PLC在電氣自動化中的應(yīng)用探究

【摘要】文章簡述了PLC的工作原理及特點，并分析了PLC在電氣自動化中的應(yīng)用及發(fā)展前景。

【關(guān)鍵詞】PLC；電氣自動化；發(fā)展

在傳統(tǒng)的工業(yè)電氣自動化控制系統(tǒng)中，大都采用電氣連接線（被稱作是硬件）作為各種電控盤之間的電氣控制連接，這種方法弊端是護量大、可靠性差，尤其是在控制線路距離長、線路復(fù)雜的情況下，安裝和調(diào)試都非常的麻煩。由于其維護時控制線路繁多復(fù)雜，使得短路、開路等事故頻率也大得多，在實際檢修過程中查線難度大，往往維護人員帶來很大麻煩，因此電氣設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)也經(jīng)常由于檢修不及時而受到影響。同時，為了達到電氣控制的目的，在安裝時需要消耗大量的電氣連接線，因此，嚴重消耗電氣線材。而PLC技術(shù)正好解決了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的上述缺點。PLC是可編程邏輯控制器的簡稱，它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。隨著計算機和微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，PLC控制系統(tǒng)得到了極大發(fā)展，在現(xiàn)代工業(yè)自動化生產(chǎn)過程中發(fā)揮著越來越重要的作用。

1、PLC的工作原理概述

第一個步驟，輸入采樣。在這個步驟當(dāng)中，可編程控制器讀取采樣數(shù)據(jù)主要通過掃描的方式，然后利用輸入I/O輸出映像區(qū)中所對應(yīng)的單元對這些數(shù)據(jù)進行存儲。在數(shù)據(jù)采樣被輸入之后，繼續(xù)執(zhí)行輸出刷新操作對轉(zhuǎn)入用戶程序。在這個階段中，即使輸入的數(shù)據(jù)狀態(tài)發(fā)生了變化，輸入I/O輸出映像區(qū)中的處理單元所接收的數(shù)據(jù)也不會被改變。所以，如果以脈沖信號的形式輸入，要求該信號所具有的寬度要比一個掃描周期大。只有這樣，才能確保輸入的數(shù)據(jù)信息在任何情況下都會被讀入。

第二個步驟，程序執(zhí)行。在用戶程序執(zhí)行的過程中，可編程控制器對用戶程序進行掃描的執(zhí)行順序總是自上而下，在掃描的過程中，其運算按照固定的順序和路線進行，其中，掃描順序也是由左至右，由上至下，而掃描線路則是由用戶程序的各個觸電構(gòu)成。進而得出運算結(jié)果，并根據(jù)該結(jié)果來對邏輯線圈在存儲區(qū)中的狀態(tài)或者輸入I/O輸出映像中的狀態(tài)來完成刷新操作，進而確定是否執(zhí)行用戶程序中的處理指令。

第三個步驟，系統(tǒng)輸出刷新。在這一階段所要完成的操作是可編程控制器在執(zhí)行完用戶程序之后的刷新。在刷新過程中，系統(tǒng)的中央處理器會根據(jù)輸入I/O輸出映像中相應(yīng)的狀態(tài)和前一階段輸入的數(shù)據(jù)來進行鎖存電路，再完成對其他外設(shè)的驅(qū)動。這一過程中的輸出，才是可編程控制器真正要完成的任務(wù)。

2、PLC的特點

2.1 系統(tǒng)構(gòu)成靈活，擴展容易，以開關(guān)量控制為其特長；也能進行連續(xù)過程的PID回路控制；并能與上位機構(gòu)成復(fù)雜的控制系統(tǒng)，如DDC和DCS等，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的綜合自動化。

2.2 使用方便，編程簡單，采用簡明的梯形圖、邏輯圖或語句表等編程語言，而無需計算機知識，因此系統(tǒng)開發(fā)周期短，現(xiàn)場調(diào)試容易。另外，可在線修改程序，改變控制方案而不拆動硬件。

