PLC控制技术

PLC控制技术（共12篇）

PLC控制技术 篇1

摘要：PLC在英文中是三个英文单词的缩写 (Programmable Logic Controller) 。在中文的翻译是可编程的逻辑控制器。文章主要针对PLC控制技术进行详尽的阐述, 希望通过文章的阐述能够对我国的PLC控制技术的发展和创新有一定的贡献。

关键词：PLC控制技术,发展现状,发展趋势

PLC在控制领域的定义是一种可以运用数字运算来进行具体操作的电子控制系统。PLC控制系统是专门为工业领域而设计和服务的。PLC控制采用的存储器是一种可以编程的状态, 我们可以应用PLC控制系统中的存储器来进行逻辑运算, 同时还可以对顺序进行相应的控制。能够有效的做到定时和计数的基本指令。PLC控制是由数字或者模拟的输入及输出来进行操作, 这样就可以对工业行业中的各种机械设备进行控制, 来实现生产和运行的安全可控。

关于PLC控制技术文章主要从六个方面进行阐述和分析。第一个方面是PLC控制技术的基本概念。第二个方面是PLC控制技术的发展历史。第三个方面是PLC控制技术在我国的发展现状。第四个方面是PLC控制技术的主要发展趋势。第五个方面是PLC控制技术的主要特点。第六个方面是PLC控制技术在应用过程中需要注意的事项。

1 PLC控制技术的基本概念

PLC控制技术是一种可编程的控制器技术, 这种控制技术是在计算机技术的基础上进行工业领域的一种控制装置。在世界范围内, 1987年给出了明确的定义:PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用编制程序的存储器, 用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令, 并能通过数字式或模拟式的输入和输出, 控制各种类型的机械或生产过程。PLC的控制技术都应该与工业控制系统形成一个整体, 易于扩展其功能的原则而设计。

2 PLC控制技术的发展历史

在上世纪六十年代, 美国通用、汽车公司面向全世界进行了一次公开的招标, 在这次招标中, 通用汽车公司公开寻找一种新型的电气控制装置。在一年之后, 美国的一家电气控制公司生产了世界上第一台PLC控制设备。在这之后的, 日本从美国进口了这种先进的控制设备并且进行了研究和创新, 研制了日本的PLC控制设备。在这之后的几十年内, PLC控制作为一种产业有了非常快速的发展, 逐渐的形成了一种非常庞大的产业。根据相关的数据显示。现在全世界上从事PLC控制相关工作的企业有200多家。现在市面上大约有四种PLC控制产品。在这些PLC控制生产厂家中, 有一半的厂家或者企业是在美国进行的注册, 同时又大约一半的PLC控制产品由美国生产。现阶段仅次于美国的PLC控制设备生产的国家就是日本, 占到了世界上大约四分之一的生产厂家和产品。同时欧洲也是PLC控制产品生产的一种重要力量。时间进入新世纪, 全世界范围内的PLC控制设备销售额度已经达到了百亿美元, 最主要的是销售金额还在以每年百分之十五的速度高速增长着。

3 PLC控制技术在我国的发展现状

PLC控制技术在我国的发展较晚, 但是我国在PLC发展速度上非常的快。我国在1997年才开始进行PLC控制技术的研究, 我国研究的主要应用对象是低压抄表, 传输的速率较低。我国在1998年研制出了功能试验机, 第二年通过试验, 并且获得了相关的专利许可。 我国在2000年正式开始了PLC控制系统的研究和创新。研究对象还是针对低压配电网络的传输, 同时对监测的结果进行了非常细致并且科学的分析。这之后, 我国又陆续的进行了2Mbps和14Mbps的PLC高速控制, 并且取得了非常大的成功。我国现阶段正在向着PLC智能化和集成化的方向发展。

4 PLC控制技术的主要发展趋势

关于PLC控制技术的主要发展趋势文章主要从三个方面进行阐述和分析。第一个方面是PLC控制技术在功能方面向着更加专业化的方向发展, 同时不断的增强了专业性。第二个方面是PLC控制技术在规模方面向着小型化方向化、大型化方向发展。第三个方面是PLC控制技术在系统方面向着更加标准和开放的方向发展。

4.1 PLC控制技术在功能方面向着更加专业化的方向发展, 同时不断的增强了专业性

我们要针对不同的应用环境和特点来进行专业的设计和生产, 这样可以有效的提升PLC的产品性能和降低成本。

4.2 PLC控制技术在规模方面向着小型化方向、大型化方向发展

PLC控制技术的小型化发展主要指的是在保障控制系统的可靠性前提下, 设计过程中体积越小越好;PLC控制技术的大型化发展主要指的是在工业领域的大环境下, 将控制规模有计划的提升到上千个控制点, 让控制功能多样化。

4.3 PLC控制技术在系统方面向着更加标准和开放的方向发展

PLC控制系统的发展主要是指从计算机的基础上进行发展, 运用计算机的相关标准来控制系统的发展, 同时要不断的开放接口的连接, 便于其它系统的接入。

5 PLC控制技术的主要特点

关于PLC控制技术的主要特点, 文章主要从三个方面进行阐述和分析。第一个方面是PLC控制技术能够进行系统的专业设计, 同时工作量非常的少。在改造或者是维护方面非常的便捷。第二个方面是PLC控制技术在产品的应用上有着体积较小, 重量较轻的特点, 同时能耗也非常的低。

(1) PLC控制技术能够进行系统的专业设计, 同时工作量非常的少。在改造或者是维护方面非常的便捷, PLC用存储逻辑代替接线逻辑, 大大减少了控制设备外部的接线, 使控制系统设计及建造周期大为缩短, 同时维护变得更加容易。

(2) PLC控制技术在产品的应用上有着体积较小, 重量较轻的特点, 同时能耗也非常的低, 以超小型PLC为例, 新近出产的品种底部尺寸小于100mm, 重量小于150g, 功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部, 是实现机电一体化的理想控制设备。

6 PLC控制技术在应用过程中需要注意的事项

关于PLC控制技术在应用过程中需要注意的事项, 文章主要从三个方面进行阐述和分析。第一个方面是PLC控制技术在应用过程中的环境温度。第二个方面是PLC控制技术在应用过程中的空气湿度。第三个方面是PLC控制技术在应用过程中的震动。

(1) PLC控制技术在应用过程中的环境温度。PLC要求环境温度在0-55℃, 安装时不能放在发热量大的元件下面, 四周通风散热的空间应足够大, 基本单元和扩展单元之间要有30mm以上间隔。 (2) PLC控制技术在应用过程中的空气湿度。为了保证PLC的绝缘性能, 空气的相对湿度应小于85% (无凝露) 。 (3) PLC控制技术在应用过程中的震动。应使PLC远离强烈的震动源, 防止振动频率为10-55hz的频繁或连续振动。

参考文献

[1]钟肇新.可编程控制器原理与应用[M].广州:华南理工大学出版社, 2000.

[2]储云峰, 施耐德.电气可编程序控制器原理及应用[M].北京:机械工业出版社, 2006.

[3]高勤.电器及PLC控制技术[M].北京:高等教育出版社, 2002.

[4]高世鹰, 赵亚军.PLC控制技术在矿山电气控制中的应用[J].无线互联科技, 2013, 12.

[5]周峰, 王新华, 李剑峰, 等.软PLC技术的发展现状及应用前景[J].计算机工程与应用, 2004, 24.

PLC控制技术 篇2

下面两个题目，任选一个。根据要求写出文档报告，不少于6页。期末成绩评定此报告占70%，实验成绩及平时成绩占30%。此两个题目都可以在实验室上机调试，希望大家抽时间去上机，并根据上机调试情况写出报告。要求在第18周五（7月10号）由班长收齐所有报告交于任课教师。

1.模拟恒压供水系统中水泵的切换问题。说明：此题稍难，可以在实验室中进行测试。工艺要求如下：有三台泵，分别为1号泵，2号泵和3号泵。每台泵都有变频和工频供电两种方式。当压力（压力范围为0-10Mpa，对应模拟电位器0-255）在4-6Mpa持续10秒时，1号泵变频工作；当压力低于4Mpa且持续10秒时，1号泵转为工频控制，2号泵启动变频；如果压力继续低于4Mpa且持续10秒，则2号泵转为工频，3号泵变频启动；若压力高于6Mpa且持续10秒时，则先启动的泵先停，即1号泵停止；若继续高，则2号泵停止。

同样，启动时，先停止的泵先启动。

要求：编制I/O分配表，编写PLC程序，并且可以调试运行。

2.三层电梯的控制。

电气控制与PLC应用技术探究 篇3

引言

PLC是可编程逻辑控制器的英文缩写，它是一个电子操作系统，专门应用于工业环境。PLC应用技术非常灵活，能够根据不同的需要进行仪表、电气等的组合，规模可大可小，为工业生产提供了方便，同时集中控制，提高了生产的效率。PLC应用改变了以往的手动控制，实现了电气控制的自动化、智能化，在市场经济飞速发展的形势下，提高了生产力，增强了行业的竞争力，具有显著的优势。

