才能具體實現異步電動機的變頻調速。再隨著開環系統負載的變化,開環機械特性的缺點又顯現出來,這就用到了自動控制原理,指導學生構建閉環調速系統,再加上同樣的負載,比較開環和閉環的輸出變化情況。學生也可以通過改變PID參數觀察系統穩定性、快速性和準確性的變化規律。這樣學生就掌握了改善交流調速系統性能的調試方法。
plc技術范文6
【關鍵詞】PLC;技術;電器;自動化
電氣自動化的蓬勃發展帶來了一系列的產業效應,其中,PLC技術的發展也正以迅雷不及掩耳之勢進行。如今,在這個對各個行業都要求技術革新的當今社會,想要產業發展的更好,就必須采用更加先進的技術手段支撐整個行業的發展,PLC技術通過微處理器,利用可供編程的軟件進行對自動化的各種控制,因此代替了以繼電器為主的電氣自動化,推進了電氣控制技術的發展。
1 PLC技術基本特點
1.1 PLC技術容易操作,便攜式攜帶
PLC的模塊在體積上十分小巧,重量也很輕,界面十分簡單容易識別,操作方便。同時PLC 的模塊有指示故障的裝置,可以直接通過顯示器觀測系統的故障問題以及運行狀態,如果有故障就可以用戶可以迅速更換模塊,恢復系統的正常運行,這樣可以保障系統的正常運行。作為一種控制器存在的PLC,產品的種類復雜多樣,一般都是通用的,這就使其功能更加方便。又因為相關技術的編程也十分簡單,大多數都接近于原來的繼電器的符號和圖形語言,從中過渡而來,這樣的程序語言對于用戶來說也比較容易學習和理解,足以證明這種方法快捷簡單,易于操作[1]。
1.2 PLC技術具有較強的抗干擾能力
PLC技術之所以得到迅猛的發展,主要歸功于PLC中的電子器件大部分經過嚴格工藝鍛造,質量上有絕對的保證。PLC中的各個模塊進行了特殊的技術處理,可以防止輻射對其運行的干擾,加強了技術的可用性。與此同時,PLC技術還自帶自我檢測故障的功能,一旦周圍的干擾超出了可承受的范圍,就會激發系統報警,提醒相關人員進行檢測。這樣的話,使用者可以很容易及時的發現問題并解決故障,保障設備的進一步順利運營,這在一定程度上提高了PLC技術的可靠性與安全性[1]。
1.3 PLC技術的環境適應力強
PLC已經是眾所周知的抗干擾能力較強的技術,對外界環境的適應能力很強,但是不能保證的是,在惡劣環境影響下,PLC也會受到一定的影響。PLC有許多規模的產品系列,可用于各種工業的自動化控制系統。加上PLC具有便攜易操作的特點,使得對其的控制也就越來越容易,只要環境中溫度適宜且不安裝在散熱較大的機器周圍都不會影響PLC的使用。此外,空氣中應保證無凝露的狀態即可達到要求。與此同時,要注意PLC的減震措施,避免震動干擾。電磁干擾對PLC也會有一定影響,并且盡量防止空氣中易腐蝕氣體對PLC的影響。只要控制這些,就可以安全的進行相關操作[2]。
1.4 PLC技術具有強大的數據處理能力
與計算機網絡系統相聯系,當今社會工業的集成現代化離不開各種數據統計以及計算。一些具有很強的數據處理能力的技術都受到了廣泛使用。其中,PLC技術就是一種具有超強大計算數據處理能力的技術。PLC技術在進行算術運算的同時還可以進行數據的傳送和比較,與此同時進行數據的轉換,之后是數據的顯示與打印,最后就是數據的通信。PLC技術在這個方面極其具有優勢[3]。
1.5 PLC技術擁有豐富接口模塊
