PLC在電氣自動化中的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景探討

【摘要】本文從PLC的特征談起，介紹了PLC在我國電力系統(tǒng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀及，并具體闡述了其中順序控制、開關(guān)量控制和閉環(huán)控制三個方面的典型應(yīng)用，并展望了PLC的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】PLC；特征；順序控制；開關(guān)量控制；抗干擾能力

1.PLC特征

可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller）既PLC，是一種數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)，是為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而專門進行設(shè)計的。它的存儲器采用了可編程序，可在內(nèi)部存儲并執(zhí)行邏輯運算、計數(shù)、算術(shù)運算、順序控制、定時等操作指令，并通過數(shù)字量、模擬量的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC具有高可靠性、低功耗等很多優(yōu)點，它結(jié)合了傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)與現(xiàn)代高速發(fā)展的微機技術(shù)，并充分利用微處理器的優(yōu)點，并克服了傳統(tǒng)繼電接觸控制系統(tǒng)接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點，PLC經(jīng)過近些年的快速的發(fā)展，在我國電力行業(yè)中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。

2.在我國電力系統(tǒng)PLC應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1順序控制

我國經(jīng)濟在快速發(fā)展，電力市場競爭也越來越激烈，正在向著降低資源與能耗、管理高效的目標努力，因此各火電廠對輔助車間自動化控制技術(shù)的要求也就越來越高。我國科技及相關(guān)人員自引入PLC后，在不斷的引入與多次的開發(fā)與實驗中已將大型火電站的輔助系統(tǒng)已由繼電器控制過渡到PLC監(jiān)控，如輸煤系統(tǒng)、除灰系統(tǒng)、燃油泵房系統(tǒng)、化水系統(tǒng)、除渣系統(tǒng)、循環(huán)水泵房系統(tǒng)等，充分體現(xiàn)了PLC的高科技含量。

火力發(fā)電輔助系統(tǒng)的工藝流程的控制多為順序控制和開關(guān)量控制。這里以輸煤系統(tǒng)為例加以介紹。火力發(fā)電系統(tǒng)中輸煤系統(tǒng)的優(yōu)劣直接影響著生產(chǎn)效率。輸煤系統(tǒng)由最初的人力控制、強電控制已發(fā)展至現(xiàn)在計算機控制等幾個階段。輸煤控制系統(tǒng)三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為主站層（由PLC和人機接口構(gòu)成）、遠程IO站、現(xiàn)場傳感器等。主站層大多設(shè)置在系統(tǒng)集控室內(nèi)，利用光纖通訊總線與遠程IO站相連，遠程IO站設(shè)備再通過二次控制電纜與輸煤傳感器連接。集控室以帶聯(lián)鎖或解除聯(lián)鎖的手動控制為輔，主要是以自動控制為主。工作人員在控制室內(nèi)就可以通過顯示屏實現(xiàn)對設(shè)備進行監(jiān)視和控制，特殊情況時可通過緊急事故開關(guān)和檢修啟停按鈕對系統(tǒng)狀態(tài)進行控制，這種技術(shù)極大提高了生產(chǎn)效率，也改善了生產(chǎn)環(huán)境，減輕了工作人員的工作量。

2.2開關(guān)量控制

（1）斷路器控制

火電系統(tǒng)的控制器的控制元件早期以電磁型繼電器為主，這種系統(tǒng)電磁元件數(shù)量大，這就造成觸點數(shù)量多，可靠性也就會降低，該系統(tǒng)接線較為復(fù)雜、維修也不方便。PLC則運用大量軟繼電器從而提高了系統(tǒng)的可靠性，操作也簡單方便，只需進行分合閘的即可。在操作過程當(dāng)中有相應(yīng)的指示信號，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時會給出故障信號并可自動分閘；PLC控制系統(tǒng)對二次接線也進行了更多的簡化，且接線過程不易發(fā)生錯誤，無需配備專門的閃光電源，在符合要求的程序前提下只進行簡單的接線即可滿足要求；

PLC控制系統(tǒng)減輕了工作人員的檢修與維護的工作量，因其簡化了輔助開關(guān)數(shù)目，并可實現(xiàn)多臺斷路器的控制及信號集中的顯示。

（2）自動切換

備用電源自動投入裝置在火電企業(yè)中的應(yīng)用增強了供電的可靠性，最初為手動或自動進行供回電線路的操作，雖只需幾秒鐘的時間，但對于有連續(xù)供電要求的用戶也是很不方便的，為了進一步提高可靠性，由PLC夠成的備用電源自動投入裝置也就被研發(fā)出來，它通過編程來簡化運行方式，備用電源啟動或關(guān)閉是依據(jù)采集到的一次設(shè)備的正常運行信號?？刂葡到y(tǒng)可完成備用電源的自動操作，有高可靠性，抗干擾能力也很強，接線簡單、調(diào)試操作方便及低成本等等優(yōu)點。

