基于PLC 技術(shù)的電氣自動化分析

陳 軍

（廣東省嶺南工商第一技師學(xué)院，廣州 廣州510800）

1 PLC 技術(shù)及電氣自動化概述

和電氣工程有關(guān)計算機、實驗分析跟自動控制等電子領(lǐng)域?qū)嵤┭芯康膶W(xué)科被稱為電氣自動化，電氣自動化發(fā)展方向計算技術(shù)和電器工業(yè)自動化間的相融合，隨著個人計算機、客戶端、互聯(lián)網(wǎng)及服務(wù)器發(fā)展，電氣自動化在工業(yè)領(lǐng)域發(fā)展也向分布式、信息化、開發(fā)化方向前進(jìn)。 計算機技術(shù)重要分支PLC 技術(shù)又被稱為可編程序的控制器技術(shù)，它是在原來的繼電器邏輯控制技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，并為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境控制提供重要服務(wù)。 在工業(yè)生產(chǎn)方面，原來的電氣自動化系統(tǒng)中的電氣控制部分大部分用電氣連接線進(jìn)這連接的，此種連接線的缺點是使用可靠性差、維護(hù)量大，當(dāng)控制線路的距離比較長或線路復(fù)雜的時候，調(diào)試與安裝都很麻煩，并且對電氣線材消耗量也是非常巨大的，而PLC 技術(shù)的應(yīng)用有效改變了原有控制系統(tǒng)的技術(shù)缺點，PLC 技術(shù)有較強的智能，能夠進(jìn)行自我診斷功能，并能及時給出有關(guān)出故障信息，運用屏蔽、濾波及隔離等方法，用設(shè)置警戒時鐘、信息的恢復(fù)及保護(hù)、故障信息檢測等軟件方式，使PLC 增強了可靠性以及抗干擾的能力。PLC 使用方便、通用功能強，它的控制程序能夠根據(jù)需要進(jìn)行改變，不僅具有計時、計數(shù)、邏輯運算、順序控制等功能，還具有通信、人機對話、功率驅(qū)動及等功能。PLC 技術(shù)大多運用梯形圖的編程方法，具有較為直觀清晰的線路，經(jīng)過閱讀PLC 手冊或者進(jìn)行短期培訓(xùn)，有關(guān)技術(shù)人員就可在較短時間里掌握編程控制程序， 運用軟件取代繼電器，大大低了安裝接線的工作量，降低了功耗減輕了、重量、增強了抗干擾能力，有效促進(jìn)了電氣自動化工程的快速發(fā)展。

2 PLC 原理

輸入采樣、程序執(zhí)行及系統(tǒng)輸出刷新是PLC 原理的三個階段，在輸入采樣這個階段里，PLC 會運用掃描的方法讀取采樣數(shù)據(jù)， 并把讀取數(shù)據(jù)存入I/O 映像區(qū)里對應(yīng)單元，當(dāng)輸入數(shù)據(jù)后，立即會轉(zhuǎn)入并且執(zhí)行用戶程序的輸出刷新指令，在這一階段里，輸入數(shù)據(jù)的狀態(tài)會產(chǎn)生變化，可I/像區(qū)所處理的單元接收數(shù)據(jù)是不會產(chǎn)生變化的。 如果輸入的方式是運用脈沖信號由于該信號具有寬度應(yīng)比掃描周期大的特點，就可以確保無論任何情況下所輸入信息都會被讀入；在程序的執(zhí)行過程中，PLC 的執(zhí)行順序是按照從上到下的順序?qū)τ脩暨M(jìn)行掃描的，掃描過程中，依照固定線路、順序來運算，掃描順序還按照是從上到下、自左到右的順序進(jìn)行的，由程序各觸電來組成掃描的線路，掃描后得出運算的結(jié)果，根據(jù)運算結(jié)果對存儲區(qū)狀態(tài)或者I/O 映像狀態(tài)進(jìn)行操作刷新，用這種方式確定用戶程序里的處理指令是否執(zhí)行；系統(tǒng)輸出的刷新階段所完成操作是PLC 完成用戶程序后所進(jìn)行的刷新操作，在刷新的過程中，系統(tǒng)CPU 會根據(jù)I/O 映像狀態(tài)與前階段輸入數(shù)據(jù)先鎖存電路，完成這一程序后，再完成其他外設(shè)驅(qū)動，至此PLC 才算真正完成了任務(wù)。

3 電氣自動化應(yīng)用中的PLC 技術(shù)

隨著PLC 技術(shù)的不斷發(fā)展以及供應(yīng)量的增加， 在工業(yè)自動化的生產(chǎn)過程中，廣泛應(yīng)用了PLC 技術(shù)，如電力系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)、煤礦系統(tǒng)及空調(diào)制冷系統(tǒng)等領(lǐng)域，PLC 技術(shù)的應(yīng)用讓這些領(lǐng)域的設(shè)備運行更加安全可靠。

