PLC技术在电气工程及其自动化控制系统中的应用
何纪豪
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何纪豪,. PLC技术在电气工程及其自动化控制系统中的应用[J]. 传感器研究,2022.3. DOI:10.12721/ccn.2022.157023.
摘要: 随着网络信息科学技术的发展,PLC技术的应用日益广泛,渗透到电气工程自动化过程的方方面面。PLC技术是电气自动化控制技术与信息技术的结合,同时,结合当前大数据技术,不断更新电子自动化控制技术,实施创新,有效提高电气工程自动化控制水平,本文将应用PLC技术,分析电气控制及自动化在各个阶段的效果,结合现代工业发展现状,探讨了发展电气控制自动化的前景,并提出了对策。
关键词: PLC技术;电气工程;自动化;控制系统;应用
DOI:10.12721/ccn.2022.157023
基金资助:

一、PLC技术的定义

PLC技术是一种与计算机技术相结合的先进控制方式,是一种可扩展的可编程控制器,PLC系统由电源模块、中央处理器模块、模拟量输入输出模块、数字量输入输出模块组成,PLC技术操作的基本原理是通过输入模块读取系统中现场信号和设备的状态,根据中央处理器生成的程序阐述逻辑关系,最后通过输出模块的输出控制信号实现智能逻辑控制,随着现阶段计算机技术的进步,在自动控制技术的研究过程中,PLC系统与计算机系统有效地结合在一起,形成了一个大型的DCS系统。另外,随着计算机技术的发展,高速CPU,高速计数,在实际应用过程中,系统采用按钮控制模块,提高了PLC的控制能力,实现了数据共享和远程控制功能,并在PLC系统的设计过程中,对PLC系统进行了设计,通过灵活的程序设计、比例图和申报表,系统地表达了工艺流程。

二、PLC技术的核心技术

1. PLC控制技术

随着科学技术的发展,PLC控制系统已经成为一个简单的组件组合,它一般由处理器、接口I/O、存储器和电源组成,PLC控制系统的各个组件起着不同的作用,处理器是整个PLC控制系统的大脑,所有的控制指令都是经过处理器处理后发出的,I/O接口可以根据自己的条件接收信息,并将处理器处理后的信息进行传输,内存不仅可以存储逻辑运算程序,同时还存储接收和发送信息的记录。电源为整个控制系统供电,以保持控制系统的正常运行。PLC技术根据自己的程序设置,接收一定的信息条件,然后对要发送的信息进行处理,完成检查。

2. PLC控制系统的设计原理

电气工程控制系统一般采用PLC控制系统,而电气工程也起着重要的作用,因此,在设计PLC控制系统时,应遵循以下原则:首先保证系统安全,其次,必须尊重低成本原则;当然,我们不能降低太多的成本,要在控制控制系统正常操作的前提下,尽可能降低成本。

三、PLC技术在电气工程及其自动化控制系统中的应用

(一)在开关量控制方面的应用

在以PLC为主的电气自动化控制系统中,继电器占有重要的地位,控制电路有通有断,但存在较大的间隙,如果PLC程序作为程序的存储器进入继电器,逻辑控制就不适用于继电器。如果发生短路,继电器的反应将变得非常缓慢。此时,系统会发生短路,但继电器没有得到保护,这会损坏电路,现在,有了一个比较完善的解决方案,可以解决响应慢的问题,在PLC的应用过程中,充分利用这一技术并不局限于控制。利用程序存储器产生自动切换程序,当继电器响应慢时,可自动切换系统,防止出现问题。PLC切换控制广泛应用于工业中,如注射器、印刷、电镀生产线等,在磨削等过程中,这种控制技术占据了传统继电器的位置,逻辑控制和顺序控制可以通过计算机程序实现。

