摘 要：科學(xué)技術(shù)的飛速進(jìn)步，推動(dòng)了工業(yè)生產(chǎn)的蓬勃發(fā)展，在生產(chǎn)中對(duì)于控制的要求越來(lái)越高，因此導(dǎo)致操作難度也日益提高。傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)已漸漸無(wú)法滿足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的需求，近年來(lái)逐步興起的PLC可編程控制器因其自身的優(yōu)點(diǎn)獲得了廣泛的應(yīng)用。為此，文章對(duì)PLC控制器的應(yīng)用、組成和發(fā)展進(jìn)行了簡(jiǎn)單的概述，并對(duì)PLC控制裝置應(yīng)用于電機(jī)基本控制電路和相關(guān)的PLC程序設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：電機(jī)；電路；PLC；應(yīng)用；程序設(shè)計(jì)

1 概述

Programmable logic controller簡(jiǎn)稱為PLC，即可編程控制器。PLC作為一種數(shù)字運(yùn)算操作的控制裝置，是為工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)和研發(fā)的。PLC充分運(yùn)用了通信、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)技術(shù)，并使用可編程存儲(chǔ)器，其核心為微處理器。在工業(yè)生產(chǎn)中，通過(guò)PLC能夠?qū)ιa(chǎn)過(guò)程進(jìn)行準(zhǔn)確有效的控制，其控制原理是通過(guò)模擬量和開(kāi)關(guān)量的輸入和輸出得以實(shí)現(xiàn)的。經(jīng)過(guò)近些年的發(fā)展，PLC已經(jīng)具有各種功能，如邏輯控制、順序控制、算數(shù)運(yùn)算以及計(jì)數(shù)等。PLC因其自身在控制性能上的卓越的特性，一經(jīng)問(wèn)世便獲得了飛速的發(fā)展，并在化工、鋼鐵和交通等領(lǐng)域發(fā)揮了其獨(dú)特的作用。相比于傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)，PLC的研制是控制系統(tǒng)發(fā)展的里程碑，具有劃時(shí)代的現(xiàn)實(shí)意義。

2.1 PLC的組成

2.1 存儲(chǔ)器。PLC的存儲(chǔ)器由系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器組成。顧名思義，系統(tǒng)存儲(chǔ)器用來(lái)存儲(chǔ)系統(tǒng)程序，用戶存儲(chǔ)器則用來(lái)存儲(chǔ)用戶編寫的程序。

2.2 微處理器。作為PLC的核心，微處理器就像是人類的大腦，負(fù)責(zé)指揮PLC所有的工作有條不紊的進(jìn)行。PLC的運(yùn)行速度和水平，直接與微處理器的運(yùn)行質(zhì)量息息相關(guān)。

2.3 編程器。編程器通過(guò)接口能夠和微處理器進(jìn)行通信。具有寫入、檢查、調(diào)入用戶程序等功能，還能夠?qū)LC的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

2.4 輸入和輸出部件。對(duì)于一個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其整體性是必要的，而和外界信息的傳遞和交換更是不可或缺的，這就是輸入輸出部件的功用。通過(guò)輸入輸出部件的橋梁和紐帶作用，將微處理器和輸入輸出設(shè)備緊密地、有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，使系統(tǒng)協(xié)調(diào)、統(tǒng)一的運(yùn)行。

3 PLC控制器的優(yōu)點(diǎn)

與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)相比較，PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)較為突出。傳統(tǒng)的電機(jī)基本控制電路中，電子部件的數(shù)量和體積都相當(dāng)龐大，觸點(diǎn)的數(shù)量也非常多、布線復(fù)雜，線路設(shè)計(jì)繁復(fù)，維修困難，可靠性和穩(wěn)定性不佳。而新型的控制系統(tǒng)PLC的應(yīng)用，使布線和觸點(diǎn)大幅減少，將傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)取代，不僅減低了故障發(fā)生率，電機(jī)還獲得了較強(qiáng)的抗干擾能力，電機(jī)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性顯著增強(qiáng)，減少了因電機(jī)故障帶來(lái)的巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

4 PLC的控制應(yīng)用

4.1 過(guò)程控制

所謂過(guò)程控制，就是對(duì)模擬量如溫度、壓力和流量進(jìn)行控制，這一控制是閉環(huán)的，充分利用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，并通過(guò)編寫控制算法程序達(dá)到閉環(huán)控制的目的。過(guò)程控制應(yīng)用十分廣泛，并在化工、鍋爐控制等領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用。