有些技術在接口模塊上十分單一,不利于應用在不同的領域之中。然而,PLC技術就擁有相當豐富的接口模塊,這是該技術的一個優勢,由于接口模塊的不同,不同的信號會有相對應的I/O模塊進行工作,例如PROFIBUS總線就是一種技術相對成熟,運行起來很穩定總線技術,被廣泛的運用在分布式的I/O設備當中,有的也應用于傳動裝置的SIMOTION運動控制以及PLC和PLC之間互相通信[4]。
2 PLC數控技術在當前卷煙制造行業中的應用
在目前的卷煙制造系統當,從制絲線到卷包生產線,幾乎所有的設備都裝備了以PLC中為核心的控制系統。
在制絲線,PLC技術控制著從投料開始,經分片、真空回潮、翻箱、超回加料、預配貯葉、潤葉加料、切絲、烘絲、混配、混合加香等工藝步驟,最終制成成品煙絲的生產過程。這樣復雜的工藝流程涉及諸多輔助系統,例如水、氣、溫度、濕度的控制與監測,相關生產輔料的配比、投放。隨著PLC技術在這些系統中的運用,使得這些工藝流程運行得高效而精確,在降低了人力資源使用率的同時節省了大量的能耗開支,進而降低了企業的生產成本;同時使得操作人員得以從以往復雜的生產操作中解放出來,從對生產過程的關注轉變為對工藝質量的關注。
在卷包線,那些未及時淘汰更新的機型,也因PLC技術的發展而獲得新生。在這些老舊的設備中,繼電器控制占據著主導地位,由于設備的長時間使用,或者服役期限的延長以及生產環境的變化(長時間在油膩、潮濕等惡劣環境中工作),繼電器往往會極易出現接觸器觸頭老化、觸頭部位接觸不良以及觸頭處線纜生銹、老化嚴重等問題,而這些問題具有維修復雜、故障出現率高以及能源利用量大等缺點,使得工廠在這方面需花費大量的時間、費用進行修理,嚴重影響了工廠日常生產。而PLC數控技術的應用,則能夠完美代替這些繼電器控制,其高度集成化的接口配置不但利于與上位計算機的通信,也便于和其它電氣配件的連接;另外,由于PLC數控技術由于具有較好的程序編寫、調試特性,因此在復雜過程控制中有著無可比擬的優勢。PLC技術所具備的的這些優勢,在降低了維修難度和維護工作量的同時,也提高了工廠的生產技術水平與生產效率。
如今,PLC技術與網絡技術,聯系日趨緊密,它們已經逐漸構成一個整體。在現代化卷煙工廠的建設中,全新的自動化技術以PLC技術為基礎,從基本的傳感器和執行器的控制,各種精密設備的高效運行,到計算機人機交互界面的普及,拓展到了網絡技術在過程控制、生產計劃、數據采集和最終決策各個方面的應用;甚至之后集物料的跟蹤和生產調度直至企業資源規劃(ERP),一個全新的自動化工業網絡已經形成或正在形成。
3 總結
為了有效開展電氣自動化,最大限度地提高電氣控制技術的提高,滿足各類工廠的各種需要,并滿足當今市場的需求,在行業競爭日益激烈的狀況下,注重PLC技術的質量,改善相關的技術方法,提高工程的工作效率和管理,不僅僅可以提高相關企業的經濟效益,更能使其在產業范圍內擁有更強的競爭優勢。現如今PLC技術逐步成為工業領域自動化控制中必不可少的一部分,在實際生產操作中發揮著越來越大的作用,從簡單的繼電器控制系統到復雜的自動化控制系統,實現了強大的功能。相信在以后的發展中,PLC技術會走的更遠,走的更好。
參考文獻:
[1]熊賢學.針對PLC在電氣設備控制中的應用技術進行探討[J].科海故事博覽?科技探索,2013(12).
[2]關曉冬.PLC控制系統在電氣設備中的設計與應用[J].中國科技縱橫,2011(22).