试论PLC技术在工业自动化中的应用

2022-09-10

引言

近年来, 随着我国经济的不断发展和进步, 以及科学技术的不断创新和发展, 使得我国各项技术得到进一步的发展, 其中PLC技术的应用和发展, 在很大程度上改善了社会上各个领域的现状, 促进其进一步的发展, 尤其是PLC技术在工业自动化中的应用, 大大促进了工业自动化的发展和进步。

一、PLC的概述

1. PLC的概念

PLC可编程控制装置主要是实施数字运算以及操作, 它是在传统的继电器之后发展起来的, 并且已经逐渐取代了传统的继电器, 一套PLC电气系统主要囊括了通信技术、计算机技术以及自动控制技术。在工业环境中实现整个工厂过程仅仅需要一个设备就能够实现有效控制, 这是PLC发展的重要目的。PLC系统具有可靠性好、体积小、柔性装配简单、编程便捷的特点。如今, 机械制造、化工以及电力行业、建筑领域都开始广泛应用PLC系统有效地支持现代工业控制、机电一体化的进一步发展。也就是说PLC技术一直在大力促进各个行业的发展速度的提高。过程控制、生产管理、顺序控制以及其他主要区域的控制都少不了PLC技术的应用。随着社会的发展, PLC技术越来越成熟, 升级的周期也逐渐缩短, 一种新型的PLC系统相对而言, 具备着更高的性价比。其主要的功能特点包括以下几个方面:一是高速计数器达到32位, 基础频率也得到了100 KHZ, 改变PLC的输出可以采用计数显示频率的方法。第二个是具有非常高的速度输出功能。三是拥有捕获脉冲的功能, 对输入脉冲能够迅速捕获。

2. PLC技术的特点

(1) 具有保持通信协议统一性特点。当前, 所使用的通信协议标准都具备国际化的特点, 使用的标准也是国际级别。一方面能够为商家产品信息之间的联系提供了很大的便利, 另一方面也促使用户间的联系的通信开放度大大提高【1】。

(2) 将现场作业和总线进行结合。现场作业和现场总线相结合的最为关键的原因在于, 许多生产企业和提供总线的企业均属于同一家企业。而且, 当前所使用的标准都是属于国际化的标准范围内, 由此可见, 传感器接口和执行器是在运行过程中应用最为广泛、也是比较频繁的。

(3) 通信程序的设计逐渐走向便捷化。随着科学技术的不断进步和发展, 实施自动接收和发送也逐渐走向了简单化和便捷化, 只用编写一侧的程序就能够进行使用。为了确保编写程序的工作量能够最大限度的降低, 许多的企业还会专门安排专业人员加强设计接口软件和专用计算机软件。

二、PLC技术应用需要注意的问题

1. 温度限制

对工作环境的温度有一定的要求, 一般限制在0-55摄氏度, 因此, PLC在安装过程中就要充分的考虑好散热因素, 尽量规避阳光或其他热源, 不能直接安放在其他发热设备的下方。对于温度较高, 超出设计要求的工作环境, 要加装通风散热设备或制冷设备, 并预留足够的散热空间, 以有效控制其工作温度, 保证PLC系统的稳定运行。

2. 防干扰设计

尽管PLC系统具有较高的稳定性, 但依然受到内部干扰、引线干扰和辐射干扰等干扰因素的影响。内部干扰产生于PLC元部件与电路之间的电磁辐射, 是PLC生产商在设计时就应该考虑的问题引线干扰是工业自动化中较为普遍且严重的一种管理部门加强对系统的控制, 分析系统的不足及原因, 不断改进系统功能, 以提高监控管理质量, 保障电厂的运行具有安全性、可靠性、稳定性和系统性进而促进电厂电气化管理效益, 为电厂的运行提供更好的保障【2】。

3. 湿度限制

PLC系统中的部分元部件对环境的湿度比较敏感, 湿度过高会导致元部件的绝缘性能受到影响, 进而影响系统的稳定运行或导致元件故障, 因此要控制好PLC系统的工作环境湿度, 一般不能超过85%。

