論P(yáng)LC在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

陳俊明

（茂名臻能熱電有限公司，廣東 茂名 525000）

1 PLC的工作原理及特點(diǎn)

1.1 PLC的工作原理

圖1是PLC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，PLC的工作原理具體可以分為三點(diǎn)。（1）輸入采樣環(huán)節(jié)：在這個(gè)環(huán)節(jié)中，PLC通過應(yīng)用掃描的方式對(duì)輸入數(shù)據(jù)的狀態(tài)進(jìn)行讀取，然后將這些讀取的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為映像區(qū)單元。當(dāng)數(shù)據(jù)輸入完畢后，整個(gè)系統(tǒng)便進(jìn)入到用戶程序執(zhí)行環(huán)節(jié)；（2）用戶程序執(zhí)行環(huán)節(jié)：該環(huán)節(jié)中，PLC通過自上而下的順序?qū)τ脩舫绦蜻M(jìn)行掃描，如果遇到梯形圖，PLC則采用先左后右的順序進(jìn)行邏輯計(jì)算，根據(jù)計(jì)算出的結(jié)果，將邏輯線圈中的數(shù)據(jù)狀態(tài)進(jìn)行刷新，最后進(jìn)入輸出刷新環(huán)節(jié)；（3）輸出刷新環(huán)節(jié)：在該環(huán)節(jié)中，PLC系統(tǒng)的CPU會(huì)嚴(yán)格按照映像區(qū)中的數(shù)據(jù)狀態(tài)，將所有的輸出鎖存電路進(jìn)行刷新，然后將這些刷新后的輸出鎖存電路輸入到相應(yīng)的電路驅(qū)動(dòng)設(shè)備中去。

圖1 PLC的組成結(jié)構(gòu)圖

1.2 PLC的主要特點(diǎn)

相比傳統(tǒng)繼電器技術(shù)，PLC具有以下特點(diǎn)：（1）反應(yīng)速度快：在PLC系統(tǒng)中，運(yùn)用內(nèi)部自定義輔助繼電器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械觸點(diǎn)繼電器，此外，還取消了導(dǎo)線連接的方式，取而代之的是內(nèi)部邏輯連接方式，正因?yàn)樽隽诉@些改動(dòng)，不需要考慮傳統(tǒng)繼電器返回系數(shù)的干擾，使得節(jié)點(diǎn)間的變位時(shí)間大大縮短，加快了繼電器的反應(yīng)速度；（2）可靠性強(qiáng)：相比傳統(tǒng)繼電器，PLC具有更強(qiáng)的抗干擾能力，它更適合應(yīng)用于復(fù)雜的工業(yè)化生產(chǎn)控制中；（3）操作簡單：在PLC系統(tǒng)中，采用指令控制的形式，實(shí)現(xiàn)了操作程序的直觀化，在很大程度上避免了由于操作人員技能不一而帶來的問題。

2 PLC在電氣自動(dòng)化控制中的主要應(yīng)用

2.1 順序控制。在火力發(fā)電系統(tǒng)中，其內(nèi)在輔助系統(tǒng)的工藝流程可以分為兩種方式，即開關(guān)控制和順序控制。隨著我國對(duì)能源及環(huán)境保護(hù)的重視程度越來越高，因此在火力發(fā)電行業(yè)中，其生產(chǎn)過程的資源節(jié)約已經(jīng)成為各企業(yè)管理的目標(biāo)。為達(dá)到節(jié)能減排的終極目標(biāo)，必須提高該企業(yè)輔助車間的自動(dòng)化控制水平。隨著PLC控制技術(shù)的問世，在火力發(fā)電企業(yè)的輔助系統(tǒng)中，傳統(tǒng)繼電控制器基本被PLC控制系統(tǒng)代替，于此同時(shí)，隨著科技的不斷進(jìn)步，PLC控制系統(tǒng)不僅可以對(duì)單個(gè)工藝流程進(jìn)行有效控制，而且可以通過將PLC連接通信總線的方式來對(duì)整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行協(xié)調(diào)。

2.2 開關(guān)量的控制

2.2.1 斷路器和PLC的應(yīng)用。在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中，電磁繼電器作為主要的控制器，其存在很多缺點(diǎn)。首先因?yàn)殡姶爬^電器運(yùn)用了大量的電磁元件，使得自身存在大量的觸點(diǎn)，容易降低構(gòu)成系統(tǒng)的可靠性。除此之外，大量電磁元件的存在，極大的增加了接線的復(fù)雜程度，增加了元件后續(xù)的維修難度。鑒于這些原因的存在，近年來，在開關(guān)量控制方面越來越偏向使用PLC。