一、PLC应用技术的特征

PLC设计的初衷是为了工业控制，在技术条件允许的条件下，克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点[1]。PLC的结构非常紧密，实现了机电一体化，并且在抗干扰的性能设计上有很大的加强，这使得PLC高于计算机通常的运行环境，削弱了工业环境对运算的影响，因此具有很强的可靠性。它能在高温、高压的恶劣条件下实行控制工作，因而备受相关行业的青睐。

PLC由多种语言进行编程，能够满足不同语言的需要，同时组建规模可大可小，能够根据不同的生产情况进行组装，扩大容量，通过增加输入扩展单元，通过卡键点数的输出扩大功能，具有非常高的灵活性能。PLC集将电气、仪表和控制集中于一体，能够根据控制系统的变化而组合成不同规模的服务系统，为工业生产提供良好的服务[2]。灵活性使PLC的应用更加科学合理，为其在电气控制上的广泛应用奠定了基础。

一项技术应用的广泛性必须在使用上简单方便，这也是PLC的一大特征。PLC的编程包括功能表图、功能模块图等，采取了多种设计语言的使用，编写方便。同时，在操作上也配备更改系统，可以根据多种凭据进行操作更改。软件和硬件能够对系统做出自行诊断，一旦出现故障，能够及时查出，维修过程非常方便简单。

二、电气控制与PLC技术的应用过程探究

电气控制与技术具有普遍的优势，在钢铁、化工、建材等行业皆应用广泛，技术已经趋向成熟，这主要体现在开关量、模拟量、运动、过程等的逻辑控制上[3]。开关量的逻辑控制应用的领域最为广泛，取代了电器电路控制，使得流水线等生产速度加快，提高了生产力的水平[4]。

PLC技术在电气控制上的应用通过系统在软件程序的编写和执行下，按照规定的指令对原始数据进行收集，扫描输入区域，将初始数据经由控制系统输入，加以分析，然后判断输入区域的运行状态。为了提高信号输入的可靠性，要确保设备和部件的耐用程度，加强故障排除，减少错误，增强控制的灵敏。通过对温度、流量等模拟量的编程处理，实行数字量的转化，控制连续变化的量进行工业环境的检测。系统采取具体防护措施，对电磁辐射、供电电源、接地混乱等干扰进行限制，排除外界因素对控制执行的影响，通过计算机数字运算对特定功能进行程序处理。根据系统设定的指令，对输入信息进行全面分析，扫描预编规则，实现逻辑运算，从而达到特定功能的实施，完成控制。在这个过程中，需要PLC系统完善预警机制，提高执行动作的针对性，进行系统指令的全面监控，从而防止数据发生错误，导致生产损失。

三、电气控制与PLC技术的应用实践分析

电气控制与PLC应用技术涉及的领域非常广泛，它带来了电气控制上的革新，突破了传统的手动操作模式，将工业生产的控制环节带向了自动化和智能化的发展行列，为工业生产带来重大的影响，提高了相关行业的竞争力[5]。PLC在电气控制上已经形成完整的体系，在开关量、模拟量、运动和过程中实现了逻辑控制，通过控制算法的编制，能够对温度、压力等模拟量进行闭环控制，具有非常强大的功能[6]。本文结合PLC技术在纺纱系统和机床的电气控制，按照PLC运行原理进行简要的应用实践分析，探究PLC的实际控制。

在纺纱系统中，PLC是最重要的电气设备控制系统，在纺纱过程中提供电机开关柜等的控制服务以及对人机界面进行系统处理。PLC系统通过对纱锭控制器的初始数据的收集，整理之后按照预编程序扫描输入区域，经过系统判断将数据输向人机界面进行处理，供给操作人员作为指令参考。在这个运行过程当中，PLC对纺纱的质量进行了实时监测，编订程序及时清除有瑕疵的纱，负责数据统计、维护和分析的功能，实际上，PLC与纱锭处理器组成了逻辑结构，形成了逻辑环，对纺纱系统进行了逻辑控制，从而对纺纱工作进行了只能维护和管理。

PLC技术在机床的电气控制中要结合内部装置进行信号传递，PLC独立于机床的内部装置，对信号的传送进行主要控制。PLC在机床的运行中配备了与预警装置，严格控制着机床主轴、液压等的实时状态，一旦出现故障，PLC系统会通过具体指令进行预警，配合操作人员及时排除障碍，使机床恢复正常。同时，PLC通过计算机运算对机车面板实行信号处理，实行系统本身的初始化和急停等，便于机床的正常运作。

四、结语

综上所述，电气控制与PLC应用技术涉及的领域广泛，在工业体系中随处可见。PLC具有操作简便、运行可靠等特点，其强大的抗干扰能力和高度的灵活性使其在电气控制上发挥着巨大的技术优势，使生产效率得到大幅度的提升，促进了工业的发展。要最大限度地发挥PLC在电气控制上的作用，提供高质量的服务，相关方面要加强系统的预警机制的安装，排除隐患以及从生产各个环节减少人为因素的影响，防止数据收集等发生错误，以获得更高的可靠性。

参考文献

[1]张卫星，张淑红.基于PLC及组态软件的小型自动货架系统研究[J].机电产品开发与创新，2013，24（13）：45-46.

[2]叶丽君，李胜多，廖常初.电气控制与PLC理实一体化教学的分析与探讨[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2012，21（46）：21-23.

[3]江明颖，鲁宝春，姜丕杰.多媒体案例教学法在 PLC 课程中的应用初探[J].当代教育理论与实践，2012，25（36）：75-76.

[4]陈敏慧，王伟，庞基良.生物技术专业实习基地和实习模式的研究[J].国科教创新导刊，2013，42（23）：25-26.

[5]冯马才.对LPC自动控制系统的可靠性问题与其设计方案的探究[J].科协论坛，2011，35（08）：46-49.

[6]罗文，孙炜，邹灿红，等.基于MCGS组态软件的PLC仿真教学设计与实现[J].长沙航空职业技术学院学报，2012，42（08）：78-79.

PLC控制电机同步技术的应用 篇4

所谓电机同步是指由直流供电的励磁磁场与电枢的旋转磁场相互作用而产生转矩, 以同步转速旋转的交流电动机。而PLC (可变成逻辑控制器、Programmable Logic Controller) , 它是采用一类可编程的存储器, 主要用于其内部存储程序, 执行逻辑运算、顺序、定时、计数与算术等方面的用户指令, 并通过数字或模拟式输入/输出控制的生产过程。在1969年美国就研制出第1台可编程逻辑控制器, 我国在1974年研发第1台PLC。其以使用方便, 性价比高, 适应力强, 可靠性高, 后期维修方便等特点在1977年广泛应用在工业行业。为了能够了解PLC控制电机同步技术, 我们通过以下实验进行测试。

1 系统控制方案

选择合适的PLC和伺服电机是实验测试的基础, 因此, 根据PLC与伺服电机在不同情况下的运动速度控制, 设定一定的程序。本次实验采用德国SIEMENS公司生产的S7-200系列的PLC (微型) , 它不仅符合实验要求, 而且还具有在实时模式下速度快、通信功能和生产力高等特点。在伺服电机上的选择, 可选用松下MSMD012G1U+MADHT1505E脉冲型额定功率50 W的伺服电机, 触摸屏选择富士UG30系列。

2 控制方案分析

2.1 控制方案设计

根据图1所示, 通过“数值输入”, 输入原始的指令, 将通信链接线传至PLC控制器中, PLC对原始指令或信息进行逻辑计算, 算出结果后, 并通过通信链接线传送至伺服控制器中, 伺服控制器再次将PLC运算结果进行内部计算, 得出结果后输入到伺服电机, 此时的结果是伺服电机达到与结果相应一致的运转速度, 同时, 伺服电机通过速度反馈元件将电机目前的转速等信息反馈给伺服控制器, 这样就形成了伺服电机的闭环控制系统, 从而达到稳定转速的效果。

2.2 控制的过程

在这个控制系统中, 触摸屏是输入指令和反馈结果的最直观显示设备, 当在触摸屏中设置一个数字输入框, 这个数字输入框的地址是PLC中的数据寄存器DXXX, 如果要在触摸屏上设置一个指示灯, 则指示灯的地址是PLC中的中间继电器。所有触摸屏中的输入输出数据都是来自PLC。PLC的输入模拟量的范围0~10 V, 所相应的整形数据是0~32 000, 而伺服电机的输入模拟量的范围是0~10 V, 而所对应的转速则是0~6500 RPM。不同的PLC其输入模拟量也所有不同, 所对应的整形数据也有所不同。通过实测表1、表2所示。

