關(guān)于電力工程變電運(yùn)行技術(shù)的探究

李劍超

摘 要：可編程控制器在電氣控制系統(tǒng)的應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一個(gè)全面、精細(xì)的設(shè)計(jì)、調(diào)試過(guò)程，某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，都會(huì)影響到整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，因此，設(shè)計(jì)人員都應(yīng)該嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)流程完成整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，才能保證系統(tǒng)的科學(xué)化、規(guī)范化、工程化、標(biāo)準(zhǔn)化。

關(guān)鍵詞：可編程控制器；電氣控制；應(yīng)用研究

可編程邏輯控制器簡(jiǎn)稱(chēng)PLC，可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)門(mén)在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在執(zhí)行存儲(chǔ)邏輯運(yùn)算和順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬的輸入（I）和輸出（O）接口，控制各種類(lèi)型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，為適應(yīng)多品種，小批量生產(chǎn)的需求而產(chǎn)生發(fā)展起來(lái)的一種新型的工業(yè)控制裝置?，F(xiàn)場(chǎng)輸入接口電路由光耦合電路和微機(jī)的輸入接口電路，作用是PLC與現(xiàn)場(chǎng)控制的接口界面的輸入通道?，F(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請(qǐng)求電路集成，作用PLC通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路向現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號(hào)。

一、PLC的特點(diǎn)

PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件，接線(xiàn)可減少到繼電器控制系統(tǒng)的1/10～1/100，因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少。高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。PLC的安裝接線(xiàn)也很方便，一般用接線(xiàn)端子連接外部接線(xiàn)。PLC有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力，可直接驅(qū)動(dòng)一般的電磁閥和交流接觸器，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。

二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，硬件設(shè)計(jì)是PLC外部設(shè)備的設(shè)計(jì)，軟件設(shè)計(jì)是PLC 梯形圖的設(shè)計(jì)。在硬件設(shè)計(jì)中，要進(jìn)行輸入設(shè)備、執(zhí)行元件的選擇，控制臺(tái)、控制柜的設(shè)計(jì)，根據(jù)用戶(hù)手冊(cè)的說(shuō)明，對(duì)PLC 進(jìn)行輸入/輸出通道分配及外部接線(xiàn)設(shè)計(jì)。在進(jìn)行I/O 通道分配時(shí)應(yīng)做I/O通道分配表，表中包含I/O 編號(hào)、設(shè)備代號(hào)、名稱(chēng)及功能，應(yīng)將相同類(lèi)型的信號(hào)、相同電壓等級(jí)的信號(hào)排在一起，以便于施工。軟件設(shè)計(jì)的難易程度因控制任務(wù)而不同，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況選擇合適的編程語(yǔ)言，應(yīng)用較好的編程技巧和方法，編寫(xiě)出質(zhì)量較高的程序。系統(tǒng)調(diào)試分兩個(gè)階段進(jìn)行，模擬調(diào)試和聯(lián)機(jī)調(diào)試。硬件部分的模擬調(diào)試可在斷開(kāi)主電路的情況下，測(cè)試手動(dòng)部分是否正確，軟件部分的模擬調(diào)試可借助模擬開(kāi)關(guān)和PLC 輸出端的指示燈進(jìn)行，需要模擬量信號(hào)I/O 時(shí)，可用電位器或萬(wàn)用表配合進(jìn)行。聯(lián)機(jī)調(diào)試時(shí)，可把編制好的程序下載到現(xiàn)場(chǎng)的PLC 中，將主電路斷開(kāi)，對(duì)控制電路進(jìn)行調(diào)試即可。

三、PLC 選型

（一） PLC 的型號(hào)

在滿(mǎn)足控制要求的前提下，選型時(shí)應(yīng)選擇最佳的性?xún)r(jià)比，具體應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：對(duì)于開(kāi)關(guān)量控制的應(yīng)用系統(tǒng)，當(dāng)對(duì)控制速度要求不高時(shí)，可選用小型PLC。對(duì)于以開(kāi)關(guān)量控制為主，帶有部分模擬量控制的應(yīng)用系統(tǒng)，應(yīng)選用帶有A/D 和D/A 轉(zhuǎn)換的模擬量輸入/輸出模塊，配接相應(yīng)的傳感器、變送器和驅(qū)動(dòng)裝置，并且選擇運(yùn)算功能較強(qiáng)的小型PLC。對(duì)于控制比較復(fù)雜的中大型控制系統(tǒng)，要選用中、大型PLC。PLC 的處理速度應(yīng)滿(mǎn)足實(shí)時(shí)控制要求PLC 工作時(shí)，從輸入信號(hào)到輸出控制存在著滯后現(xiàn)象，這對(duì)于一般的工業(yè)控制是允許的。但有些設(shè)備的實(shí)時(shí)性要求較高，不允許有較大的滯后時(shí)間。在線(xiàn)編程和離線(xiàn)編程的選擇小型PLC 一般使用簡(jiǎn)易編程器，它需要插在PLC 上才能進(jìn)行編程操作，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小，很適合在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試、修改程序?qū)崿F(xiàn)離線(xiàn)編程。圖形編程器或個(gè)人計(jì)算機(jī)與編程軟件包配合可實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)編程。圖形編程器價(jià)格較貴，但功能強(qiáng)，適應(yīng)范圍廣，不僅可以用指令語(yǔ)句編程，還可以直接用梯形圖編程。個(gè)人計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)編程，可省去圖形編程器，但需要編程軟件包的支持。

（二）I/O 模塊選擇

I/O 點(diǎn)數(shù)估算根據(jù)被控對(duì)象輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的總點(diǎn)數(shù)，并考慮今后調(diào)整和擴(kuò)充，一般應(yīng)加上10%-15%的備用量。選擇輸入模塊時(shí)應(yīng)考慮兩方面的問(wèn)題，一是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)與PLC 輸入模塊距離的遠(yuǎn)近來(lái)選擇電壓的高低。二是一般高密度的輸入模塊，能允許同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)取決于輸入電壓和環(huán)境溫度，一般同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)不得超過(guò)總輸入點(diǎn)數(shù)的60%。選擇輸出模塊時(shí)應(yīng)考慮三方面的問(wèn)題。一是輸出方式的選擇，繼電器輸出價(jià)格便宜，使用電壓范圍廣，導(dǎo)通壓降小，承受瞬時(shí)過(guò)電壓和過(guò)電流的能力強(qiáng)，但壽命短，響應(yīng)速度慢，適用于動(dòng)作不頻繁的交直流負(fù)載。晶體管輸出和雙向可控硅輸出都是無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)輸出，適用于通斷頻繁的感性負(fù)載。二是輸出電流的選擇，模塊的輸出電流必須大于負(fù)載電流的額定值。三是允許同時(shí)接通的輸出點(diǎn)數(shù)，選用時(shí)不僅要看一個(gè)輸出點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)能力，還要看整個(gè)輸出模塊的滿(mǎn)負(fù)荷能力，即輸出模塊同時(shí)接通點(diǎn)數(shù)的總電流值不得超過(guò)模塊規(guī)定的最大允許電流。

四、結(jié)束語(yǔ)

選擇能滿(mǎn)足控制要求的適當(dāng)型號(hào)的PLC 是應(yīng)用設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的一步。目前，國(guó)內(nèi)外PLC 生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的PLC 品種很多，其性能各有特點(diǎn)。在設(shè)計(jì)時(shí)，首先要盡可能考慮采用與自己正在使用的同系列的PLC，以便學(xué)習(xí)和掌握，其次是備件的通用性，可減少投資。

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