2.2.2 自動(dòng)切換。供電的可靠性作為評(píng)價(jià)供電質(zhì)量的重要指標(biāo)。以前很多供電企業(yè)為提高供電穩(wěn)定性而特意設(shè)置一些備用電源。但是，最初的供電回路中的各種操作都是采取手動(dòng)控制的方式，因此，操作間隔現(xiàn)象就不可避免。但即使是這幾秒操作間隔的存在，也可能給那些對(duì)供電質(zhì)量要求高的用戶帶來巨大的損失。因此，供電穩(wěn)定性越來越受到廣大供電單位的重視。在PLC控制系統(tǒng)中，其構(gòu)成的備用電源裝置開始投入到實(shí)際的應(yīng)用中。因?yàn)檫@一電源裝置采取編程的方式來進(jìn)行控制，通過將設(shè)備的運(yùn)行信號(hào)作為后備電源開關(guān)關(guān)閉的依據(jù)，這樣不僅實(shí)現(xiàn)了后備電源的自動(dòng)切換，同時(shí)可以在綜合考慮系統(tǒng)運(yùn)行的大前提下對(duì)其各項(xiàng)操作進(jìn)行控制。

2.3 PLC在中央空調(diào)中的應(yīng)用。在中央空調(diào)的冷凍系統(tǒng)中存在三種控制方式，它們分別是早期的繼電器控制方式、DDC直接數(shù)字式控制方式、可編程序控制器（PLC）控制方式。早期的繼電器控制方式由于故障率高、耗能量高、以及操作難度高而被淘汰；DDC直接數(shù)字式控制方式雖然在智能化方面有了很大的提升，但是這種控制方式的抗干擾能力不夠好，再加上它的分布式結(jié)構(gòu)，極大的限制了它的應(yīng)用范圍；可編程序控制器（PLC）控制方式的運(yùn)行可靠性高、操作及維護(hù)簡單、抗干擾性強(qiáng)，近年來被廣泛運(yùn)用到中央空調(diào)的自動(dòng)化控制中。

2.4 PLC在公路交通系統(tǒng)中的應(yīng)用。將PLC型交通燈控制器應(yīng)用于交通信號(hào)等的控制，主要是考慮了PLC型交通燈控制器具有極強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)特點(diǎn)，再加上其內(nèi)部定時(shí)器資源非常豐富，能夠?qū)δ壳笆褂玫摹皾u進(jìn)式”交通信號(hào)燈進(jìn)行準(zhǔn)確的控制，尤其是在一些多岔路口，它能非常方便的對(duì)交通信號(hào)燈進(jìn)行控制。目前，市面上使用的各種品牌PLC內(nèi)部基本都配備了時(shí)鐘，因此可以借助編程控制方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)交通信號(hào)燈全天候無人式的管理。此外，PLC本身具有一定的網(wǎng)絡(luò)通訊功能，如果將一條公路上的交通信號(hào)燈組成一個(gè)局域網(wǎng)的形式，便能實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)度式的管理，從而在很大程度上縮短了車輛等待的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了交通的科學(xué)化管理。

2.5 PLC在數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用。按控制方式的不同可以將數(shù)控系統(tǒng)分為點(diǎn)位控制系統(tǒng)、連續(xù)控制系統(tǒng)以及直線控制系統(tǒng)?，F(xiàn)以點(diǎn)位控制系統(tǒng)為例介紹：點(diǎn)位控制系統(tǒng)有兩種，一種是單片機(jī)控制，這種控制方式除了要進(jìn)行專門軟件的開發(fā)之外，還要設(shè)計(jì)專門的硬件電路以及驅(qū)動(dòng)電路，尤其是要對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中的抗干擾問題進(jìn)行分析；另外一種是全功能控制，這種裝置的價(jià)格非常昂貴，而且許多功能對(duì)多位點(diǎn)控制是多余的。編程序控制器（PLC）是專門實(shí)現(xiàn)工業(yè)的自動(dòng)化控制的，在數(shù)控系統(tǒng)中，PLC能夠?qū)σ苿?dòng)部件的位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位，此外，還能夠?qū)Σ考倪\(yùn)用軌跡進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的準(zhǔn)確化控制。

結(jié)語

雖然目前所使用的PLC具有抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，但是在一些生產(chǎn)環(huán)境極短惡劣或受電磁干擾過于強(qiáng)烈的工業(yè)生產(chǎn)中，PLC控制也可能出現(xiàn)計(jì)算失誤，進(jìn)而造成工業(yè)生產(chǎn)的非正常運(yùn)行。因此，今后應(yīng)該不斷加強(qiáng)對(duì)PLC抗干擾能力的研究，不斷提升PLC在設(shè)計(jì)、安裝以及使用環(huán)節(jié)中的性能要求。

[1]尹彩梅.芻議PLC在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2012（21）:189.

[2]徐子聞.PLC在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用研究[J].應(yīng)用科技,2011,32,（11）:163-164.