基于PLC實現的自動化電氣控制應用研究

徐謙

摘 要：在實際控制應用的過程當中，傳統的電子控制設備暴露出了一些局限性，利用PLC然后結合煤礦主扇風機的控制需求，對自動化電氣控制系統進行全面的設計分析。對于主扇風機自動控制功能一定要進行基礎的檢查。對于相關的電氣自動控制系統制定出實際的方案，分析系統當中的硬件和軟件，分析自動化電氣控制系統應用PLC的技術優勢。

關鍵詞：PLC；自動控制；電氣控制

中圖分類號：TM571.2 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）26-0156-02

引言

我國一直以來是一個煤礦大國，最初的能源形式主要是煤礦資源，風機是煤礦四大件之一。風機的安全可靠程度以及電氣控制自動化的程度，在一定程度上影響著煤礦生產的整體自動化和安全。為了推動煤礦產業的快速發展，必須要加強對煤礦風機自動化、電氣化的控制。新技術在快速的發展，現在技術必將取代傳統的技術，接觸器控制逐漸被PLC所取代，為整個行業注入了新鮮的血液。

1 機械手的相關介紹

1.1 傳統機械手

隨著技術的快速向前發展，工業自動化發生了天翻地覆的變化，在發展的過程當中，機械手的優勢逐漸顯現出來。機械手的整體結構較為靈活，在運轉的過程當中性能非常穩定，工作時定位的精度比較高。機械手逐漸涉及到了許多領域，比如說軍事、重工業、高科技領域、醫療保健和輕工業，在這些領域當中推動了不同領域的快速發展。機械手的廣泛使用，使自動化和智能化提上了進程，傳統的機械手大多都是繼電器控制，在使用的過程當中控制裝置非常落后。傳統的機械手在運轉的過程當中性能不穩定，非常容易受到外界的干擾，并且在維修和養護的過程當中，也會出現許多的困難，隨著技術的快速發展，傳統的機械手逐漸被淘汰。

1.2 現代機械手

現代的機械手控制系統應用了現代科技的許多特點，電氣自動化行業最廣泛應用的就是可編程控制器。PLC就是可編程邏輯控制器，PLC是一種工業控制裝置，這種控制裝置涉及到許多計算機技術。現在是一個大工業的環境背景，涉及到許多數字運算操作，電子設備大多數也是由數字運算來進行操作的，PLC就是在這種背景之下產生并廣泛應用的。如果想要對內存進行編程，同時還可以對編程進行順序執行，就必須使用PLC技術。PLC技術當中應用了大量的數字模擬輸入和輸出，通過這種操作方式，可以對機械和工業生產的流程進行全面的控制。PLC技術廣泛應用于現代機械手當中，兩者之間的優勢相互結合，共同推動了工業化的穩定可持續發展。

1.3 PLC機械手的特點

機械手當中大量的應用了PLC技術，同時還具備了電氣控制設備，獨特的優勢為PLC機械手在行業中的發展奠定了夯實的基礎。傳統的繼電器機械手和PLC機械手相比較，PLC機械手的可靠性以及抗干擾能力比較強，PLC機械手應用的集成電路是現代化大規模的，生產工藝流程也非常嚴謹、科學、有序化。PLC機械手將先進的抗干擾技術應用于內置的電路當中，使得機械設備在運轉的過程當中具有較強的穩定性。隨著技術在不斷的發展和完善，PLC技術通過多年的發展積累了許多完善的經驗，如今已經逐漸發展成了一個較為完整的現代化體系。PLC技術適用的范圍越來越廣泛，在不同規模的工業控制系統當中都應用了PLC技術，如今已經涉及到了數控領域。

2 PLC的特點

2.1 系統結構兼具大型化和小型化

在不同的應用領域當中，會選擇不同的可編程控制器，PLC之所以廣泛應用于許多領域，是因為PLC的體積比較小、重量比較輕、功率比較低，在具體的安裝使用過程當中非常簡便。PLC的運算速度和數據容量比較高，在應用于一些領域當中，可以滿足單位企業對于規模化、自動化和產業化的高級需求。