一般而言, PLC的模拟量输出数据与伺服电机的转速是线性关系, 根据表2就可以解出它们的关系。

经过公式计算, 如果设定实际转速为Z, 整形数据位Y, 关系方程即为:Z=5117Zz+152

通过PLC可以实现输出数据域伺服电机转速的线性转换, 同时, 通过运算数在传输到模拟量输出口时已经完成了转换, 特别注意的是输出口不接受双字数据, 仅传字VB2232。

2.3 控制方案分析

在实际的控制系统中, 每个电机所带负载存在不同, 所以在控制系统中都需要根据速度设定值利用PLC计算得出具体的控制参数。闭环控制系统中有上位机发出控制指令后, 根据电动机轴上的负载的半径, 计算出负载对应的转速, 再根据电机的转速公式, 实现到变频器输出频率的转换。这样不仅实现1台同步, 还可以实现2台电机的同步运行。如果多台电机同步运行, 必须具备各自的闭环控制系统, 对速度指令有较高的反映。

通过多次试验可以看出, PLC在控制电机同步方面具备非常优势, 它不仅操作方便, 便于控制, 可靠性强, 而且在控制精度方面, 也比其他可编程控制都要优秀很多, 误差范围也可以控制在0.05%左右。

3 PCL控制程序

PLC的程序可采用梯形图、功能块、语句表等形式进行标示。比如欧姆龙公司 (OMRON) 提供大量的PCL功能模块, 它包括了一个标准处理功能的基本单元。该标准处理功能是事先设置好了的, 但是功能模块不含实际的地址, 只有变量, 使用者可在变量中设置地址和常数。

4 结语

随着社会的发展, PLC作为目前应用最为广泛的自动控制装置, 它可以应用在多种自动化控制系统中, 特别是在机场的进给系统, 它需要极强的同步控制, 它的同步精度直接影响产品的质量。对于同步性能要求比较高的地方, 依然可以采用PLC、矢量控制变频器、三相异步电动机及脉冲编码器等构成高效调速系统。PLC控制电机同步技术为我们生活带来了巨大的变化, 比如电梯、空调等生活用品的自动化控制系统, 也是由PLC控制电机同步技术进行实现的。

参考文献

[1]刘宏涛.浅谈直流伺服电动机常见故障及维护[J].中小企业管理与科技 (下旬刊) , 2010 (3) .

[2]傅丹霞.用于污水处理的PLC自动控制系统的初探[J].中国高新技术企业, 2007 (8) .

[3]张国芝.备自投自动技术分析[J].现代营销:学苑版, 2011 (5) .

[4]杨欣.变频调速技术及PLC控制在小型制冷系统中的应用[J].商场现代化, 2006 (2) .

谈电气控制与PLC应用技术论文 篇5

关键词：PLC;电气控制;电气技术;电气设备

1PLC在电气控制应用的优点

1.1体积小、重量轻

超小型的PLC其底部尺寸小于100mm，重量小于150g，由于PLC体积小的特点，发热量低功耗仅为数瓦(W)。

1.2实用性更强

PLC除了具备基本的逻辑处理功能，还具有一定的数据运算能力，适用于各种规模的电气控制场合。PLC除了能够应用于模拟电气控制系统外，还可应用到电气数字控制系统，兼容性更高。随着对PLC的研发和应用，其功能也要越来越丰富，能够实现温度、位置控制，以及对CNC多个领域进行控制。

1.3抗干扰能力强

PLC控制技术 篇6

【关键词】矿山；机电控制；PLC技术；应用

0.引言

随着我国能源需求量的提升，矿山事业在不断的发展，人们对于矿山机电自动化的需求也日益剧增。PLC作为重要的自动化控制器，系统组合十分灵便，并具备一系列的优势，在矿山机电控制中发挥了巨大的作用。其应用于矿井机电控制系统中可更为有效地提高矿山机电设备运行的灵活性和稳定性，改善矿山机电控制质量，降低损耗。

1.PLC技术的概述

一直以来，关于PLC的定义多种多样。但是在国际电工中显示，其属于一种操作数字运算电子系统，它通过可编程控制器来实现对各类型生产过程或机械的控制。其具以下优点： ①具有良好的扩展性能，可以进行系统扩建；②维护方便，使用可拆卸的接线端子，所有的模块都能带电插拔，便于维护和模块更换；③系统采用了不间断UPS系统供电设计，可以保证数据的安全性和系统的稳定性，提高系统使用寿命；④具有在线编辑的功能，可随时根据工艺流程的改变对设备的启动顺序进行改变。所以其在矿山机电控制中发挥了巨大的价值[1]。其中，关于PLC的结构划分如下表1所示：

表1 PLC的结构划分以及配置组合

2.PLC技术在矿山机电控制中的应用

2.1利用PLC技术改造矿山老旧提升机

随着PLC技术的不断发展，人们利用可编程控制器以及大功率晶闸管变流器实现了对矿山老旧提升机的原继电器控制改造，主要操作步骤如下：首先，保留直流主电机以及部分提升机机械，保证矿山老旧提升机的老系统持续运行；搬移原有操作台，设立新操作台，调整电枢回路，添加转换刀闸，利用新旧系统转换刀闸，实现对新老系统的转换工作；利用多路航空插头来控制新老系统的切换，进而实现提升机制动系统润滑油泵的控制工作。同时，在新系统调试期间，老系统仍旧可以继续工作，以备新系统调试的不时之需，且在特殊情况下，老系统需要永久保留。其次，进行改造安装时，尽可能的选用将来的维护技术人员进行安装，实现全过程参与，严格控制安装质量。且在安装的过程中，要实现电控监测，密切监测井筒位置开关、行程以及不同的机械润滑制动系统的状态等，科学有效的缩短新系统调试时间；利用在线送电测试来监测和校准传感器，保证其每个测量参数都和提升系统的实际相对应；检验老系统提升时每一部分持续的运行过程，实现一次性无误地切换。然后老系统以及可编程控制器系统来提升装卸载系统的在线调试工作，能够实现装卸载及提升信号系统控制的一次性调试，有效的减少了全面调试工作量[2]。然后，动态试验传动回路中闭环系统的稳定性，确定系统的动态响应各参数，促进全系统空载以及重载测试运的实现。最后，全矿井机电设备停产两天，进行全系统空载试运行，合格之后进行装煤重载试运行，最终成功改造矿山老旧提升机，实现全载全自动方式的提升。

2.2利用PLC技术改造下运胶带机

随着机电液一体化的实现，KZP系列盘式可控制动装置也被人们运用在矿山机电控制中，其主要是由三部分组成：液压站、制动装置和电控系统。其中，制动装置通过闸瓦与制动盘摩擦产生制动力矩，再借助于液压站的调节作用改变制动力。通常情况下，设备正常工作时正压力为0，系统的油压达到最大值，制动闸处于松闸状态，闸瓦与制动盘之间有1.3mm左右的间隔；设备在进行制动时，首先分析工况，电液控制系统自动发出控制的指令，设备自动减小油压实现制动控制。理论上，当环境温度为40℃时， 盘式可控制动装置的制动频率为10次/小时，且盘面温度<150℃。液压控制系统实现了双回路完全对称结构，能够对下运带式胶带输送机及时进行软制动。KZP系列盘式可控制动装置利用电动机的输出轴以及输送机上的速度传感器来密切控制运胶带工作时的各项监控数据，然后由可编程控制器进行数据检测显示。通常情况下，当所测数据大于正常运行设定值时，可编程控制器能够自动减小供电电流，进而控制制动系统的油压，实现胶带减速；当所测数据小于正常运行设定值时，可编程控制器能够自动增大供电电流，进而打开闸瓦，利用动态可控运行机制，保证胶带输送机一直处在正常运转状态下[3]。

2.3利用PLC技术实现井下风门的自动启闭

现阶段，大多井下风门都是由人工操作的。但是因为井下负压大，导致风门的开启、关闭十分困难，且容易损坏风门。研究者通过研究PLC技术，利用远红外传感器用来检测车辆的动态信息，可编程控制器实现井下风门的自动启闭，一方面节省了人力、物力，另一方面保证了车辆和行人的安全。通常情况下，风门两侧的空气存在一定的压差，且风门的面积很大，开启压力大约为40kg左右，当风门开启时，压力促减小为5kg，无法继续开启，增加了风门开启的困难[4]。然而为了避免这一情况发生，另外有研究者通过设计了气缸传动带动风门，在小风窗的帮助下实现风门的开启。但是，分析我公司的井下风门开启情况发现，和气缸传动带动风门开启的工作原理类似，我公司利用电动风门，其主要工作原理：系统首先发出控制信号，电磁阀带动油缸活塞运动，进而实现电动风门开启，当风门开启角为90度时，停止开启，车辆和行人可以通行。关闭风门时，系统依旧发出控制信号，电磁阀换向转动，带动油缸活塞向回运动，继而带动风门转动，直至关严[5]。

另外，PLC技术在空气压缩机的微机监控系统以及选煤厂集控系统中等都发挥了重要作用。其都是利用可编程控制器实现自动控制，有效的降低了矿山的人力、物力投资，促进了矿山的发展。

3.总结

基于PLC技术的矿山机电控制系统不仅能够实现全载全自动方式的提升，保证胶带输送机一直处于正常运转状态，稳定系统电压，还可以在一定程度上保证了机电控制系统的质量和运行的稳定性，同时还可降低损耗，节省能源，减少了劳动力，较为显著地提高经济效益。综上所述，PLC技术已经在潜移默化中渗透了整个矿山机电控制工作，为矿山带来了巨大的经济效益，当前PLC技术在矿山工作中具有广阔的发展前景，值得人们继续研究。

【参考文献】

[1]崔银平，苏继，张庆.试论矿山机电控制中PLC技术的有效应用[J].湖南农机，2012（7）：45-46.

