PLC技术在电气自动化中的应用分析

韩新建

摘 要： 随着我国科技的不断发展，我国的工业生产由传统的人力生产转换为自动生产或全自动生产模式，而这期间起到主要作用的是自动化控制系统的应用。这类系统得到广泛应用的优势在于自身运行的安全性，可靠性较高，并且在运行的过程中不受到其他程序的干扰。基于此，本文将重点分析PLC技术在电气自动化与工业生产中的应用情况，旨在为电气自动化的普及发展提供更多支持。

关键词： PLC技术;电气自动化;编程

【中图分类号】TP273     【文献标识码】A     【文章编号】1674-3733（2020）01-0147-02

衡量一个国家工业技术发展水平的重要指标是，电气自动化技术在工业生产中所渗透的程度。同时也在另一方面体现着城市现代化发展的进程。随着计算机技术的快速发展，目前自动化技术的发展方向更加趋向于智能化，全自动化，自分析化。其中远程技术的发展使得机械自动化在各类环境下的应用成为了可能。将高新技术与工业生产相结合，必然能大幅的提升企业的生产效率，使企业最终获得的经济效益得到提升。

1 PLC 技术在电气自动化控制中应用的相关体现

1.1 冷轧酸洗破鳞辊控制系统设计

热轧带钢为钢板在冷轧时的主要原料。但是在冷轧酸洗开卷前的过程中，机械工艺的应用极易导致钢板发生变形。酸洗机组的开卷机因为涉及的不合理导致在应用过程中存在着很大的局限。因此，下文将详细介绍一种基于液压闭环控制系统来对破鳞机开卷时的压力进行全程的实时控制。以便提高钢板在生产中的自动化水平。

1.2 控制方案

在进行系统设计时，首先应确立基本的逻辑關系，测量出开卷机每一次开卷过程中的半径，直降大小变化情况，并对各个间隔的运动轨迹一代码的形式输入到电脑程序中。其中，涉及到的参数有张力方向，张力大小，不同卷径时的包角。以及与机械相应位置之间的角度关系的数值均要得到计算[1]。以上四者集合关系的计算能够使开卷机更好的控制开卷的角度以及辊运动的速度。工控机通过不断的数据学习，能够变得越来越智能。当输入的生产数据越多，则后期输入工控机的数据会越来越简洁。首先每一次进行开卷时，一定每次需要输入的基础数据为钢板的厚度，卷径，直径，宽度，质量等数据。工控机确定数据所处的范围，在数据中结合以往的生产经验数据进行分析与整合，并进行后续的数据分析计算，最后可输出一系列的施力曲线数据，传送给PLC系统，此系统在按照特定的算法，确定出最终得压力值下传给液压控制系统。

经过实际改造应用，发现自动化控制系统中一定要保证数据的传输是准确的，不受到干扰的，系统才能正确的执行指令。首先PLC自动控制系统接收信号，并将数据通过信号处理模块进行分析，通过内部自制的逻辑软件进行数据的分析与整合，结合所输出的数据与程序中预先设定的指令要求进行比对，比对通过后，执行程序预定的指令。其中PLC系统输入系统主要负责的工序是数据的输入以及冷轧机运行状态的实施监测，并将数据上传至工控机处。输出部分暂无太大的变化，为继电输出模式。PlC系统接入了整个系统的控制流程也就能顺利的实现对模块中电子元件的实时控制。使控制不再局限，而是保持在了全局观角度来进行整个系统的操作的。

1.3 硬件设计

在进行PLC控制系统设计时，所采用的设备是西门子公司的S7 300，详细的系统配置见图1：

其中内置芯片所选择的是性能较高的CPU314 IFM。选用其的原因是他具有多个通信接口，可以实时的接受来自多条线路的信息。其次是接入了高速数据分析接口，前四个I/O接口均可实现数据高速分析的功能。为了便于实时监测数据甚至实时解决部分故障，前四个I/O均可与增量型脉编码器相连接。其中MPI位于CPU处的接口，则可以实现双重功能，既可以作为数据通信接口，也可多作为编程接口。功能的多样化成了首选此控制系统的原因之一[2]。

其中前文所提到的高性能增量型光电编码器大部分恶劣的环境是较为适宜的，其主要应用到角位移传感器处。

1.4 系统设计

PLC编程软件选择的是STEP 7 5.1版，监控软件所选择的是WinCC5.0版。

在控制破鳞的过程中。一部分基础的数据控制信号，例如钢带厚度等数据的来源来自工控器内部的数据库。需要调取的数据通过位于CPU处的MPI接口能够实现电流环控型的通信方式的实现，其中，工控机处所使用的编程软件与PLC系统所选用的编程软件有所不同，为Visual Basi通信软件。两者间的数据交换通道所采用的是DDE方式。

系统设计的控制逻辑框架详见图2：

程序逻辑控制部分的框图如图2所示。

其中：

￡—光电编码器实测行程值;

—空载最大行程;

￡～—破鳞辊 允许最大行程;

+表示电磁阀得电;

—表示电磁阀失电;

DT1—快速下行电磁阀;

DT2—快速上行电磁阀;

DT3—缓行破鳞电磁阀;

DT4— 慢速上行电磁阀;

此系统的运行方式设定为自动和手动两种，其中在设备的检修与维修阶段主要采用的是手动模式。当系统处于运行状态时，所采用的是闭环PID调节。在生产过程中当破磷辊处在慢速上行阶段时，一定要缓慢的释放压力才可实现钢板正常的开卷角度。通常情况下，张力的释放时间为5S;当破鳞辊处在上升阶段时，经检测为张力快速见效阶段，此时需要注意当没次破鳞辊处在初始位置时，为防止增量型编码器检测值的累积误差，应当对编码器中的数据完全清零。

实时压力调整的关键部件为Win cc的变量记录编辑器。以曲线形式显示过程变量，并实时输出压力值和油缸行程值。利用Win cc完善的用户权限管理功能，可对用户的访问和操作权限进行有效的管理，防止误操作。是一类值得广泛应用的PLC控制系统。

2 结束语

我国的机械工业水平随着高新技术的发展已经越来越完善，PLC系统可执行的功能也变得越来越多元。在新时代的要求下，plc系统的应用定会越来越普及，甚至决定着工业发展的速度。将PLC系统应用于电气自动化控制中有助于提升自动化水平，扩展电子化控制范围，领域，内容等。更好的满足市场的发展需要，加强PLC技术的研究有探讨，有助于人们认识到此技术应用的优势，为行业的发展提供了思路。

参考文献

[1] 张千朋，洪腾飞，陈龙.电气工程自动化控制中PLC技术的应用[J].电子技术与软件工程，2019（07）：130.

[2] 宋志强.探析PLC技术在化工装置电气自动化控制中的应用[J].科技创新与应用，2019（26）：158-159.