2.2 操作方便、使用簡單

PLC的連接裝置非常簡單，編輯過程和圖形按鈕的含義，大部分和繼電器的電路圖一樣。PLC在具體的應用過程當中，相關的工作人員能夠快速地對基礎操作進行掌握，PLC開關量邏輯控制比較薄弱，工作人員通過掌握大量的PLC基礎知識，可以對自動化電氣控制中的編寫語言和使用方式進行熟練的掌握。PLC技術發展到現在，具有了更為廣泛的應用領域，已經不僅僅應用于電氣控制場合。

2.3 抵抗干擾能力較強

PLC技術當中具有大規模的集成電路，在外界因素抗干擾能力方面，最主要的體現是在集成方法和工藝方面。不同的設計方法融入到了技術當中，共同提高了PLC的抗干擾能力，這是傳統的機械手所不能夠具有的性能。在惡劣的工作環境當中，PLC也可以得到正常的運轉，結合工作的相應具體情況，對軟件進行全面的編寫以及自動的檢查，起到智能化的自我保護作用。

3 PLC的基本工作過程

計算機應用技術、通信技術以及自動控制技術的綜合體現就是PLC，計算機的微處理器就是工作狀態下的基本硬件。PLC在具體的工作當中，就是以下的幾個流程：對于現場的信息要進行及時的收集和準時的輸入，根據不同控制系統內置軟件程序的要求，對指令進行提前的編寫。這樣可以對現場的信息進行全方位的掃描，可以在輸出中進行信息的收集和輸入。對于指令的特定功能運行，必須要先實現一些功能設定，系統會自動的對用戶進行篩選，不同的程序指令會進行不同的掃描方式，這樣可以對現場的具體情況進行計算，更加了解現場的運行狀態。對于控制系統的信號要進行仔細的記錄，在記錄完成之后要進行準時輸出。系統一旦對信號進行收集之后，需要對這些獲取的數據進行一個計算和判斷，將所得出的結論輸出到系統控制主機上。系統就會通過主機去發射響應信號的指令，從而就會對相關的設備進行高效的控制。當以上所有的指令完成之后，系統會自動地展開新的控制程序，這些控制程序的細節都是重復了，一個周期之內會涵蓋所有的執行指令。

4 基于PLC的風機電氣自動化控制系統功能需求分析endprint

在煤礦安全生產的過程當中，主扇風機自動監控系統起著非常重要的作用，主扇風機自動監控系統主要分為兩個部分，一部分是風機各種參數的精準測量，另一部分就是風機變電站的監控。電氣自動化控制系統應用PLC，可以實現許多功能。實時檢測通風系統當中，包含全壓、甲烷濃度、風速、動壓、靜壓以及風量，這些參數在通風系統當中都會得到精準的測量。對于風機的變量參數也會進行精準的檢測，檢測過程當中每一臺風機都要進行檢測，其中會包含功率因數、電壓、有功功率、電流、無功功率這些參數。對于測風機的前軸溫度以及后軸溫度，都要定期定時進行檢測，前軸振動情況和后軸振動情況，在檢測之后將數據進行進入記錄歸檔。如果在檢測的過程當中，發現測風機前軸振動和后軸振動的頻率超出正常范圍時，相關的機械設備就會進行自動的報警。風機通風系統的具體運轉情況要進行模擬，在模擬的過程當中會出現各種各樣的問題，對于這些經常出現的問題，要在日常的預防工作當中進行探討。

