論PLC＋變頻自動控制系統的實用性

俞詩雄

（廣東博德精工建材有限公司，佛山528000）

關健詞：PLC；變頻；電路；高度；自動控制

1 前言

在現代工業領域中，自動控制技術起著越來越重要的作用。自動控制是指在沒有人直接參與的情況下，利用外加的設備或裝置（稱控制裝置或控制器），使機器、設備或生產過程（統稱被控對象）的某個工作狀態或參數（即被控制量）自動地按照預定的規律運行。而在陶瓷行業中，自動控制技術運用得相當廣泛，特別是PLC+變頻自動控制系統的實用，如煤氣站氣柜高度自動控制系統、各種水位自動控制系統等。其核心即是某種物理量傳感器＋PLC＋風機或水泵變頻，下面將詳細論述此自動控制系統的原理及具體實例應用。

2 PLC＋變頻自動控制系統的原理

PLC＋變頻自動控制系統的原理示意圖如圖1所示。

圖1 PLC＋變頻自動控制系統原理圖

此系統通過利用PLC、傳感器、變頻器、電氣控制設備等組成閉環控制系統，使所需控制的物理量恒定或在一定范圍內運轉，滿足生產要求。物理量傳感器用于將需要測定控制的某個具體的物理量轉化為實時電信號（一般采用電流信號4～20 mA），并向PLC傳輸信號，陶瓷行業常見需要控制的物理量可以是煤氣站氣柜高度、各種液態水位、管道壓力等等。PLC用于接收物理量傳感器的電信號，可通過人機界面設定好需要執行的具體指令，再按照設定的指令執行邏輯運算、順序控制、定時、計數與算術操作等，并通過數字或模擬式輸出控制水泵或風機變頻。變頻用于實時匹配實際所需的具體物理量大小。

3 煤氣站氣柜高度自動控制系統

煤氣站作為陶瓷行業窯爐、噴霧塔所需水煤氣的供給中心，不僅要求提供的水煤氣品質過關，而且要求提供的水煤氣管道壓力實時穩定及用氣的安全使用。對此，煤氣站均配備了穩壓罐（氣柜），并有一整套供氣自動控制系統，以確保煤氣的使用安全及用氣壓力要求，其簡易圖如圖2所示。

圖2 供氣自動控制系統示意圖

煤氣站氣柜是具有一定可伸縮的罐體，通過高度傳感器與煤氣發生爐工藝風機進行自動聯鎖控制，當氣柜升高時，工藝風機變頻降低，反之亦然。同理，用氣端主管壓力與加壓機進行自動聯鎖控制，以保障用氣端所需壓力。下面詳述煤氣站氣柜高度自動控制系統的具體做法。

圖3 氣柜高度自動控制系統電路圖

首先要將氣柜高度物理量轉化為電信號，氣柜一般有三節（每節4 m，共12 m），在氣柜頂部安裝一個水箱，并用軟管接到氣柜第一節壓力傳感器上，當氣柜升高時，軟管水柱高度增大，通過壓力傳感器轉化的電流信號同樣增大，呈線性比例關系。綜合考慮氣柜的安全使用高度在2.5～7 m，其對應的軟管水柱高度同樣為2.5～7 m，對應電流信號設置在7.3～13.3 mA范圍內。為避免水箱底部結垢等問題，采用煤氣站軟化水，并在水箱頂部加裝防塵帽，以確保軟管水柱高度能夠真實反映出氣柜高度。

其次將壓力傳感器電流信號接入PLC中，通過PLC人機界面設定壓力傳感器電流信號與工藝風機變頻的線性對應簡易指令，PLC經指令計算輸出電流信號模擬量，用來控制工藝風機變頻器的變頻，從而控制煤氣發生爐產氣量，繼而保障氣柜在安全高度內安全使用。為保障輸入輸出電流信號不受外界干擾，一般會加裝電流隔離器。

當然，在上述基礎上，需增設自動手動切換、報警等自動控制基本功能，氣柜高度自動控制系統電路圖如圖3所示。

4 結語

上述通過煤氣站氣柜高度自動控制系統例子詳述了PLC+變頻自動控制系統的具體應用，當然這種自控系統還廣泛應用于各種管道壓力自控、水位自控等。基于PLC與變頻技術的自動控制系統不僅可以提高各種供氣供水的可靠性和穩定性，而且系統還具有良好的節能性。