[2]王荣华，张燕斌.PLC技术在矿山机电控制中应用研究[J].现代商贸工业，2011（6）：123-124.

[3]苏淑芝，刘志维.软PLC开发系统的设计与实现[J].现代电子技术，2012（10）：24-26.

[4]何军.PLC技术在矿山机电控制中的应用分析[J].城市建设理论研究（电子版），2013（10）：156-157.

[5]陈庆祥.有关PLC技术在电气自动化中的应用与发展[J].城市建设理论研究（电子版），2012（24）：107-108.

电气控制与PLC技术的应用 篇7

随着可编程逻辑控制器 (PLC) 技术的逐渐发展, 很多工业生产要求实现自动化控制的功能, 都采用PLC来构建自动化控制系统, 尤其是对于一些电气控制较为复杂的电气设备和大型机电装备, PLC在电气化和自动化控制方面具有独到的优势, 如顺序控制, 可靠性高, 稳定性好, 易于构建网络化和远程化控制, 以及实现无人值守等众多优点。基于此, PLC技术逐渐成为工业电气自动化控制的主要应用技术。

本论文主要结合数控机床的电气化功能的改造, 详细探讨数控机床电气化改造过程中基于PLC技术的应用, 以及PLC技术在实现数控机床自动化控制功能上的应用, 以此和广大同行分享。

2 数控机床的电气化改造概述

2.1 数控机床的主要功能

数控机床是实现机械加工、制造和生产中应用的最为广泛的一类机电设备。数控机床依托数控化程序, 实现对零部件的自动切削和加工。但是目前我国仍然有超过近1000万台的数控机床, 主要依靠手动控制完成切削加工, 无法实现基本的电气化和自动化控制。为此, 本论文的主要的目的是基于PLC控制技术, 实现数控机床的电气化改造, 主要实现以下功能:

(1) 数控机床的所有电机、接触器等实现基于PLC的自动化控制;

(2) 数控机床的进给运动由PLC控制自动完成, 无需人工手动干预;

(3) 自动检测零部件切削过程中的相关参数, 如加工参数、状态参数等等;

(4) 结合上位机能够实现对数控机床的远程控制, 以达到无人值守的目的。

2.2 电气化改造的总体方案

结合上文对于数控车床的电气化、自动化改造的功能要求, 确定了采用上位机与下位机结合的自动化改造方案。该方案总体结构分析如下:

(1) 上位机借助于工控机, 利用工控机强大的图像处理能力, 重点完成数控车床的生产组态画面显示, 以及必要的生产数据的传输、保存、输出, 同时还要能够实现相关控制指令的下达, 确保数控车床能够自动完成所有切削加工生产任务。

(2) 下位机采用基于PLC技术的电气控制模式, 由传感器、数据采集板卡负责采集数控车床的生产数据、环境数据、状态数据等所有参数, 由PLC实现对相关数据的计算, 并传输给上位机进行相关数据的图形化显示和保存;另一方面, PLC控制系统还接收来自于上位机的控制指令, 实现对数控车床的远程控制。

(3) 对于数控车床最为关键的控制——进给运动的控制, 利用PLC+运动控制板卡的模式实现电气化和自动化的控制。具体实现方式为:选用合适的运动控制板卡, 配合PLC的顺序控制, 对进给轴电机实现伺服运动控制, 从而实现对数控车床进给运动的自动化控制。

3 数控车床电气化自动控制改造的实现

3.1 系统改造结构设计

数控车床的电气化自动控制改造, 其整体结构如下图1所示, 其整体结构主要由以下几个部分构成:

3.1.1 底层设备

底层设备主要包括两个方面, 首先是实现数控车床自动切削加工运转等基本功能的必要电气、机电设备, 如电源模块、电机模块等, 这些机电设备能够保证数控车床的基本功能的稳定可靠的实现;其次, 底层设备还包括各类传感器, 比如监测电机转速、温度的速度传感器和温度传感器, 监测进给轴运动进给量的光栅尺等, 这些传感类和数据采集类设备为实现数控车床自动化控制提供了基础数据源。

3.1.2 本地PLC站

本地PLC站主要负责接收底层传感设备传送过来的传感参数、状态参数及其他检测参数, 通过内部程序的运算, 判断整个数控车床的工作状态, 并将其中的重点参数上传到远程控制终端进行数据的图形化显示、存储、输出打印等操作;另一方面, 本地PLC站同时还接收来自于远程控制终端所下达的控制指令, 比如停机、启动等控制指令, PLC站通过对相应执行器 (比如电机) 的控制, 从而实现自动化控制的功能。

3.1.3 远程控制终端

远程控制终端主要是依赖于工控机实现的上位机数据管理和状态监控, 需要专门开发一套面向数控车床加工、生产和自动控制的软件程序, 以实现对数控车床的远程化、网络化、自动化控制, 真正实现无人值守的功能。

3.2 PLC电气控制系统的设计实现

本研究论文以CK6140普通数量机床为具体研究对象, 详细探讨其电气化、自动化控制的改造。通过上文对机床改造方案和结构功能的分析, 可以确定整个机床电气化、自动化改造, 一共需要实现14个系统输入, 9个系统输出。结合控制要求, 这里选用日本三菱公司的FX2N-48MR型PLC, 输入回路采用24V直流电源供电方式。根据对数控机床的各模块控制功能的分析, 选用合适的接触器、继电器、开关、辅助触点等电气控制元件, 与PLC共同实现对电气设备的控制, 比如PLC通过接触器控制电机模块, PLC通过继电器控制电磁阀等部件, 从而完成基于PLC控制的数控车床电气化改造。

4 结语

随着电气设备的越来越复杂, 工业生产对于电气控制的要求也越来越高, 基于PLC的自动化控制技术得到了广泛的应用, 逐渐成为了当前工业自动化生产控制中的主流技术之一。采用PLC技术最大的优势在于实现自动化控制同时具有较高的可靠性和抗干扰能力, 极大的避免了由于采用单片机技术而造成的系统不稳定现象。本论文结合电气控制详细探讨了PLC自动化技术的应用, 给出了具体的系统设计实例, 对于进一步提高PLC自动化技术的工业化应用具有很好的指导和借鉴意义。

摘要：针对传统数控车床在自动化控制功能方面的薄弱, 以CK6140普通数控车床为对象, 详细探讨了数控车床的电气控制, 基于PLC实现了数控车床的自动化改造功能, 给出了详细的电气化、自动化改造的方案和控制结构, 对于进一步提高PLC自动化控制技术在电气控制领域中的应用具有较好的借鉴意义。

关键词：电气控制,PLC技术,自动化,无人值守

参考文献

基于PLC的流量控制技术研究 篇8

随着现代工业技术的不断发展, 在工业生产过程中对液体流量的控制精度要求也不断提高, 单纯的流量控制系统由于误差比较大、控制精度不够高且不具备实时控的一些缺点, 所以满足不了现代对液体流量高精度、高速度的控制需求。基于对PLC控制技术在技术领域的不断成熟与完善, 其应用范围也不断扩大, 在工业控制领域发挥着至关重要的作用, 并且体现出了目前工业自动化向网络化、智能化发展的先进水平。所以本文基于PLC的基础之上展开了对流量控制的技术研究。

1 PLC控制系统的简要概述

1.1 PLC控制系统的分析

PLC的全称是可编程序控制器, 它是以微处理器为核心, 主要用于工业控制的一种计算机。PLC主要采用了微机技术, 所以它不仅具有较强的逻辑控制功能, 而且还具备数据处理和数据传送等功能。目前大部分大型工厂工作过程主要采用用水泵控制电机的启动和停止, 但是实时控制精度比较低。由于大部分流量系统的控制依旧采用继电器逻辑控制, 而且大部分采用手动来完成, 因此系统的自动化程序很低!继电器逻辑控制只能处理一些开关量问题, 无法处理系统的模拟量问题, 并且其电气线路比较复杂、可靠性低、稳定性差、不利于检修维护。