3.1 PLC 在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

電力系統(tǒng)中，有許多輔助系統(tǒng)，像水處理、輸煤、除灰及除渣等系統(tǒng)，很多系統(tǒng)的工藝流程需要有順序控制或開關(guān)量控制，隨著國家節(jié)能減排計劃的不斷深入，在此行業(yè)生產(chǎn)過程中把提高效益、降低資源的損耗制定為企業(yè)管理的最終目標(biāo)，這就對輔助自動控制水平提出較高要求，把輔助系統(tǒng)的能耗降到最低點，所以現(xiàn)在許多大型火電企業(yè)中的輔助系統(tǒng)把原來的繼電控制器運用了PLC 技術(shù)進(jìn)行替代。 PLC技術(shù)不僅能獨控制某工藝流程，還能運用系統(tǒng)中的通信總線以及信息模塊對整個企業(yè)生產(chǎn)工作進(jìn)行協(xié)調(diào)。 減少了生產(chǎn)中的失誤，既節(jié)約了能源，又提高了勞動效率。 輸煤系統(tǒng)對電力企業(yè)生產(chǎn)效率及環(huán)境起著決定作用，輸煤系統(tǒng)主要由現(xiàn)場傳感器、主站層及遠(yuǎn)程IO 站所組成，主站層一般情況下設(shè)置在系統(tǒng)中的集控室內(nèi)， 并且通過遠(yuǎn)程IO 站以及光纖通訊總線進(jìn)行連接， 而二次控制電纜連接遠(yuǎn)程的IO 站跟輸煤傳感器。集控室是以帶聯(lián)鎖、自動控制及解除聯(lián)鎖為輔的，運行人員在控制室里可通過顯示屏實現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)備控制以及對生產(chǎn)運行的監(jiān)視。對于開關(guān)量的控制現(xiàn)在主要是用軟繼電器替代了實物元件，這種改變有效提高了開關(guān)控制器可靠性、 準(zhǔn)確性，PLC 系統(tǒng)的運用還簡化了二次接線以及輔助開關(guān)的數(shù)目，降低了工作人員維護(hù)及檢修的工作量。 除灰系統(tǒng)的主要控制對象有加熱器、輸送風(fēng)機、倉泵、管道壓力及卸灰裝置等，其結(jié)構(gòu)則是由PLC、傳感器、主控柜及二次儀表等構(gòu)成，這種配置有效提高了電力系統(tǒng)的除灰能力，從而提高了電力系統(tǒng)工作效率。

3.2 PLC 技術(shù)在數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

原來機床所運用的是繼電器、接觸器、電氣控制系統(tǒng)，這種系統(tǒng)在運行中容易產(chǎn)生觸頭接觸不良、觸頭電弧及接線老化等問題，并且還有故障高、效率低、維修大及能耗高等缺點，對機床電氣部分運用PLC技術(shù)給予改造，運用PLC 編程控制，有效實現(xiàn)對機器運行的實時控制及監(jiān)控等功能，降低了運行中的能源消耗及維護(hù)成本，使機床的電氣控制向著邏輯控制及數(shù)字控制轉(zhuǎn)變。數(shù)控系統(tǒng)里的控制方法是比較多像點位控制、直線控制等，點位控制主要運用在一般加工中，如孔加工機床，PLC 模塊的介入簡化了機床機械結(jié)構(gòu)，克服了能耗高、故障高、及壽命低等缺點，有效提高了生產(chǎn)效率。

3.3 PLC 的空調(diào)冷凍系統(tǒng)應(yīng)用

冷凍系統(tǒng)是空調(diào)制的冷重要組成部分， 控制方式主要有數(shù)字、繼電器及PLC 三種制冷系統(tǒng)控制， 最早的繼電氣控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，能量消耗也較大，容易導(dǎo)致故障發(fā)生，此種系統(tǒng)已逐漸被淘汰；繼后的直接數(shù)字控制的優(yōu)點是系統(tǒng)智能化， 缺點是自身抗干擾能力較弱，分級分步機構(gòu)的應(yīng)用也有一定局限性，而且應(yīng)用范圍局限性較大；而PLC 在此方面運行具有較大可靠性，它的維護(hù)也較為簡單、方便，抗干擾性也比較強，PLC 可以應(yīng)用在很多領(lǐng)域， 特別是在新型高速的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，其優(yōu)點得到了充分體現(xiàn)

4 結(jié)語

PLC 技術(shù)具有操作簡單、抗干擾和適應(yīng)能力強、可靠性與安全性高、結(jié)構(gòu)靈活等特點，在電氣自動化中發(fā)揮的作用也越來越重要。隨著我國的科技的不斷進(jìn)步，PLC 技術(shù)的功能將會更加全面， 應(yīng)用范圍將會更加廣泛，對未來不同工業(yè)環(huán)境及不同場合的適應(yīng)能力也將會逐漸增強， 相信在未來PLC 技術(shù)必將會成為工業(yè)及企業(yè)電氣自動化中的主要角色，起到不可替代的作用。

［1］陳鏡波.PLC 技術(shù)在電氣自動化中的應(yīng)用[J].機電信息，2013(9).

［2］王寧.對PLC 技術(shù)在電氣自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].中國新通信，2013(4).

［3］馬彪.基于PLC 技術(shù)的電氣自動化分析[J].科技風(fēng),2012(20).