2.3閉環(huán)控制

PLC具有十分成熟閉環(huán)控制功能，閉環(huán)控制在電力系統(tǒng)自動化控制中可實現(xiàn)對溫度、壓力、流量、速度等連續(xù)變化情況的的模擬量控制。當(dāng)前PLC生產(chǎn)廠家推出的PLC模塊可實現(xiàn)PID控制。其設(shè)計的PID控制程序存放在模塊中，用戶使用時非常方便，只需設(shè)置一些參數(shù)，一個模塊可以控制幾路或更多閉環(huán)回路?；赑LC的PID控制，是經(jīng)濟實用的方法。

（1）泵類電機

火電廠泵類啟動方式一般有三種：自動啟動，機旁屏手動啟動，現(xiàn)場控制箱手動啟動?？刂品绞接蠵LC和常規(guī)控制，常規(guī)回路一般可作為泵類控制的安全回路及PLC控制的補充，當(dāng)PLC有故障時也可以保證泵類的正常使用。

（2）調(diào)速器控制

調(diào)速器經(jīng)歷了機械液壓調(diào)速器階段、電氣液壓調(diào)速器階段及計算機調(diào)速器階段，其中PLC控制系統(tǒng)一般由轉(zhuǎn)速測量單元、電子調(diào)節(jié)單元和電液執(zhí)行單元構(gòu)成，分別控制著調(diào)速器的轉(zhuǎn)速測量、調(diào)節(jié)規(guī)律的形成和驅(qū)動導(dǎo)水機構(gòu)的職能。

3.PLC發(fā)展前景展望

3.1可靠性及抗干擾能力需進一步增強

對于為工業(yè)生產(chǎn)自動化控制而進行設(shè)計的PLC來講，大多數(shù)工業(yè)環(huán)境中可直接使用。但因使用不當(dāng)或環(huán)境極為惡劣，電磁場的干擾特別強烈等情況，也有可能造成程序錯而出現(xiàn)運算錯誤，導(dǎo)致誤輸入與誤輸出，從而造成設(shè)備或生產(chǎn)的損失，這樣PLC的正常運行就不一定能得到保證。提高PLC抗干擾能力及抗惡劣環(huán)境的能力，增加其控制的可靠性是PLC生產(chǎn)廠家應(yīng)注意的一個問題。

3.2 PLC在未來網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化更加強大

經(jīng)進進些年的快速發(fā)展，DCS技術(shù)逐漸成熟，廣泛應(yīng)用于發(fā)電廠的集散型控制系統(tǒng)，但當(dāng)前DCS的發(fā)展趨勢有所減緩。如何保持DCS大跨步地發(fā)展，這就需要PLC的融入，使其有一個通用化的硬件平臺。隨著科技的發(fā)展，PLC系統(tǒng)和DCS系統(tǒng)在互相吸收彼此的特點，并逐步地走向同化，以更好的為我國的四化建設(shè)服務(wù)。

集散控制系統(tǒng)DCS經(jīng)過了初創(chuàng)期、成熟期和擴展期，新一代控制系統(tǒng)FCS（現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)）又出現(xiàn)了，F(xiàn)CS由DCS與PLC發(fā)展而來，同時保留了DCS的特點，又具有DCS與PLC的特點，F(xiàn)CS吸收了DCS開發(fā)研究及現(xiàn)場實踐經(jīng)驗與教訓(xùn)，跨出了革命性的一步。隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)場總線技術(shù)的完善和自動化技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化、智能化控制儀表的進一步開發(fā)和應(yīng)用，F(xiàn)CS必將在火電廠得到廣泛應(yīng)用，使電廠的自動化水平提高到一個新的水平。由此看來今后的發(fā)展趨勢大體上是分散型控制系統(tǒng)，DCS將逐漸更新?lián)Q代為全數(shù)字現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS。

結(jié)語

PLC產(chǎn)品在新時期會有更大的發(fā)展，其品種與規(guī)格會更完善、豐富，通過先進的通信設(shè)備及完美的人機交互界面、成熟的現(xiàn)場總線通信能力會更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場合的需求，PLC作為自動化控制網(wǎng)絡(luò)和國際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，會為我國電氣自動化建設(shè)做出更大貢獻力量。

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