1.2 PLC控制系统的硬件结构

本文所介绍的控制系统采用的是三菱公司FX2N系列的处理器。FX2N系列的PLC体积比较小、性价比高且通信功能好, 可以安装到比标准尺寸小很多的空间内。I/O型连接器能够大大降低接线成本, 并且可以节约接线时间。同时I/O点数最多可以扩展到256点, 最多可以连接4个特殊功能模块。

一个流量控制系统主要由控制器﹑变频器﹑传感器﹑执行机构﹑输入输出接口等部分组成。

2 流量控制的方法

2.1 PID流量控制

PID的全称是比例积分微分控制, PID算法的主要优点是计算简单、可靠性高, 并且工业过程控制中被广泛的应用, 特别适用于可以建立精确数学模型的确定控制系统当中。由于实际的工业生产过程中的流量具有非线性和时变性, 所以很难建立精确的数学模型来分析解决问题。因此在实际的生产现场中我们可以采用PID控制系统来解决流量的控制问题。

电磁流量计通过实时采集供液流量的数据, 首先将采集到的实时流量数据进行放大、滤波和A/D转换, 然后由PLC读入, 接着PLC将实时流量值和设定流量值做比较, 通过PID运算后得到输出目标控制值, 最后将控制值经D/A转换后施加在电动调节阀上, 那么电动调节阀就可根据给定的控制值做出相应的动作, 并且可以调节阀门的开启度。

比例环节 (P) :按比例的形式来反映出系统误差e (t) , 当偏差产生的时候, 控制器就会立刻发挥控制作用, 从而达到减小偏差的效果。

积分环节 (I) :主要用来消除静误差, 从而改善系统误差率。积分作用主要是与积分时间常数密切相关, 当积分常数越大那么积分的作用就越弱, 否则积分作用就越强。

微分环节 (D) :主要是用来反映误差信号的变化程度, 并且它能够在误差信号变大之前, 可以在系统中引入一个有效的早期修正信号, 这样就可以加快系统的动作速度, 达到减少调节时间的效果。

PID参数的设置主要是根据控制对象的具体情况而选定的;另外一个方面也可以根据经验来确定。比例系数可以控制幅值的振荡, 如果增大就会使得幅值大幅度的振荡, 但是振荡频率很小, 因此就使得系统达到稳定的时间变长;积分系数主要反映动作响应速度的快慢, 如果当增大了则响应速度就会变慢, 反之则快;微分系数主要是用来消除静态误差的, 一般我们都会把设置的小一些, 那么它对系统干扰就会小一些。

2.2 流量比值控制

在工业生产过程中, 一般只要是将两种或两种以上的物料量自动地按照一定比例关系的控制系统, 我们就把它称为比值控制系统。

比值控制法种类比较多, 其中包括开环和闭环的比值控制, 闭环又可以分为单闭环和双闭环开两种控制方法。最为简单的一种控制方案就是开环控制, 而单闭环控制则是对开环进行完善后而设计的一种方案, 但是这种方案也有不足之处就是只有一个副流量闭环控制, 而缺少一个主流量闭环控制。

我们通过给出的原理图可以看出:第一个闭环控制系统是主流量闭环控制系统, 它是以氯化钾作为主流量的, 当我们完成设置之后, 经过闭环系统的调节作用, 就可以消除扰动误差产生的影响, 从而让氯化钾的流量能够稳定在我们所设定范围值上, 实际上主流量闭环控制就是属于恒值控制系统。第二个闭环控制系统是副流量闭环控制系统, 它是以硫酸作为副流量, 它的输入量是由检测和变送后的氯化钾流量信号Q, 与比值系数K的乘积。副流量闭环控制系统主要包括变送器、副控制器、硫酸泵变频器、硫酸泵以及检测点等等部分。

3 结语

通过基于PLC基础上的两种流量控制方法的分析与研究, 我们最终得到的结果表明:基于PLC编程的两种流量控制方法都是可以采用的, 因为两种方法不仅可以提高流量控制的精度、满足工厂的实际应用需求, 而且也实现了工厂自动化控制、节约控制时间和生产成本, 同时也大大的提高了生产效率。

摘要：本文主要是基于PLC基础之上提出了两种对于流量控制的方法:PID控制和比值控制。首先我们根据流量的非线性和时变性特点, 提出了PID实时精确控制流量的一套控制方案。该方案是以PLC为平台, 采用PID控制算法, 该控制系统主要包括触摸屏、电磁流量计、温度传感器、电动调节阀等部分组成。另外一种方法就是流量比值控制方案, 该方案主要采用比值控制系统, 这个系统在实际应用的非常广泛, 具有控制精度高, 稳定性好的特点。

关键词：控制系统,比值控制,流量控制

参考文献

[1]周军, 海心.电气控制及P七C.北京:机械工业出版社, 2001:90-135.

[2]宋德玉.可编程序控制器原理及应用系统设计技术[M].北京:冶金工业出版社, 1999.

[3]仇慎谦.PID调节规律和过程控制[M].江苏:江苏科学技术出版社, 1987:137-155.

[4]张运刚.从人门到精通三菱FXZNPLC技术与应用[M].北京:人民邮电出版社, 2007:88-142.

基于PLC技术的机床控制应用 篇9

在机床加工实践中,组合机床由于采取多轴、多刀、多面和多工位加工方式,使得其在生产效率方面与常规机床相比较而言,有明显提升。当前组合机床的零部件已经实现了标准化及系列化生产,可以按照实际需求选择配置,设计及制造时间得到有效控制,所以,组合机床不但效率高,而且成本低,在实践中的应用范围越来越广。传统组合机床对加工过程的控制主要是借助继电器逻辑线路实现的,故障发生率较高,对生产效率造成不利影响。

1 理论概述

1.1 PLC结构及工作原理

PLC,即可编程逻辑控制器,主要涉及到中央处理器、输出及输入单元、储存器、通信接口、扩展接口以及电源等部件。其中,可编程逻辑控制器的核心部件为中央处理器,在输入、输出设备以及中央处理器之间连接有输入单元以及输出单元,与外部设置(例如编程器)以及上位计算机等的连接则是通过通信接口实现的[1]。以各部件连接方式为主要依据,可以将可编程逻辑控制器划分为整体式以及模块式两种类型。其中,整体式PLC是将全部零部件集中安装于一个机壳中,而模块式PLC则是对不同的零部件进行独立封装之后,将其安装在导轨或者是机架上,再借助总线实现相互间的连接。

可编程逻辑控制器几大关键硬件主要有中央处理器、电源、存储器、I/O接口电路以及通信接口[2],其中最为关键的硬件就是中央处理单元。中央处理单元控制着相关运算以及整个系统,对编程器、外设接口、I/O扩展接口以及I/O接口等的控制主要是借助地址总线、控制总线以及数据总线等实现的[3]。可编程逻辑控制器对系统工作进行指挥的主要依据是系统程序,在每个扫描周期中需要进行输入处理、程序执行、输出处理等工作,此外还需要对相关外部设备发出的工作请求进行处理[4]。电源的主要作用是对外部输入的交流电进行整流、滤波以及稳压等处理,进而得到可编程逻辑控制器内部工作所支持的直流电源电路或者是电源模块,对于系统的有效运行而言,电源发挥着不容忽视的关键作用。通常情况下,如果交流电压的波动幅度不超过10%,便可以直接将可编程逻辑控制器与交流电网进行连接。存储器包括用户程序存储器以及功能存储器两部分[5],前者的主要作用是对用户借助编程器输入的相关程序进行保存,后者的主要作用是对用户数据进行保存。I/O接口电路主要包括光耦合电路以及微机的输入接口电路两部分,其主要作用是充当连接可编程逻辑控制器和现场输入及输出设备的接口或模块;输出接口电路的主要作用是向输出端执行元件传输经过中央处理单元处理的输出信号。通信接口的主要作用是支持与打印机或者是监视器等相关设备的连接,以确保相应功能的有效实现。

PLC的基本工作原理:PLC正常工作过程大致可以划分为输入采样、用户程序执行以及输出刷新等三大阶段,此三个阶段构成一个扫描周期。在PLC的运行过程中,其中央处理单元可以按照既定的速度对该三阶段进行重复执行。输入采样阶段,主要是对输入映像区进行建立及更新。通过扫描,可编程逻辑控制器对全部的输入状态以及相关数据进行读取,之后在I/O映像区对应的单元中对所读取的结果进行保存。完成输入采样操作之后,便进入到用户程序执行阶段以及输出刷新阶段,在这两个阶段中,即便是改变输入状态以及相关数据,I/O映像区中对应单元的状态及数据也是保持不变的,并不会随之发生变动。将输入端口关闭之后便进入程序执行阶段。用户程序执行阶段,可编程逻辑控制器对用户程序进行扫描是按照从上到下、由左至右的顺序进行的,在对各条梯形图进行扫描的过程中,首先会对位于梯形图左部的有所有触点所组成的控制线路进行扫描,同时开展控制线路逻辑运算,之后以所得到的逻辑运算结果为主要依据,对系统RAM存储区中逻辑线圈向对应的状态进行刷新,并在元件映像区中输入所获得的相关结果。输出刷新阶段,中央处理单元对相关的输出锁存电路进行刷新操作的主要依据是I/O映像区中所对应的状态以及数据,在此基础之上借助输出电路对对应的外设进行驱动。如果逻辑变量在一个完整的扫描周期中并未发生任何状态上的改变,该周期所输出的信息就与上一周期输出的周期之间就没有任何区别,从而相对应的元件状态也会保持不变[6]。