4.2 模擬量控制

工業(yè)生產(chǎn)中涉及到很多模擬量，需要對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。而模擬量和數(shù)字量轉(zhuǎn)換模塊的配置，則使PLC對(duì)于模擬量進(jìn)行控制成為可能。

4.3 開(kāi)關(guān)量控制

對(duì)于開(kāi)關(guān)量進(jìn)行邏輯控制更是將PLC的應(yīng)用推到了更高的層次。PLC應(yīng)用于單臺(tái)或者多集群流水線，極大地提高了生產(chǎn)的效率和穩(wěn)定性。

4.4 運(yùn)動(dòng)控制

PLC的運(yùn)動(dòng)控制包含對(duì)于直線或圓周運(yùn)動(dòng)的控制。近年來(lái)，已經(jīng)形成一套系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制模塊，并在機(jī)械等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。（1）用于控制啟動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)。正常運(yùn)行狀態(tài)下，電源線電壓和電動(dòng)機(jī)額定電壓是相同的，并采用三角形的繞組連接方式?？梢詫㈦妱?dòng)機(jī)的定子繞組以星形連接，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到某一閾值時(shí)，改為三角形連接，即所謂的星形——三角形降壓?jiǎn)?dòng)。（2）用于雙速電機(jī)的兩地控制。在工業(yè)生產(chǎn)中，對(duì)于機(jī)械設(shè)備的輸出速度有著特定的要求，通常所需要的速度不是單一的，而是需要不同的輸出速度。一般情況下，將機(jī)械變速系統(tǒng)配置到單速電動(dòng)機(jī)上即可實(shí)現(xiàn)不同的速度輸出的要求。而多速交流電動(dòng)機(jī)，則可應(yīng)用于要求速度連續(xù)可調(diào)的情況，或者應(yīng)用于機(jī)構(gòu)尺寸受到限制時(shí)。

5 PLC程序設(shè)計(jì)

5.1 PLC常用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言

PLC常用的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言包括梯形圖、布爾助記符、功能模塊圖、結(jié)構(gòu)化語(yǔ)句描述程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。梯形圖程序和原有的繼電器控制技術(shù)一致，最為常用。布爾助記符與匯編語(yǔ)言類似，容易記憶和掌握。功能模塊圖程序語(yǔ)言適于控制較大規(guī)模且難度較大的操作系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)化描述語(yǔ)言能夠?qū)崿F(xiàn)相對(duì)復(fù)雜的控制程序。

5.2 PLC控制三相電機(jī)正反轉(zhuǎn)的程序設(shè)計(jì)

PLC控制三相交流電機(jī)正反轉(zhuǎn)的外部接線如圖1所示。PLC控制程序如圖2所示，程序段Segment2為正轉(zhuǎn)控制，程序段Segment3為反轉(zhuǎn)控制。首先在接觸器控制邏輯中與反/正轉(zhuǎn)按鈕對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)。如果需要接觸器的觸點(diǎn)作為PLC觸點(diǎn)，應(yīng)選擇NC觸點(diǎn)。把NC觸點(diǎn)的輸入作為邏輯條件。在控制邏輯段后，Segment4保證在程序出錯(cuò)時(shí)禁止輸出。另外考慮啟動(dòng)和停止比較有優(yōu)先權(quán)設(shè)計(jì)Segment1。

6 結(jié)束語(yǔ)

在現(xiàn)代的工業(yè)生產(chǎn)中，PLC憑借其可靠性高等優(yōu)點(diǎn)在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，在對(duì)電機(jī)的控制中更是發(fā)揮了其優(yōu)良的控制性能，確保電機(jī)的正常安全穩(wěn)定運(yùn)行，而在對(duì)PLC程序進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)則需要選擇合適的設(shè)計(jì)語(yǔ)言和設(shè)計(jì)方法。

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作者簡(jiǎn)介：王勇（1974，11-），男，畢業(yè)于哈爾濱理工大學(xué)工業(yè)技術(shù)學(xué)院，電機(jī)制造與運(yùn)行專業(yè)，現(xiàn)從事電機(jī)技術(shù)工作。