2.3 能適應(yīng)各種惡劣的運行環(huán)境，抗干擾能力強，可靠性強，遠高于其他各種機型。

3、PLC的應(yīng)用

3.1 在傳統(tǒng)機床系統(tǒng)中的應(yīng)用

過去，機床都是用過電氣控制模式來對其進行控制的，在其中通過繼電器—接觸器系統(tǒng)的利用極容易導(dǎo)致機床在運行過程中出現(xiàn)各種不良現(xiàn)象，并且其運行耗能非常嚴重，工作效率低、日常管理與維修難度都非常大，在無形中加大了工作的成本，也不利于電氣設(shè)備實現(xiàn)自動化的要求。因此，相關(guān)研究者就此方面進行了大量的試驗與研究，在實際工作中采用PLC控制器對電氣設(shè)備的硬件與軟件部分進行合理的改造，使其在運行過程中實現(xiàn)自動化。在實際工作中通過PLC系統(tǒng)的應(yīng)用可以對電氣設(shè)備進行實時控制，一方面提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性與工作效率，另一方面還能夠降低日常維修成本，達到了節(jié)能的要求。為了促進機床設(shè)備的更好的運行，我們必須要采用現(xiàn)代化控制系統(tǒng)代替過去的控制系統(tǒng)。而PLC也可以直接應(yīng)用在機床設(shè)備的改造當(dāng)中。PLC系統(tǒng)的利用，有利于保證機床設(shè)備控制的穩(wěn)定性，簡化機械結(jié)構(gòu)，工作人員可以很快的熟悉機械設(shè)備，從而提高工作的效率，在傳統(tǒng)技術(shù)中通過PLC技術(shù)的應(yīng)用可以解決過去技術(shù)無法克服的種種困難，具有可靠性高、經(jīng)濟合理、便于監(jiān)管、減少故障的發(fā)生率等優(yōu)點。

3.2 PLC在消防系統(tǒng)中的應(yīng)用

由于PLC可編程序控制器可在不改變消防泵控制功能的前提下，有效避免因人為管理疏漏帶來的設(shè)備故障隱患，應(yīng)用被廣泛地應(yīng)用于消防水泵中。消防水泵是消防系統(tǒng)中屬于重要的消防設(shè)備之一。PLC在消防水泵中的應(yīng)用最重要的就是設(shè)定泵組的啟動時間，通過巡檢轉(zhuǎn)換開關(guān)進行控制。消防泵在自動狀態(tài)下，轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)到巡檢狀態(tài)，若無消防用水需求，第1臺泵自動啟動5—3Omin（啟動時間根據(jù)設(shè)備確定），運行10min后，停機待命90天（停機時間可調(diào)），待命期間如果沒有消防用水，則第二臺泵啟動5—30min，停機待命90天（停機時間可調(diào)），如此周而復(fù)始地循環(huán)，巡檢周期從數(shù)小時到數(shù)百小時之間可任意選擇。泵組電源控制柜設(shè)有超壓保護裝置。

4、PLC技術(shù)在電氣自動化中的發(fā)展前景

4.1 可靠性與抗干擾性得到了提升

PLC控制系統(tǒng)在運算或控制時，在電氣設(shè)備實現(xiàn)自動化生產(chǎn)的過程中，如果外界環(huán)境過于惡劣或者周邊具有非常強烈的磁場，那么PLC技術(shù)就會出現(xiàn)誤差，這就不利于整個生產(chǎn)的質(zhì)量，無法保證生產(chǎn)工作有序的進行。因此，隨著社會的發(fā)展，PLC技術(shù)必須要隨著新技術(shù)、新設(shè)備的發(fā)展而不斷趨于穩(wěn)定，提高其抗干擾能力。使其不僅能夠在惡劣的環(huán)境下或者受到磁場干擾的情況下能夠正常生產(chǎn)，還能夠避免在設(shè)計、安裝與使用過程中出現(xiàn)各種不良現(xiàn)象。

4.2 PLC系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化與數(shù)字化

DCS技術(shù)是當(dāng)前我國電氣自動化控制系統(tǒng)中的一項主要技術(shù)，但是我們需要清楚的知道，這一技術(shù)的上升空間是非常有限的，隨著社會的發(fā)展，這一技術(shù)的發(fā)展越來越滯緩。然而PLC技術(shù)則是在科學(xué)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上演變出來的，在實際工作中，PLC技術(shù)可以與DCS技術(shù)緊密的聯(lián)系在一起，通過各項技術(shù)優(yōu)勢的充分發(fā)揮而實現(xiàn)電氣設(shè)備的自動化水平，通過合理同化，創(chuàng)新發(fā)展成為一種全新的Fes控制系統(tǒng)該系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅保留了原有系統(tǒng)的豐富特性，而且還實現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)自動化技術(shù)的全面發(fā)展，令系統(tǒng)內(nèi)數(shù)字化、自動化、智能化的控制實現(xiàn)了進一步綜合與強化的應(yīng)用，未來該系統(tǒng)技術(shù)還會繼續(xù)拓寬共在火電廠工業(yè)生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，并進行不斷的完善與更新。

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