PLC技术及在拌和设备中的应用
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提要：由于PLC具有成本低、体积小、功耗小、可靠性高和使用灵活等特点，在各行业中都得到了广泛的推广应用，实现了生产信息自动化与过程控制相结合的分级分布式计算机控制。本文简要阐述了PLC的主要用途，并较系统的介绍了PLC在拌合设备上的几种典型应用方式。通过PLC控制系统将机、电、气、温度等子系统有机的结合起来，使工程机械在全面一体化、实时控制、智能化方面取得了巨大提高。
关键词：PLC技术 拌合设备应用
PLC technology and the application in mixingequipment
LiuWenXiliguojunliuruijun
Abstract: because of it’s low cost, small volume, low energy consumption, high reliability,high flexibility and so on, PLC is widely applied to many sectors, and achieving the distributed computer control for the combination of productive information automation and process contrl. This paper briefly expounds the main application of PLC, and introduces the using of PLC tothe mix-proportion equipments systematically. Through the combination to the subsystems such as machine, electricity, gas, temperature, by PLC control system, the engineering machinery has made great improvement in full integration, real-time control, intelligent.
Keywords: PLC technologymix-proportion equipmentapplications
可编程控制器，简称PLC（Programmable logic Controller）,是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。PLC是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。
PLC的基本结构组成
图1：PLC的基本结构图
PLC的基本组成包括：中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出借口（缩写为I/O，包括输入接口、输出接口、外部设备接口、扩展接口等）、外部设备编程器及电源模块。
2PLC的特点
2.1 可靠性高，抗干扰能力强。高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC所有I/O接口电路均采用光电隔离电路，各输入端均采用RC滤波器，并采取屏蔽措施；用软件代替传统继电器控制系统中的大量中间继电器和时间继电器，接线大大减少，因触点接触不良造成的故障大为减少；具有良好的自诊断功能，一旦软、硬件发生异常，CPU立即响应防止故障扩大。
2.2 通用性强，控制程序可变，使用方便。PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规
模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。
2.3 功能强，适用性广。
2.4 编程简单，容易掌握。
2.5 减少了控制系统的设计及施工的工作量。
PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。2.6 体积小，重量轻，能耗小，维修方便。
由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。
3 PLC的主要控制方式及在拌合设备中的应用
1、开关量的逻辑控制：这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如间歇式沥青砼搅拌站、水泥砼搅拌站和稳定土搅拌站等，此类设备动力均采用大量的交流三相异步电动机，大功率电机的降压启动、电机的启、停顺序及联锁控制方式在PLC出现以前均采用大量的中间继电器和时间继电器以及复杂的电器控制回路实现，由于继电器触点的使用寿命较短，并且电器控制系统接线复杂，设备电器故障率很高，而且故障查找困难，采用PLC控制以后省略了大量的中间继电器和时间继电器，采用计算机程序控制及所谓的“软接线”，以PLC特定位置(I/0位)内存中的二进制数0和1的状态来代替中间继电器触点的开和闭，以计时器和计数器代替时间继电器，使设备可靠性大大增加，并且各类电器故障由PLC自动检测、报警并进行应急处理。
2、模拟量控制：在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制；在拌合设备上主要应用于给料机料位缺料检测、配料秤称重、压差控制、变频控制、液体物质液位等各方面的检测等。
3、运动控制：PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。例如拌合设备中称量秤门的控制等。
4、过程控制:过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制（见图2）。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序；例如沥青砼拌合设备燃烧器的火焰大小与温度控制也是同样道理，温度传感器检测导热油及热料的温度并与设定温度进行比较运算，采用PID算法进行计算后，由PLC发出控制指令，控制燃油供给伺服机构动作，控制燃油的流量及风机给风量，从而达到控制火焰大小的目的。
5、 数据处理：现代PLC具有数学运算（含矩阵
运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、
排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、
分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考
值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能
传送到别的智能装置，或将它们打印制表。在拌合机
械设备中主要应用于各种相关数据的采集与运算，并
及时修订参数或报警等。
6、通信及联网：PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。如拌合设备中的与上位机及其他人机对话窗口的通讯等
4 人机对话窗口
TP 触摸式工业图形显示器（简称触摸屏）是一种连接人类和机器（主要为 PLC ）的人机界面（国外称为 HMI 或 MMI ），被称为 PLC 的脸面。它是替代传统控制面板和键盘的智能化操作显示器，通过此窗口实现人机交流。
5 结语
随着自动控制技术的快速发展，机械控制和管理不断向智能化方面发展，PLC及高科技性能的传感器因为其自身的优越特点会得到更大的应用和提高。这也对我们工程机械技术人员的要求越来越高。
参 考 文 献
[1] 高钦和.可编程控制器应用技术与设计. 人民邮电出版社.北京市:2004.7.
[2] 马西秦. 自动检测技术. 机械工业出版社 北京市:1994.5
备注：
刘文西（1976-4），中级工程师 ，山东菏泽市工程三处，山东菏泽市黄河路1599号，邮编 274000
李国俊（1976-4），男，国核电力规划设计研究院，北京海淀区永丰产业基地丰豪东路一号，邮编 100094
刘瑞军（1982-5），男，国核电力规划设计研究院重庆公司，重庆市北部新区星光大道98号 土星商务中心B3栋 邮编 401121
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
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