4. 震动控制

对于PLC系统而言, 强烈的震动是非常有害的一个因素, 尤其是频率在10至55赫兹之间长时间震动, 要尽量加以避免, 对于某些难以避免的震动环境, 要采取加装减震胶等减震措施, 以防系统受到震动破坏。

三、PLC技术在工业自动化中的应用

1. 对过程进行控制

对过程进行控制主要是指对各种模拟量包括流量、温度以及压力等进行闭环控制。PLC能够对各种类型的控制以及算法程序进行编制从而使闭环控制得以实现。大多数的闭环控制系统主要采用的调节方法是PID调节, 基本上大中型的可编程逻辑控制器中都安装有PID模块并且一些小型的PLC也会安装PID模块。在过程控制中应用较为广泛的包括锅炉控制、热处理、冶金以及化工行业【3】。

2. PLC中系统集中的控制

PLC系统可以很容易地实现自己的系统控制, 如, 控制检测和显示错误, 具体的检测原理与系统控制原理是相同的。用于当前机床设备在执行任务时需要一定的时间, 测试工作过程中可以设置定时器, 自动定时器也可以确定自动停机和报警信号。尤其值得注意的是动作持续时间要短于定时器的启动时间。然而在中央控制系统中, 电子控制系统之间存在逻辑关系的信号, 但系统故障会造成逻辑关系的破坏, 所以为了确保逻辑关系的完整性, 写一个好的逻辑程序非常有必要。

3. PLC中开关量控制

PLC在工业自动化控制开关量的控制主要有以下几个方面:

(1) PLC作为一个产品, 取代继电器, 具有控制开关的功能, 与继电器相比, PLC的开关具有布线简单、响应迅速、操作简单、维修方便, 可靠性高等优势。

(2) PLC的开关控制能力很强, 它可以控制的节点从十几个到成千上万个不等, 在很大程度上促进人力资源的节约, 提高时间的利用率使系统质量得到最大的改进。PLC的开关设计应PLC系统的顺序和设计思维为基础, 然后画出系统直观的梯形图控制, 并通过模拟操作检测系统, 确保系统设计的规范化与有效性。

(3) PLC逻辑控制模式切换具有灵活性, 可以结合时间、即时和延迟时间、计数和不计数, 固定和随机来实施转换。

4. PLC中模拟量的控制

通过分析控制量, 来发现自己的特点, PLC控制系统主要是通过各种功能模块组合, 是其更具灵活性。PLC控制系统的模块比较多, 如位置控制模块、高速计数模块等。PLC模拟控制的好坏与整个项目系统的精度是息息相关的, 尤其是可以对热处理的温度进行严格处理, 实现整个过程的实时监控, 从而使热处理工艺更简单, 方便维护, 以及控制设计更方便, 这也是在过去各种仪器仪表达不到的。

5. 电机变频控制

PLC在电动机变频调控方面的指令极为丰富, 并且可以与变频器组合使用, 共同完成电机转速的调控。以PWM为例, 通常在PLC与PWM之间增加电压平滑电路, 并通过PMW指令中的t值控制电机转速, 转速与t值成正相关关系, 当转数与r值之比大于1时, 电机就会相应的提高转速。

四、在工业自动化领域PLC的发展趋势

在工业自动化生产线的过程中, 确保产品质量是其建立的主要目标。在管理实践过程中不可以引入过多的人工, 否则就会干预应用程序的过程。质量是否能够达标主要取决于检测设备与仪器。只有加强对质量的相关参数实施监控, 确保控制器测量值和检测状态的准确性。工业生产实践中, PLC作为主要战场来实施工业自动化控制, 如此一来就能够为控制应用程序的自动化仪器、设备提供可靠的数据。工业自动化控制中的PLC技术不仅提供了一个安全、可靠、完美的的工业企业生产解决方案, 还提供了一个全新的生产要求。当前, 在各类生产企业经过多年的不懈努力, 工业系统控制流程领域逐渐走向继电器、PLC、工业总线技术集成控制阶段的发展, 为未来的发展打下了良好的基础。