(二)在自动切换方面的应用

与许多实际应用的分析相比,这一现象不难看出,如果电气控制系统的一部分发生故障,需要很长时间才能修复故障,使系统正常工作,在这个阶段,故障线路的问题将无限扩大,更严重的情况是,将给系统带来不可弥补的损失。PLC包含在应用程序中,一旦系统发生故障,PLC功能将自动分析故障原因并将结果告知操作人员,大大提高了故障诊断的效率。同一个PLC具有编程功能,简化了重写程序,提高了电气系统的稳定性和安全性。

(三)在流程控制方面的应用

为了更好地控制电工的自动化,员工们经常使用各种控制技术。PLC在电子自动化控制中的应用,使工业过程中电气系统的集中管理更加容易。采用PLC技术,操作更方便,可以提高资源利用率,降低整个操作过程的成本。

(四)在维护及控制逻辑变更中的应用

与PLC控制系统相比,传统的电子控制系统在使用过程中故障频率高,维护时间长。修复这些故障通常有测试的风险,导致一些重要部件的损坏,而且当工艺需要改变时,很难改变控制逻辑,应用PLC技术后,可以通过软件和程序快速确定故障原因,确认故障的位置,在很短的时间内迅速恢复系统的整体功能,同时PLC系统在程序过程和工艺变更中具有随时测试和重写的功能,无需读取部件和接线,通过编写程序,有了快速有效的逻辑控制变化,达到了预期的控制效果,这些优点大大提高了自动化系统的设计效率和维修质量。

(五)在闭环控制系统中的应用

将PLC技术应用于电气工程的伺服控制,可以保证机械设备的加工精度,并与伺服控制器、伺服电机等元件相结合,完成多台发动机的同步动作,位移角的控制在动作的控制等过程控制中遇到难题,可应用于自动化生产线、工业机器人生产线、数控机床等领域。伺服电机的位置信息是通过对数字脉冲进行编码得到的。通过对位置信息的比较、判断和修正,保证机床在可控范围内运行,并对工艺精度进行控制,以获得满意的效果,为伺服控制系统的动态误差、稳态误差和静态误差的校正提供了一种很好的技术手段。在系统调试过程中,通过调整数据完成对机械设备加工精度误差的修正。大大缩短了闭环控制系统的设计开发周期。

(六)在工业机器人系统中的应用

在工业生产过程中,工业机器人的使用提高了工业产品的质量和效率,管理人员和程序员可以根据产品质量的要求在PLC系统中插入命令,使工业机器人不断移动。中控室可以实时监控机器设备的运行状态,实时调整工业机器人生产计划的参数,如果产品质量出现偏差,通过仿真程序,PLC系统可以快速找到故障原因。工业机器人的使用带动了无人时代的工业生产,工业产品的生产质量和效率得到了显著提高。

(七)在机床电气系统中的应用

机床数控系统采用多轴联动,传统的电气控制系统只能加工简单、不准确的零件。在采用PLC技术的数控系统中,整个加工过程中各连接轴的动作完全由程序和编码器反馈参数控制。多轴数控系统迫切需要解决的问题是加工的动态性能和精度,这对控制系统的硬件提出了更高的要求,如高CPU位(64位)适用于数字控制设备,在软件方面,指令代码的开发是提高治疗质量的重要因素。简单指令的组合构成了输入输出功能参数块、精度补偿、全过程仿真、标准件加工自动编程等功能。高加工精度、多轴联动的发展,为包括PLC技术在内的数控控制系统提供了广阔的发展空间。

总而言之,PLC技术在当前电气及自动化控制中的广泛应用,推动了我国电气自动化控制技术的发展,应用PLC技术可以有效地优化和加强自动化,控制系统的智能化和网络化水平是工业发展的重要组成部分。深入研究和掌握PLC技术及国产化是亟待解决的问题,希望国产PLC产品尽快达到国际一流水平。

参考文献:

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[2]葆宗霖.浅谈PLC技术在电气工程中的应用[J].科学技术创新,2019(20):146-147.

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