PLC技术在机械电气控制装置中的应用探讨

2018-10-21 12:33张爱华丁长龙
科技信息·中旬刊 2018年7期
关键词:PLC技术

张爱华 丁长龙

摘要:在科学技术升级发展支持下,近年来PLC技术的发展极为迅速,PLC技术在机械电气控制装置中的应用也因此日渐广泛化,基于此,本文简单分析了PLC技术在机械电气控制装置中的应用路径,并结合实例就PLC技术的具体应用进行了详细论述,希望论述内容能够为我国机械电气控制领域的发展带来一定启发。

关键词:PLC技术;机械电气控制装置;烟草加料控制系统

前言:

PLC全称为可编程逻辑控制器,属于现阶段工业领域最为主要的控制技术之一,这是由于其具备易学易用、可靠性与稳定性较高、配套设施齐全等优势,控制柜、电机、生产线、开关柜均属于较为典型的PLC技术应用方向,而为了最大化PLC技术优势发挥,正是本文围绕其在机械电气控制装置中应用开展具体研究的原因所在。

1.PLC技术在机械电气控制装置中的应用路径

1.1应用思路

在机械电气控制装置的PLC技术应用中,分散性控制、顺序化控制、闭环控制均属于其中典型,以其中的分散性控制为例,PLC技术在其中的应用需得到PLC控制系统(分散布置)的支持,基于PLC技术的分散性控制可大幅提升机械电气控制装置操作灵活性;顺序化控制则属于机械电气控制装置最典型的PLC技术应用方式,以煤炭企业输煤系统的PLC技术应用为例,顺序化控制的输煤系统由现场传感器、主站层、远程站三部分组成,输煤系统的电气控制稳定性、灵敏性因此大幅提升;闭环控制同样属于常见的机械电气控制装置PLC技术应用方式,泵类电机的电气控制便多采用应用PLC技术的闭环控制,电气控制的自动保护水平、针对性能够在PLC技术支持下实现长足提升[1]。

1.2应用路径

PLC技术在机械电气控制装置中的应用可细分为现场总线型控制(FCS)、分布式控制(DCS),其中应用PLC技术的现场总线型控制关键为良好的通信网络,机械电气控制装置的自动化、智能化水平也能够在PLC技术支持下实现长足提升,而在网络双向性特点支持下,PLC技术与现场总线型控制的优势将实现一定程度的叠加,机械生产的优化也将由此实现;应用PLC技术的分布式控制主要负责机械电气控制装置的分散式控制,最大限度分离最危险部分属于该应用的优势所在,这使得应用PLC技术的分布式控制可开展相对集中与分散的电气控制,PLC技术具备的多方信息收集、整合、处理能力也将实现更好发挥。值得注意的是,为保证分布式控制能够在PLC技术支持下正常发挥自身效用,控制单元、显示单元、通信总线的结构完整性必须得到重点保障[2]。

2.PLC技术在机械电气控制装置中的实际应用

2.1烟草加料控制系统改造设计

2.1.1应用概况

为提升研究的实践价值,本文选择了某企业烟草加料控制系统的改造设计作为研究对象,这一改造设计涉及机械部分、电控硬件、电控软件改造,并采用了西门子生产的S7-300系列PLC,控制系統的程序编写选择了西门子出品的SIMATIC Manager,考虑到本文研究方向,笔者仅对其中的PLC技术应用进行详细论述。

2.1.2总体改造与PLC功能设计

烟草加料控制系统改造遵循了先进性、实用性、安全性、可靠性、交互性、开发性原则,并明确了具体的改造技术指标,如加料控制系统料液施加过程控制精度≤0.5%且批次累计精度≤1.0%、加料工序烟叶流量为6400kg/h,而为了满足这类改造技术指标,设计人员编制了PLC功能设计,包括料液流量信号采集、料罐称重信号采集、料液引射蒸汽压力采集、料液温度信号采集、球阀开关位置信号采集、料液自动施加、生产前加料管路预填充、料液温度自动控制、料液的回收与管路清洗、工艺段信号交互、触摸屏信号交互等,以其中的料罐称重信号采集为例,PLC技术能够通过料液储存罐支撑柱上安装的压力传感器、信号转换盒传递至称重模块,PLC由此即可较好服务于罐体内料液的计量。

