淺談RTO設(shè)備中的核心控制器
在VOCs治理系統(tǒng)中,基本上選擇PLC作為整個系統(tǒng)的核心控制器,并配備相應(yīng)的觸摸屏來監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)行并在系統(tǒng)上執(zhí)行相關(guān)的操作。 例如,我們經(jīng)常說的RTO設(shè)備中使用的核心控制器通常是西門子系列PLC。 實際上,有很多常用的工業(yè)控制系統(tǒng)(除PLC外,還有FCS,DCS等),但與其他控制系統(tǒng)相比,PLC具有較高的可靠性和較強(qiáng)的抗干擾能力, 同時配套設(shè)施齊全,適用性強(qiáng),維護(hù)工作量小,維修方便。
一、PLC的功能
PLC是以微處理器為核心,綜合了計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種通用的工業(yè)自動控制裝置,具有可靠性高、體積小、功能強(qiáng)、程序設(shè)計簡單、靈活通用及維護(hù)方便等一系列的優(yōu)點,因而在冶金、能源、化工、交通、電力等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用,成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱(PLC、機(jī)器人和CAD/CAM)之一。根據(jù)PLC的特點,可以將其功能形式歸納為以下幾種類型:
(1)開關(guān)量邏輯控制
PLC具有強(qiáng)大的邏輯運(yùn)算能力,可以實現(xiàn)各種簡單和復(fù)雜的邏輯控制。這是PLC的最基本也最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,它取代了傳統(tǒng)的繼電器接觸器的控制。
(2)模擬量控制
PLC中配置有A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊。A/D模塊能將現(xiàn)場的溫度、壓力、流量、速度等模擬量轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字量,再經(jīng)PLC中的微處理器進(jìn)行處理(微處理器處理的只能是是數(shù)字量),然后進(jìn)行控制;或者經(jīng)D/A模塊轉(zhuǎn)換后變成模擬量,然后控制被控對象,這樣就可實現(xiàn)PLC對模擬量的控制。
(3)過程控制
現(xiàn)代大中型的PLC一般都配備了PID控制模塊,可進(jìn)行閉環(huán)過程控制。當(dāng)控制過程中某一個變量出現(xiàn)偏差時,PLC能按照PID算法計算出正確的輸出,進(jìn)而控制調(diào)整生產(chǎn)過程,把變量保持在整定值上。目前,許多小型PLC也具有PID控制功能。
(4)定時和計數(shù)控制
PLC具有很強(qiáng)的定時和計數(shù)功能,它可以為用戶提供幾十甚至上百、上千個定時器和計數(shù)器。
其計時的時間和計數(shù)值可以由用戶在編寫用戶程序時任意設(shè)定,也可以由操作人員在工業(yè)現(xiàn)場通過編程器進(jìn)行設(shè)定,進(jìn)而實現(xiàn)定時和計數(shù)的控制。如果用戶需要對頻率較高的信號進(jìn)行計數(shù),可以選擇高速計數(shù)模塊。
(5)順序控制
在工業(yè)控制中,可采用PLC步進(jìn)指令編程或用移位寄存器編程來實現(xiàn)順序控制。
(6)數(shù)據(jù)處理
現(xiàn)代的PLC不僅能進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、排序及查表等操作,而且還能進(jìn)行數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)顯示和打印等,它具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力。
(7)通信和聯(lián)網(wǎng)
現(xiàn)代PLC大多數(shù)都采用了通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù),有RS-232或RS-485接口,可進(jìn)行遠(yuǎn)程I/O控制。
多臺PLC彼此間可以聯(lián)網(wǎng)、通信,外部器件與一臺或多臺可編程控制器的信號處理單元之間可以實現(xiàn)程序和數(shù)據(jù)交換,如程序轉(zhuǎn)移、數(shù)據(jù)文檔轉(zhuǎn)移、監(jiān)視和診斷。通信接口或通信處理器按標(biāo)準(zhǔn)的硬件接口或?qū)S械耐ㄐ艆f(xié)議完成程序和數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)移。
二、PLC的應(yīng)用領(lǐng)域
目前,PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè),使用情況大致可歸納為如下幾類:
(1)開關(guān)量的邏輯控制
這是PLC最基本,也是最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,它取代了傳統(tǒng)的繼電器電路,實現(xiàn)邏輯控制、順序控制;既可用于單臺設(shè)備的控制,也可用于多機(jī)群控及自動化流水線,如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線及電鍍流水線等。
(2)模擬量控制
在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中,有許多連續(xù)變化的量,如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使PLC處理模擬量,必須實現(xiàn)模擬量和數(shù)字量之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊,使PLC用于模擬量控制。
(3)運(yùn)動控制
PLC可以用于圓周運(yùn)動或直線運(yùn)動的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來說,早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu),現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動控制模塊,可驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。
世界上各主要PLC生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品幾乎都具有運(yùn)動控制功能,廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場合。
(4)過程控制
過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制,在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。作為工業(yè)控制計算機(jī),PLC能編制各種各樣的控制算法程序,完成閉環(huán)控制。
PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法,大中型PLC都有PID模塊,目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運(yùn)行專用的PID子程序。
(5)數(shù)據(jù)處理
現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算(含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算)、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表及位操作等功能,可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較,進(jìn)而完成一定的控制操作;也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置,或?qū)⑺鼈兇蛴≈票怼?/p>
數(shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng),如無人控制的柔性制造系統(tǒng);也可用于過程控制系統(tǒng),如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。
(6)通信及聯(lián)網(wǎng)
PLC通信含PLC間的通信及PLC與其他智能設(shè)備間的通信。隨著計算機(jī)控制的發(fā)展,工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快,各PLC生產(chǎn)廠商都十分重視PLC的通信功能,紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口,通信非常方便。紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口,通信非常方便。