5 基于PLC的自動化電氣控制應用系統設計與實現

5.1 系統構成設計

可編程控制器能夠和變頻技術進行良好的結合，實現主扇風機的主體控制。變頻調速的主扇風機和PLC技術是控制系統的基本構成，當主扇風機的速度發生變化時，電動機的運行臺數也會發生變化，在整體上就形成了閉環控制系統。將傳感器設置在主扇風機的周圍，可以對相關的數據進行實時的監測，對于主扇風機的具體運轉狀態和情況進行掌握。監測傳感器所記錄的相關數據，通過系統的分類和記錄可以向PLC進行傳輸，PLC會對這些數據進行系統分析，在對數據進行分析的過程當中，如果發現數據存在著問題，就會立即制定相應的策略對數據進行控制。PLC控制著主扇風機變頻調速控制系統，動力控制線路、變頻器、速度傳感器以及PLC都是其中的組成部分。

5.2 PLC程序的設計實現

PLC的輸入數據總量由監控系統進行識別，功能板塊一般使用的是STEP7，電流模擬量一般是通過傳感器進行識別，其中會涉及到一些代表溫度和壓力的數據，這些數據通過專門的識別系統可以轉化成數字量。風機和電動機要經常進行維修，只要檢查和維修的位置是檢測盒。系統當中最經常出現的故障就是檢測傳感器，檢測傳感器受到的干擾因素非常多，在檢測的過程當中，如果檢測數據超過了相應的設定范圍，PLC裝置就會自動報警。相關的機械設備就會對故障進行記錄，故障診斷子程序就會自動的運行，相應的符號轉化成數字量之后，可以和原有的設定值進行對比。通過一層層的檢查和系統識別，就可以真正的判斷傳感器是否存在故障，有些時侯不會超出設定的范圍，但是得到的數據會非常接近，這個時候就需要對傳感器進行整體的檢修。在模擬輸出量的過程當中，最頻繁的取值范圍就是5毫安～15毫安，當檢測的數據超出設定范圍之后，就表明PLC和傳感器當中存在著連接問題。如果說數字低于設定的范圍，PLC和傳感器當間也存在著問題，只不過問題存在的位置不同，這時極有可能問題是出現在位機上。系統當中的故障診斷程序，可以有效幫助維修人員，維修工作人員在對系統進行維護的過程當中，經常會出現一些錯綜復雜異常的數據。

6 基于PLC的風機自動化電氣控制系統的設計與實現

6.1 基于PLC的硬件控制系統設計

變頻技術和可編程控制器相互的結合，可以高效地對主扇風機進行控制，通過對主扇風機的速度進行調控，可以對電動機的運轉臺數進行調整。主扇風機處于閉環控制當中，在主扇風機工作的周圍會布置相應的傳感器，這些傳感器也會對設備的工作狀態進行記錄。傳感器對于設備的監控具有實時性，可以有效地保障設備安全運轉，PLC還會對系統進行整體的設計。主扇風機的變頻調速控制系統是由PLC控制的，系統采用的工作方式一般都是循環式，可以有效地對變頻器進行控制和調整。

6.2 PLC程序的設計實現

系統程序和用戶程序是PLC軟件系統的兩大組成部分，通過程序語言將翻譯落實到工作當中，這一點是通過系統程序來實現的。通過PLC相應的程序語言編制，可以對用戶程序進行控制，時刻對應用程序進行現場的監控。PLC輸出量在監控系統當中，只是對于數字量進行識別和監控。電動機和通風機要定時的進行保養，工作當中運轉一段時間之后，就需要對整體開展預防性的檢查，確保機器設備在使用的過程當中不會出現故障。傳感器在運轉的過程當中，有時會引起數據的異常，這時就需要對傳感器的其他連接位置進行檢查，從而可以篩選出故障發生的位置，PLC可以在程序設計上得到很好的實現，有效實現自動化電氣控制。

7 結束語

隨著技術的快速向前發展，工業自動化發生了天翻地覆的變化，機械手逐漸涉及到了許多領域，在這些領域當中推動了不同領域的快速發展。PLC就是可編程邏輯控制器，PLC是一種工業控制裝置，涉及到許多數字運算操作，可以對編程進行順序執行。傳統的繼電器機械手和PLC機械手相比較，PLC機械手的可靠性以及抗干擾能力比較強，隨著技術在不斷的發展和完善，在不同規模的工業控制系統當中都應用了PLC技術。

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