2.1.3 PLC软件设计思路

在机械电气控制装置的PLC技术应用中,PLC软件设计属于其中关键,因此本文将就烟草加料控制系统PLC软件设计进行详细论述,该设计是为了完成料液施加、管路中余料回收和清洗两个工艺任务。其中,料液施加流程可概括为:“开始→预填充→料液施加→结束”,管路中余料回收和清洗的流程则为:“开始→余料回收→水清洗→管路轻吹→结束”,而为了保证PLC技术、电气控制装置较好服务于两个工艺任务的完成,PLC软件设计主要围绕质量流量计各种流量信号处理、储存罐温度允差控制、现场料液施加精度控制、储存罐中料液重量计量、料液引射蒸汽压力控制、储存罐其它各项控制功能展开[3]。

2.1.4 PLC软件具体设计

以上文中提到的储存罐温度允差控制为例,该控制一般采用开关量控制蒸汽角阀开闭方式,但较差的控制精度使得这种开闭方式需要人工参与支持,因此设计人员采用了引进PID过程回路控制的设计方式,SIMATIC Manager的PID控制模块也能够由此得到充分应用,PID控制参数的优化由此在编程处理的支持下得以实现。具体来说,设计人员将带电气定位器的薄膜调节阀安装在了蒸汽加热管路上,PLC发出的4-20mA信号负责薄膜调节阀的控制,蒸汽进汽量大小的调节由此得以实现,图1为储存罐内料液温度PID调节示意图,结合该图便能够更直观了解储存罐温度允差控制设计,PLC技术的应用价值也能够由此得到证明。

2.2茶叶揉捻机电气控制装置设计

2.2.1应用概况

为更直观展示PLC技术在机械电气控制装置中的应用,本文还选择了茶叶揉捻机电气控制装置设计作为研究对象,PLC技术在其中的应用需重点关注投叶量、揉盘转速、压力、时间等等茶叶揉捻机参数,这是为了提升茶叶揉捻机的运行效率与工作质量。

2.2.2总体设计方案

基于上文提到的参数,设计人员采用交流电机变频调速技术配合PLC技术开展了具体设计,在电机转速连续无级调速的支持下,茶叶揉捻机的控制基础得以夯实。同时,还采用了压盖升降方式的压力控制,该控制的流程可描述为“PLC→步进电机→控制对象→压力传感器→PLC”,而结合“轻→重→较重→轻”的揉捻过程,PLC技术在其中的应用路径得以进一步明确。

2.2.3具体设计方案

图2为基于PLC的茶叶揉捻机电气控制装置设计,结合该图不难发现,PLC技术在其中的应用采用了S7-200系列的PLC,应用PLC技术的茶叶揉捻机控制流程可概括为:“控制程序→自动控制→位置初始化→揉捻启动→揉捻过程1、2、3、4→开门卸料→初始位置恢复→揉捻停止→控制结束”,PLC技术的应用价值由此得到了更直观展示[2]。

结论:

综上所述,PLC技术可较好服务于机械电气控制装置,在此基础上,本文涉及的烟草加料控制系统改造设计、茶叶揉捻机电气控制装置设计等内容,则提供了可行性较高的机械电气控制装置PLC技术应用路径,而为了更好发挥PLC技术优势,堆垛机、注塑模具立体仓库、双波长激光选区融合设备电气控制的PLC技术应用也应得到关注。

参考文献:

[1]李亚斌.基于PPC、PLC及现场总线的铁路大型养路机械电气控制系统[J].科技经济导刊,2018,26(17):85.

[2]吴俊杰.基于PLC自动化技术的农业机械的电气控制应用[J].南方农机,2018,49(04):130.

[3]胡德兴,姚兴军,钟思蒙,洪惠芬,胡丰怀.基于三菱PLC的PTC电阻分拣机设计[J].自动化博览,2018,35(S1):48-50.

作者简介:

张爱华;女;1988年2月;河北;汉;硕士研究生;低氧气调。

丁长龙;男;1989年10月;河北;汉;本科;助理工程师。

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