1.2 组合机床工作原理及流程

以功能为主要依据,可以将通用部件划分为动力部件、支撑部件、输送部件、控制部件以及辅助部件等类型。其中动力部件主要包括动力箱、动力滑台以及切削头,其主要作用是向组合机床提供主运动以及进给运动。实践中比较常见的机床主要包括床身、中间工件夹紧装置、左右工位滑台、左右动力系统、冷却排屑系统以及液压系统等。主电路由四台电机构成,其中,油泵主要作用是向左右工作台提供动力,使其可以顺利实现前进、后退以及工件夹紧操作;左、右动力头电机主要负责切削及加工;冷却泵在自动工作状态下,首先将液压油泵启动,对总原位进行确认之后,依次进行人工上料、工件夹紧,左右工位滑台前进,并启动冷却泵,在完成加工程序之后,主轴延时旋转也会随即停止,当滑台以及工位均退至原位之后,工件将会自动松开,一个循环过程随即结束。

按照机床加工需求以及工艺要求,第一步要对机床工作状态进行确认,机床主要有自动、半自动、自动循环以及循环次数设定等四种工作状态;第二步就是选择加工方式,先将开始键按下,对机床进行自动调整,若存在故障也可以手动调整,机床原位复位确认之后,夹紧工件,循环加工开始,左右滑台以及工件前进,工件加工结束之后,滑台延时后退,当滑台位于原位之后,并且左右两滑台都退到原位后,工件松开,循环过程结束。以事先所设定的循环次数为主要依据,随即进入到下一个循环过程,如此反复,直至完成工件加工过程。

2 基于PLC的机床控制应用分析

2.1 组合机床中PLC的应用情况

可编程逻辑控制器的主要优点有:编程简单、便于使用、安全可靠,并且具有强大的控制功能,当前在机床工业生产中的应用范围不断扩大。于机床而言,机床自身对精准度以及可靠性发挥着决定性作用,但是,所选择的控制系统在很大程度上影响着机床的精准度以及可靠性,尤其是对于提升生产效率作用更为显著。

2.2 PLC控制系统分析及设计

本文选择日本三菱公司研发的F1系列可编程逻辑控制器进行分析。按照系统工作流程,在机床工作时,电磁阀控制着滑台的移动以及工件的夹紧,其中,左滑台的前进由Y1控制,后退由Y2控制,右滑台的前进及后退则分别由Y3和Y4掌握,工件的夹紧及张开则分别由Y5和Y6控制。当工件夹紧时,压力继电器处于吸合状态,在工件夹紧得到确认之后,才可以前后移动左右两个滑轮。在进行加工作业的时候,将系统压力降低至设置的压力值,KA1将处于断开状态,此时,滑台以及动力头的工作随即停止,以避免出现工件飞出事故,造成人身伤亡。

2.2.1 确定输入及输出点数

可编程逻辑控制器I/O通道分配的主要依据为控制对象,即满足生产机械作业过程及生产工艺需求的控制元件,比较常见的有继电器以及开关按钮等,通常情况下不涉及诸如接触器等容量较大的执行元件。一般而言,为确保达到更高的效率,需要在满足控制需求的基础之上,尽可能的控制可编程逻辑控制器的硬件连线数量,所以,就需要对输入及输出接口点数,也就是I/O点数进行适当的控制。通过减少I/O点数,一方面有助于实现对可编程逻辑控制器成本的有效控制,另一方面,还可以保留必要的可编程逻辑控制器输入及输出空间,为之后进行功能升级奠定基础。

2.2.2 程序设计

对可编程逻辑控制器程序进行编制,要确保在调试设备的过程中可以方便地修改程序。结合系统的具体要求,将机床控制划分为自动加工状态以及调整状态两部分。其中,自动加工状态主要适用于常规的切削加工情况,而调整状态则主要适用于调整刀具以及调试机床等情况。当处于调整状态时,要想启动或停止油泵,只需要将X414断开,将SB2以及SB3两个按钮按下即可;要想夹紧或放松工件,则需要将SB4以及SB5两个按钮按下;掌握左滑台以及右滑台前进和后退的是SB6—SB9等几个按钮,动力头点动则由SB10和SB11控制,工件自动夹紧受SB12控制。在机床处于自动工作状态的情况下,首先要对滑台状态进行确认,如果滑台没有处于原位状态,需要将其调整至原位,并借助机床总原位指示灯对其进行确认;其次,通过对SA1按钮进行旋转,达到闭合X414的目的,确保机床自动运行;对工件进行安装,将SB12按钮及自动夹紧按钮按下,使电子阀处于工作状态,闭合压力继电器KA1以及X41,两个滑台共同前进,分别压到行程开关SQ3和SQ6,此时工件将前进,接通KM2以及KM3,左右动力头工作,执行切削操作,并接通KM4,启动冷却泵。系统特别安装了急停按钮,当遇到意外状态的时候,只要将SB1按钮按下,可编程逻辑控制器全部输出随即被停止,从而可以有效避免出现意外情况,确保运行安全性。

3 结束语

PLC在机床控制领域以及电气控制领域均有较大影响力,可以实现对机床运行过程中故障发生率的有效控制,提升运行稳定性及可靠性,基于PLC的机床控制已经成为未来发展的一大趋势。

参考文献

[1]荀群德,杨超君,王宏睿,禹建勇,叶镇.基于PLC的六工位组合机床的控制系统设计[J].组合机床与自动化加工技术.2009(07).

[2]秦常贵.基于PLC的组合机床的电气控制系统设计[J].机电产品开发与创新.2011(03).

[3]麦艳红,钟文.PLC在半精镗床专用机床控制中的应用[J].电气自动化.2006(04).

[4]李法光,孙建业,祝辉.组合机床专用数控系统的开发[J].沈阳理工大学学报.2011(03).

[5]李俊秀,赵黎明.可编程控制器应用技术实训指导[M].化学工业出版社,2002.

机车恒速牵引PLC控制技术初探 篇10

关键词：PLC,恒速,控制

1 引言

内蒙古大唐国际锡林浩特矿业公司是隶属于中国大唐集团公司, 是一座产能10Mt/a的新兴露天煤矿。为保证煤炭铁路外销效率, 公司配套建设了核心技术采用美国KSS单元的大型煤炭铁路装车系统, 由DF10DD内燃调车机车低恒速牵引C70运煤敞车通过装车站装载煤炭。通过近3年的运行, 系统可靠性较好, 达到了公司年装载8Mt的能力要求。

内燃机车低恒速技术的应用, 对提高整列装车效率有着重要意义。公司目前所采用的机车恒速仪是进口设备 (可在给定的0.8-3Km/h速度范围内自由选择调速) , 不能与国产机车的控制信号较好兼容, 运用中系统性和偶发性故障较多, 维修起来不太方便。且该系统没有针对锡林浩特地区风沙大、冬季严寒等具体气候特征作适应性设计和考验, 导致恒速系统使用完好率的下降, 已经成为装车系统增产扩容的主要瓶颈。本文针对进口恒速系统的这些缺点, 通过简单可靠的可编程序控制器 (PLC) 采集机车速度和柴油机转速等信号, 自动地进行机车加载、减载及机车的电空制动控制以达到稳定持续的装车调速目的。为保证系统运行可靠、方便维修, 应采用模块化设计的方案。

2 PLC硬件控制系统的组成

PLC硬件控制系统包括机箱和彩色液晶显示器。

机箱内装有PLC主机、AD综合模块和故障切除开关等。PLC主机用于接收来自司机的操作指令、恒功励磁控制、恒低速控制、机车运行逻辑控制、柴油机控制、辅助系统控制、故障检测诊断保护及相关的数据显示记录修改等。AD综合模块用于采集司控器、琴键开关开关量信号以及牵引电机电流、主发电机电压、柴油机水温及滑油油压等模拟量信号, 其输出信号通过隔离放大处理后去控制电控制动阀、接触器和继电器等。故障切除开关则是在机车发生各种故障时用于切除相应的系统。

