运用智能化仪表进行智能化控制

【摘要】在工业生产中，为了加快生产速度，降低生产成本，提高产品产量和质量，减轻劳动强度，改善劳动条件，保证生产安全以及防止事故发生或扩大，我们会将生产过程尽量实现自动化，而自动化过程中的智能化能够很大程度体现自动化的优势，相应的智能化则有赖于智能仪表的发展。本文介绍了用几种仪器仪表及简单的接线图来完成电机的安全启动，实现智能化的自动控制。

【关键词】软起动器;平滑启动;PLC;接触器;断路器

在生产自动化过程中，除了对现场的各种数据参数进行采集和反馈，以及对于各种反馈信号的处理和传送外，其自控过程的安全性也是尤为重要的一部分。而近年来，微电子技术、计算机技术、网络通信技术和数字信息处理技术等日新月异发展的新技术对自动化仪表则产生了深远的影响。

下面就来介绍一下用几种仪器仪表及简单的接线图来完成电机的安全启动。

首先，先介绍几种元器件：

一、软启动器

软启动器（软起动器）一种集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置，国外称为Soft Starter。软启动器采用三相反并联晶闸管作为调压器，将其接入电源和电动机定子之间。使用软启动器启动电动机时，晶闸管的输出电压逐渐增加，电动机逐渐加速，直到晶闸管全导通，电动机工作在额定电压的机械特性上，实现平滑启动，降低启动电流，避免启动过流跳闸。待电机达到额定转数时，启动过程结束，软启动器自动用旁路接触器取代已完成任务的晶闸管，为电动机正常运转提供额定电压，以降低晶闸管的热损耗，延长软启动器的使用寿命，提高其工作效率，又使电网避免了谐波污染。软启动器同时还提供软停车功能，软停车与软启动过程相反，电压逐渐降低，转数逐渐下降到零，避免自由停车引起的转矩冲击。

电机停机时，传统的控制方式都是通过瞬间停电完成的。但有许多应用场合，不允许电机瞬间关机。例如：打石油钻井的泥浆泵系统以及高层建筑、大楼的水泵系统等。系统中的电机需要逐渐启动和停机且不改变频率。而传统的变频器启动电机则需要改变电压的同时也改变频率，因此软启动器弥补了此处的空白。又由于它的价格较变频器贵出很多，结构也简单很多，因此成为了市场上启动电机的主流产品。

二、PLC

PlC又称可编程逻辑控制器它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。

1.电源

可编程逻辑控制器的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此，可编程逻辑控制器的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%（+15%）范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去

2.中央处理单元（CPU）

中央处理单元（CPU）是可编程逻辑控制器的控制中枢。它按照可编程逻辑控制器系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据;检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当可编程逻辑控制器投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。

为了进一步提高可编程逻辑控制器的可靠性，对大型可编程逻辑控制器还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。

3.存储器

存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。

存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。

4.输入输出接口电路

1）现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是可编程逻辑控制器与现场控制的接口界面的输入通道。

2）现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用可编程逻辑控制器通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。

5.功能模块

如计数、定位等功能模块。

6.通信模块

三、断路器

断路器是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流并能关合、在规定的时间内承载和开断异常回路条件下的电流的开关装置。

四、接触器

接触器广义上是指工业电中利用线圈流过电流产生磁场，使触头闭合，以达到控制负载的电器。在电工学上，因为可快速切断交流与直流主回路和可频繁地接通与大电流控制（某些型别可达800安培）电路的装置，所以经常运用于电动机做为控制对象o也可用作控制工厂设备p电热器p工作母机和各样电力机组等电力负载，接触器不仅能接通和切断电路，而且还具有低电压释放保护作用。接触器控制容量大，适用于频繁操作和远距离控制。是自动控制系统中的重要元件之一。图1所示是运用以上的元器件对电机进行的智能控制。

图1

该电动机采用软起动器进行控制，保证电机的安全启动。首先，闭合两个接触器-KM1和-KM2，使得两个回路都上电，然后通过PLC对断路器的两个节点-Q1和-Q2进行智能控制，先使-Q1闭合-Q2断开，接有软起动器的回路上电，电动机进行软启动，待电动机达到额定转数后，-Q2闭合-Q1断开，电动机直接上电启动，为电动机正常运转提供额定电压。

电机控制普遍存在于生活当中，运用一些智能化设备及元器件对电机进行智能化及安全的控制是当下的主流趋势，所以，合理的利用各种智能化设备及元器件也是我们未来的主要研究方向，也是实现智能化的主要手段。