解析傳統機械控制系統缺陷與改造方法

1 引言

隨着社會生產技術的提高，傳統的機械控制系統也顯露出很多的缺陷和不足。傳統機械控制系統是人為的進行控制，並屬於單輸入單輸出系統。在最初的機械控制系統中，其是將單片機與PC聯合作用的控制系統，由於單片機成本低、輕便，並且較為靈活的嵌入到硬件切割機中。但其缺陷是沒有強大的處理能力，無法獨立完成複雜的切割式樣及複雜的運算。而後來是將PC作為處理平台的控制系統。其靈活性高，並且PC為處理平台的控制器擁有熟悉的軟硬件資源，平台設計性及運作性能都很強大。但該控制卻不能脱離PC獨立的運行，而且成本也相比之下更高了。本文將其具體的傳統機械控制系統缺陷進行敍述，並提出改造方法。

2 傳統機械控制系統的缺陷

在大多數情況下，當機械生產需要進行緊急停車的時候，往往會在起-保-停或正反轉控制單元出現這樣幾個故障，這樣就沒有辦法實現緊急停車。

2.1停機按鈕無效操作

在傳統機械進行控制的時候，其顯示的數字量在輸入端出現故障的時候，就會導致接收按鈕沒有辦法發出指令，而且只要電機一轉動，就無法完成停車操作利用停止按鈕。

由於很多人都習慣性的將長閉觸點接在繼電器或者是PLC的數字量輸入端，使其成為停止按鈕。但這種停止按鈕卻無法進行電機的停車。

以上兩種故障在發生後，只能是進行主迴路電源的切斷才會使電機停車。但如果出現主迴路電源開關距離較遠，操作不及時，很容易造成重大的設備故障機人身傷亡。尤其是礦山主井、副井的捲揚機是堅決杜絕停車故障的發生。

2.2電機運行故障

在電機進行正轉或反轉的時候，可以按下正轉或反轉的起動按鈕，但如果電機沒有運行，便可以判斷其接觸器出現了故障。如果控制的地點與現場的設備有着較遠的距離，並且也沒有出現電機運行狀態的反饋信號，那操作人員就無法準確的判斷電機的運行狀態，這不利於及時的發現和處理故障。

在電機運行的時候，接觸器出現故障會使電機停車，如果沒有電機運行狀態的反饋信號，也會使得故障無法及時進行分析和處理。

3 傳統機械控制系統的改造方法

3.1改造控制電路

為了改進控制電路，可以對故障情況進行改進，具體措施有這樣幾點。

對最高的優先權可以進行手動設置。對操作人員在任何情況下停止按鈕，電機都可以及時完成停車操作。

對控制電路增加“記憶”，電機正、反轉，停止狀態的中間繼電器。

利用上位機HMI（人機界面）可以實現對電機也就是生產機械的監視和控制。

對PLC控制系統在改進後，現場的設備其觸電接到PLC的數字量輸入端，這樣可以提供反饋信號。並表明電機是正常運行的。否則，在HMI中就必須實現故障顯示或是執行相應的處理動作。控制信號的'發出，往往是由HMI通過PLC的數字量輸出端接到現場設備的執行機構或是中間機構來提供的。

3.2硬件電路的改進

HMI監控畫面是利用WinCC組態軟件來實現更為組態形象、逼真的監控畫面，這也有助於操作人員進行監視，並瞭解整個生產機械的運作狀態。從而排除了停機按鈕無效操作這種故障的方式。而在畫面中利用組態的“軟”按鈕來代替接在PLC輸入端的“硬”按鈕，不僅可以使電機的正反轉具有可控性，增加的手動停車最高優先性，更使得電機運行故障發生大大減小。如圖2為HMI的監控畫面。

3.3手動/自動控制

手動控制僅僅是利用純硬件的電路就可以實現，其電路形式與傳統的接觸器-繼電器正反轉控制電路基本是相同的。自動控制是由HMI利用PLC對中間的繼電器進行控制來實現的，正轉按鈕與中間的繼電器常開觸點並聯，這樣表明自動方式與手動方式有共同作用。從而更好的實現手動停車的最高優先權。

4 結束語

傳統的機械控制系統其存在較多的漏洞，對安全要求也極低。為此，控制電路在事故情況下，要有效的保障人員、設備的安全，並竭力制止事故擴大；另一方面，控制電路的電器工作應牢固、穩定並能適應環境要求。在控制電路中相信通過不斷地改進和優化，雖然造價也有了控制幅度內的提升，但其系統性能也必有很大幅度的提升。從而實現機械控制系統科學化設計，並提高其系統安全性、可靠性。

參考文獻

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