彩色液晶显示器主要负责恒速系统工作状态的显示, 并配合机车上的状态显示屏告知司机目前煤列的恒速运行状态和相关故障信息。

3 PLC控制系统工作原理

3.1 柴油机调速与恒功励磁控制

通过司控器级位 (0、1、降、保、升) 控制步进电机以达到柴油机调速的目的。在机车低恒速牵引工况下, 由于柴油机调速机制的存在, 如何保证不同转速工况下柴油机轮周功率的恒定发挥就成了机车恒速牵引装车的先决条件。

PLC根据AD综合模块得到的柴油机转速信号获得该转速条件下柴油机的标定和轮周功率, 然后与6台牵引电动机的实际工况功率加以比对, 取电压、电流的最小差值进行调节运算, 并将结果以操作信号的方式反馈给机车, 控制斩波器调节主发电机励磁电流, 使主发励磁功率向给定的理想功率值调节, 实现主发的励磁恒功控制。

3.2 结合辅助系统的机车防空转控制

AD综合模块持续监测机车6台牵引电机的输出电流值。当电流分配系数大于给定值或最小一台电机电流值大于规定值时判为该电动机所在轴位踏面空转, PLC将利用机车综合辅助系统中的撒沙功能及持续降低主发电机电压的措施来消除。空转消失后主发电压立即以柔线性恢复至正常恒速牵引水平。这里设置PLC的主发电压补偿必须为柔线性, 否则后部车厢由于牵引力增升过快容易发生闯动、断钩等运用事故, 不利于装车站持续安全的煤炭装载。撒沙延时2-3秒关闭持续增加踏面摩擦力, 避免机车复又转回空转状态导致动轮迟缓事故的发生。如果空转现象无法依靠这些措施消除, 则PLC依靠机车控制系统使柴油机卸载。

3.3 机车恒低速控制

司机通过机车操纵台上安装的低恒速速度选择转式开关选择需要的恒速值。这时PLC保持柴油机处于某一固定转速以保证牵引电动机的通风, 以防电机过热。PLC控制装置以机车速度作为功率给定的基础, 根据实际运行时的速度、电流值与标准值经行比对, 取最小值进行调节运算, 并通过斩波调节主发电机励磁电流, 使机车速度向给定的恒速值调节, 实现机车的低恒速控制。

3.4 故障连锁保护

PLC控制系统将AD综合模块检测到的各类参数与标准值加以比对, 当差值超出规定范围会采取报警、卸载及停机等措施保证机车牵引工况下的运行安全。

4 结语

由于PLC控制机箱容纳了所有的功能实现模块, 所以它的运行稳定对机车恒速系统的正常可靠运行有着决定性影响。基于此, 机箱采用优质镀锌钢板制造, 并对所有的部件妥善放置, 并做了必要的防震、防尘及放电磁干扰措施。经过实际装车试验, 安装位置最终确定为司机操控台左下方机车制动装置的调整阀室, 不仅可以利用既有的阀室门方便的进行检修, 而且安装布线简单容易, 美观大方。

实际应用方面, 通过现场装车试验表明:1) 在给定的0.8-3Km/h恒速调速范围内机车主发电机电流可以平稳升至5000A, 保证了DF10DD机车在该矿牵引装车的必需牵引力;2) 依据该矿装车单钩最大煤炭载重量6500t测定, 该工况下机车低恒速牵引时机车速度超调量小于20%, 且稳定到目标恒速值的时间小于3s。

经过近一年在该矿的考验运行, 该系统运行平稳、维护简便、效果良好, 充分发挥了该矿装车系统的自动化优势, 为该系统今后的扩容改造打下了坚实的基础。

参考文献

[1]王军.DF12型机车低恒速PLC控制系统[J].自动化仪表, 2005, 第26卷第7期:35-36.

[2]于海生.微型计算机控制技术.清华大学出版社, 1999.

[3]Simatic公司.S7-200参考手册.

PLC控制技术 篇11

摘 要：以PLC主站为中心，通过Profibus-DP总线连接大车、小车、起升变频器、各机构的远程I/O从站及编码器，并通过太网连接上位机和司机室的触摸屏， 构成了大型造船龙门起重机的智能网络控制系统.

关键词：造船龙门起重机；PLC ；变频器；触摸屏

中图分类号：U665 文献标识码： A

Abstract：Centering on the PLC master station， through the profibus-dp bus connected with cart， trolley， lifting of inverter， the agencies from remote I/O station and encoder， and through the mt net connected to the PC and the driver room touch screen， it constitutes the intelligent network control system of large shipbuilding gantry crane.

Key Words： Large shipbuilding gantry crane； PLC； Inverter； Touch screen

1 引言

随着我国船舶工业的快速发展，所建船舶的吨位也越来越大，带动了造船龙门起重机的快速发展，特别是大跨距、大吨位的大型造船龙门起重机广泛应用于船坞、船台等船体建造场地，完成船体分段垂直升起和下降、平移行走和空中翻身等功能的吊装任务。由于其结构复杂、机构多、机体庞大，负载吨位一般都在几百吨以上，所以它的电气控制系统必须要精准可靠。随着计算机技术和电力电子器件的迅猛发展，电气传动和自动控制领域也日新月异，大型造船龙门起重机大都采用PLC和交流变频智能化、网络化的控制系统，以降低投资成本，提高控制的可靠性，方便日常的维修保养。由于篇幅有限，本文以一台400 t大型造船龙门起重机为例 ，仅对其PLC网络控制系统进行论述。

2 PLC网络控制系统的组成

2.1 硬件构成

大型造船龙门起重机一般都是由上小车、下小车、大车刚性腿及其行走机构、大车柔性腿及其行走机构、主控室和各机构电控室、操作室和载人电梯等构成。其中上小车包括1#起升机构、2#起升机构和行走机构；下小车包括3#起升机构、副起升机构和行走机构。

大型造船龙门起重机的电气控制系统需要完成对上述各机构发出工作指令进行速度控制、位置检测以及安全保护等，完成升降、平移、分段空中翻身等吊装任务。

2.2 控制系统结构

该控制系统主要以可编程逻辑控制器为中心，组建以PLC主站为中心，通过Profibus-DP总线一部分连接大车、小车及起升变频器，一部分连接各机构的远程I/O从站及编码器，同时通过光缆建立以太网，连接上位机和司机室的触摸屏。整个网络控制系统见图1所示。

2.3 PLC的配置

PLC以OMRON公司的CSIG-CPU45H作为整个控制系统的主机， CSIG-CPU45H具有广泛的通讯功能、便于分布式控制的结构形式、简单便捷的操控界面。PLC系统的配置见下表1。

3 控制系统的工作分析

整个结构构成了一个分布式的网络控制系统，各部分的工作分析如下：

3.1 电气控制室

电气控制室作为整个电气控制系统的“大脑”，内部安装有PLC主站、上位机、刚柔腿大车行走控制柜、上下小车行走控制柜、上下小车起升控制柜。系统内各部件电气控制柜的接触器、断路器及熔断器组成信号采集系统，各内部信号的保护与采集、司机发出的操作命令等都通过I/O从站送入PLC主站内。

3.2 远程I/O从站

远程I/O从站完成信号的釆集，一方面将模拟量信号转换为开关量信号传给PLC主控制器，另一方面开关量信号直接进入PLC，远程从站将收集的信号反馈给PLC主站，PLC主站执行逻辑控制程序，通过现场总线实现对起升、小车、大车变频器的起动、停止、速度控制。

上小车I/O站的主要作用是将电机保护信号及其小车内机构的保护信号进行收集，如：上升终点信号、下降终点信号、起重量限制器超载信号等；

下小车中的远程I/O从站主要作用是对电机保护信号和相应的下小车机构中的保护信号进行收集，例如下降过程中的终点信号等；

大车刚性腿中的远程从站主要作用是电机保护信号的收集以及大车刚性腿中的机构保护信号的收集；

大车柔性腿的远程子站主要作用是对电动机中产生的保护信号及大车柔性腿中的机构保护信号进行收集。

3.3 司机室

司机室也是一个远程I/O从站，可以实现人机信息和指令的传递，操作者可以通过触摸屏了解到起重机的实时状态参数，通过操作界面实现工作状态显示及故障报警：可以使操作人员通过触摸屏画面观察到整机的运行状态，监控整个系统内的接触器、断路器、变频器等设备的运行状态，监控变频器的设定频率、转速及当前实际的频率和转速、系统工作状态等。

也可以根据用户授权设定对个别参数进行修改，各终端信号源根据控制精度和功能需要，在龙门起重机上安装检测元件和电气限位开关，检测元件主要是编码器，它是信号的发出端，也是控制指令的接收端。

3.4 变频器子站

在系统中设有绝对值编码器的子站，其作用主要是当其作为从站使用时，通过主站向变频器发送指令，并且可以接收其反馈的故障报告信号。龙门吊中的上小车1#号起升位置的编码设备以及2#号起升位置的编码设备和下小车主要的起升位置中的编码设备主要是测验各个起升位置并且传送到中央控制器。龙门吊中控制大车刚性腿运行状况的编码设备，主要作用是检验各自的运行状态，并将数据传送到中央存储器。

4 结束语

大型造船龙门起重机占地面积较大，各运行机构与中央处理器（CPU）主站的距离一般较远，所以需要相应的在各机构中设置远程I/O从站，PLC控制系统通过网络连接的通讯方式控制变频器，同时也釆集和读取变频器内部的信息。通过Profibus-DP网络安装触摸屏和工控机等设备，能完成对整机性能的动态监测和故障排查，同时还可将设备连入互联网，通过互联网的远程协助技术方便快捷地从专家那里获得帮助，能迅速判断事故原因，缩短维修时间。大型造船龙门起重机控制系统的网络化和智能化，是目前和今后一段时间的发展方向。

本网络控制系统通过在实验室反复测试、模拟运行，证明方案可行，能够实现控制要求。

参考文献

[1] 鞠俊. 大型造船造船龙门起重机电气控制设计[D]大连理工大学，2014.

