电气控制技术和PLC控制技术, 现在是工业自动化领域里的两大核心部分。电气控制这回事儿, 主要是靠继电器还有接触器这些东西来做硬接线的逻辑处理, 好让电路的接通和断开能正常运作, 并且起到保护的作用。
而PLC控制就不一样了, 它是靠可编程这个逻辑为主的, 通过软件的编程方式把传统的硬接线给替掉了, 这么一来, 自动化控制就变得挺灵活的了, 扩展性也强了。这两样东西并不是说谁去替代谁这样的关系, 而是互补并融合到了在一起的。
其中, 电气控制构成了那个硬件方面的一些基础, 然后是PLC控制, 就给了系统一些智能决策那样的能力来用。
电气控制技术核心要素
这个系统的核心, 简单来说, 就是由下面这些个部分一块儿构成的。
控制元件包含继电器、接触器、热继电器、按钮、选择开关等等部件, 这些组件负责执行逻辑判断的操作以及电路的通断状态。
咱们来看看主电路, 这里面包括了断路器、接触器的主触点还有电机和负载这些东西, 主要是用来承载那种特别大的电流的。
控制电路采用的是低压回路, 它通过使用不同的电子元件进行组合, 从而实现对电气设备的启动与停止操作、正向旋转和反向旋转的调节、互锁保护机制以及按照特定时间顺序进行动作的逻辑控制功能。
该设备具备多重保护机制。它包含短路保护功能, 也包含过载保护功能。另外还提供欠压以及过电压的保护选项, 同时拥有接地保护措施这些功能一起运作来确保整个系统处于安全状态。
其典型应用范围包括了对电机的启动和停止进行控制、对照明回路实施控制, 以及在小型生产线中执行顺序控制等。它具备的优点在于整体结构是比较简单的、成本比较低、维修过程也相对比较直观。
但是它的局限性也非常明显, 就是当需要修改逻辑的时候, 必须重新去接线, 这就使得它很难适应那些会因为工艺需求发生改变而带来的频繁变更情况。
PLC控制技术关键组成
PLC这个缩写指的是可编程逻辑控制器, 它是电气控制技术朝着更智能的方向迈进后所出现的一种新形态, 从核心架构的方面来看的话它主要包括以下几个部分。
CPU模块的作用是执行用户程序, 同时完成逻辑运算以及算术处理。
对于输入和输出模块, 也就是通常所说的I/O模块来说，它的工作内容就是把安装在现场的那些开关量信号以及模拟量信号给收集起来, 同时, 还要负责去驱动那些执行机构工作。
电源模块的作用是什么呢, 它是为整个系统提供的稳定工作的电源。
在编程方面与通信接口这块情况是, 它支持梯形图这个玩意儿, 也支持指令表这种形式, 并且还允许用户使用功能块图, 这些都属于不同的编程语言, 同时它还具备Modbus协议的支持能力, PROFINET协议它也能用, EtherNet/IP这种协议它也具备处理的功能。
它拥有扩展模块这个部件, 你可以按照实际需要去增加输入输出点数的多少, 还有那些特殊功能也是可以通过它来加进去的, 比方说像是高速计数这种能力, 或者是定位控制这种能力, 又或者是温度采集这种能力, 都是可以按需进行扩展的。
PLC控制的核心优势在于, 程序是可在线修改的。它的逻辑是很灵活的。它的抗干扰能力是强的。它是易于实现复杂的控制算法, 包括PID、运动控制以及多轴联动。并且, 它的故障诊断是便捷的。
融合应用与工业场景
在今天这个现代的工业场景里面, 电气控制技术和那个可编程逻辑控制器也就是人们常说的PLC控制技术, 通常是在一起协同着去工作的那种状态。具体说来, 电气控制这一部分, 它负责的是诸如主回路的连接和切断, 还有像安全保障这样的基础性功能。
而另一方面, PLC那边则是负责一些工艺流程里面的逻辑判断、设备之间的联动操作、数据的采集以及人机界面交互这些事情。
比较典型的实际应用场景, 包括了自动化生产线这方面的内容比如汽车焊接环节或者包装机械设备、过程控制系统比如化工反应釜的温控管理、电梯的控制机制、机床伺服驱动系统, 还有楼宇供配电管理等众多方面。
在现实的工程应用情境里, 技术人员必须根据具体的负载表现情况、控制过程所涉及的复杂程度、通信方面提出的实际需要以及预算方面存在的限制条件, 来合理地区分清楚两方的职责范围所在的边界, 以此保证整个系统既能够在安全可靠的方面得到体现, 也能够拥有具有一定弹性的扩展能力。
技术发展趋势
现在这个领域正在表现出几个比较明显的方向, 第一个是PLC和工业物联网这两个东西的融合程度越来越深, 这样做的好处是能够支持对设备进行的远程监控以及那些可以被预测出来的维护工作；第二个情况就是那个名字叫软件定义控制的玩意儿开始慢慢去掉一些原本需要用硬接线逻辑去处理的部分了, 这样做出来的结果是可以让生产线变得更有灵活性；第三个则是关于功能安全的标准, 比如IEC 61508还有62443这些规定, 要求是变得越来越严格了, 所以PLC系统就必须要能够达到SIL2或者是SIL3这样的等级；再有一个就是数字孪生这种技术出现了, 它可以让人们把控制的那些策略先在模拟验证的环境里面去进行测试和检查, 这么一番操作下来就可以把后续的调试工作所花费的时间给缩短掉了。
企业在进行选型的时候, 同时技术人员也要进行设计, 接着还要做调试工作。在这些环节里面, 大家是可以去参考那些行业里面的技术文档的, 还可以去看看产品手册。
这样做的话, 就能获取到比较权威的参数信息了, 关于相关的技术标准是什么样的, 以及选型指南有哪些内容, 详细的信息大家可以去 www.ynsdxgs.cn 这个网址的技术资源库里面看一看, 那里会有记载。