[2] 刘普. 基于PLC和变频器的港口门座起重机控制系统研究[D].南京理工大学，2014.

[3] 张蓉，姜键. 基于现场总线的龙门起重机智能控制系统的设计[J]. 仪表技术与传感器，2003（3）.

[4] 龚春署. 浅析龙门吊机控制系统[J]. 广船科技，2008（3）.

PLC控制技术 篇12

PLC是依靠变成技术来实现的控制模块, 能够对电气运行进行控制, 而且, PLC技术具有适用性、应用简便性、重量轻、体积小、较强的抗干扰能力等优势, 将其应用到电气控制中, 更便于工作人员的操作。对此, 文章主要对基于PLC技术的电气控制应用进行分析。下面进行详细的探讨与研究。

1 PLC技术特点分析

随着科学技术的飞速发展, 电气控制技术的发展也极为迅速, 尤其是基于PLC技术的电气控制更是得到了广泛的应用, 其中PLC技术特点主要有以下几方面[1]。

(1) PLC技术有着广泛的适用性, 可以用于不同规模的电气控制中, 除了正常使用的一些基本逻辑处理功能之外, 还具有数据运算功能, 被广泛的应用到数字控制领域, 而且, 在科技不断的发展中, PLC技术也得到了不断的改进和完善, 在应用领域上也逐渐延伸至位置控制、温度控制、CNC等领域中, 可见PLC技术也推动了控制领域的发展。

(2) PLC技术具有应用简便性。PLC技术在应用的过程中, 所需要的编程语言较为简单, 同时, PLC技术中所包含的梯形图语言、图形符号以及表达方式等都与继电器的电路图基本相似, 因此, 工程技术人员要熟练掌握PLC技术并不难。

(3) PLC模块具有重量轻、体积小等特点。现阶段超小型的PLC模块所需要重量小于150g, 模块底部的尺寸小于100mm, 而且, 该模块在运行的过程中所需要的瓦数极低, 功耗比较低, 整体模块比较小, 易于安装到机械中, 对推动机电一体化的发展有着极大的作用。

(4) PLC模块具有较强的抗干扰能力。众所周知, 电气线路在正常运行的过程中, 无论是从内部电路还是生产工艺等方面来考虑, 都必须有着较强的抗干扰能力, 这样才能满足电气控制的需求[2]。PLC模块对硬件故障具有自检的功能, 一旦硬件发生故障, 会在第一时间报警, 避免故障扩大。另外, PLC模块采用先进的抗干扰处理技术, 可以保证模块运行不会受到外界的干扰, 从而保证电气控制的可靠性。

除了以上几方面特点之外, 在对电气控制系统进行维护改造的过程中, PLC技术也充分体现出自身的优势, 通过存储逻辑替代接线逻辑, 有效地减少了控制设备的外接线, 便于后期的维护, 而且, 在程序改造的过程中, 可以通过程序的改变来快速对其进行改造, 对保障电气控制系统运行的安全性、可靠性有着极大的作用。

2 基于PLC技术的电气控制应用分析

2.1 控制模拟量的应用

电气控制应用范围极为广泛, 而且, 在不同的生产领域所涉及到的电气控制各项参数也有所不同[3]。一般情况下, 在电气控制中, 应重视对温度、湿度等参数的控制, 否则一旦温度或湿度超标极有可能对电气设备以及其他的生产设备运行效率造成影响。在基于PLC技术的控制模拟量应用下, 通过PLC技术的优势, 能够提高控制模拟量运行的效率, 提高控制的快捷性, 该应用能够实现数模转换以及模拟转换等效果, 能够做好相关的记录, 一方面便于提高电气控制的工作效率, 确保生产的有效性。另一方, 在基于PLC技术的电气控制下, 可以通过模拟量的运用, 提高模拟量的实时监控效率。

2.2 开关量控制的应用

众所周知, 在电气控制系统实施的过程中, 会应用到一定数量的开关控制设备, 这些设备应用得是否合理, 也将直接影响到电气控制的实施效果[4]。另外, 开关也是日常生活、生产中最常用的电力控制技术之一, 在PLC技术的应用下, 利用编程控制器来对PLC的芯片进行编写, 从而实现对其设备的逻辑控制, 代替传统的继电器电路, 不仅可以实现对单台设备的启动、停止的独立控制, 同时, 还能够对连续、单步或安排周期任务等进行控制, 有效的提高开关量控制的效果。

2.3 运动控制中的应用

电气控制应用范围极为广泛, 在不同领域所涉及到的控制方式也有所不同, 特别是在运动控制中具有广泛的应用。在实际的应用过程中, 对电气控制的效率有着极大的要求[5]。将PLC技术应用于运动控制中, 主要根据运动的特点进行分析, 如直线运动、圆周运动等, 并对相应的控制任务进行编程, 将其配置加入到专用的运动控制模块中, 例如, 在机械制造、电梯、机床等方面的应用, 可以有效的降低故障的发生率, 从而确保人们生产和生活的安全。

3 基于PLC技术的电气控制应用建议

随着科学技术的飞速发展, 对电气控制也提出了更高的要求, 而要满足市场需求则必须对基于PLC技术的电气控制技术进行改进和完善, 以下主要是作者对基于PLC技术的电气控制提出的几方面技术建议[6]。

(1) 应完善基于PLC技术控制系统的预警功能。自动化、智能化时代已经来临, 电气控制的预警模块也应向着自动化、智能化的方向发展, 这对人们日常生活以及工作中的安全性有着重大的意义, 通过提前预防事故的发生, 或是在事故发生时及时采取相应的措施, 才能将人身伤亡降至最低, 而且, 在智能自动化控制设备实施以来, 可以为事故发生时猝不及防的人们提供一定的帮助, 从而确保人们的生命安全。

(2) 确保PLC控制设备信号输入的可靠性。众所周知, 电气控制系统在运行的过程中需要进行信号的输入, 并根据信号来实施相应的控制动作, 一旦信号输入不准确、延迟、不全面, 势必会给电气控制系统的正常运行造成极大的影响, 因此, 在未来的发展中, 应确保PLC控制设备信号输入的可靠性, 及时对模块功能进行更新换代, 以此来满足客户的需求, 实现良好的应用效果。

4 结束语

综上所述, 随着科学技术的飞速发展, 智能化、自动化产品更新换代速度越来越快, 给人们的生活以及生产提供了更大的便利。而基于PLC技术的电气控制系统作为智能化、自动化技术的重要组成部分, 被广泛的应用到人们日常生活以及工作中, 在各个领域都起到了关键的作用。通过文章对基于PLC技术的电气控制应用分析, 作者主要对PLC技术特点、基于PLC技术的电气控制应用以及基于PLC技术的电气控制应用建议等几方面内容展开分析, 希望通过文章的探讨, 能够更好地将PLC技术应用于电气控制中, 实现良好的应用效果。

摘要：PLC技术是推动电气控制系统向着自动化、智能化方向发展的关键, 然而, 在实际的工作中, 仅仅依靠现有的PLC技术提高电气控制水平是远远不够的, 应不断地运用先进科学技术来对PLC技术进行改进和完善, 更好地满足用户对电气控制的需求。

关键词：PLC技术,电气控制,智能化,自动化

参考文献

[1]张征富.浅析PLC在电气控制中的应用[J].内蒙古石油化工, 2012, 13 (10) :114-115.

[2]王俊红.西门子PLC在工厂应用中常见问题[J].数字技术与应用, 2014, 10 (4) :153-154.

[3]常宇, 刘瑞.PLC技术应用于机械电气控制装置[J].黑龙江科技信息, 2015, 16 (24) :189-190.

[4]阮国强.PLC技术在电气控制中的应用研究[J].现代制造技术与装备, 2014, 15 (6) :103-104.

[5]王文征, 刘宗辉.PLC技术在机械电气控制装置中的应用探讨[J].价值工程, 2014, 11 (24) :226-227.