淺議PLC在電氣自動化中的應用研究

韋長湘

【摘要】本文首先對PLC進行了說明，然后通過對PLC技術應用趨勢進行了分析，最后詳細闡述了PLC在電氣自動化中的應用。

【關鍵詞】PLC，電氣自動化，應用

一、前言

隨著當今社會的不斷發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，生產和生活中對電氣自動化的要求也日益漸高。因此，積極采用科學的方法，對議PLC在電氣自動化中的應用進行分析就成為非常重要的手段。

二、淺析PLC

1、PLC的定義

PLC即可編程控制器，它是計算機技術領域的一個分支，服務于工業(yè)生產控制。PLC作為可編程序控制器，是以微處理器為基礎，以互聯網、現代通訊、計算機、自動控制等裝置技術為主要保障的工業(yè)控制裝置系統(tǒng)。它的基本結構包括有電源、存儲器、輸入輸出接口、電路中央處理單元、功能模塊及通信模塊六個部分。它采用了可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字量、模擬量的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。

2、PLC的特點

總的來說，，體積較小且重量較輕的PLC具有以下幾點優(yōu)勢：第一，實用性較強，PLC可依據電氣自動化控制系統(tǒng)規(guī)模和需求進行靈活、方便的組合，從而滿足工業(yè)控制的不同要求，再者PLC強大的運算能力可有效實現數字化控制；使用便捷，因其接口設計簡單，編程語言簡明易懂，現場調試簡單，自檢功能強大，開發(fā)周期較短，故便于使用和維護；抗干擾能力較強，由于其集成電路采用的是高性能的抗干擾技術，且接地地點選擇正確，接地系統(tǒng)相對完善，不僅可以適應惡劣的工作環(huán)境，而且有助于提供系統(tǒng)可靠性能。

3、PLC的工作原理

第一階段，即輸入采樣階段。在這個過程中，PLC通過掃描來讀取所采樣的數據，之后把這些數據存儲到輸入輸出映像區(qū)中相應的單元。在將采樣數據輸入之后，轉入至用戶程序并繼續(xù)執(zhí)行輸出刷新操作。在這一過程中，就算輸入的數據狀態(tài)發(fā)生變化，也不會改變映像區(qū)中的處理單元所接收的數據。

第二階段即程序執(zhí)行階段。在程序被執(zhí)行的過程中，PLC的對用戶程序進行掃描執(zhí)行順序總是自上而下的，掃描時，按照固定的順序和路線進行運算，掃描順序也是由左至右，自上而下，而掃描線路則是由用戶程序的各個觸電組合而成，進而得出準確的運算結果，并根據該結果來對邏輯線圈在存儲區(qū)中的狀態(tài)或者映像中的狀態(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。

第三階段，系統(tǒng)輸出刷新階段。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映像中相應的狀態(tài)和前一階段輸入的數據來進行鎖存電路，再完成對其他外設的驅動。這一階段中的輸出，才是可編程控制器所要完成的真正任務。

三、PLC技術應用趨勢

在對PLC技術進行研究的過程中，相關人員要對PLC技術的抗干擾例不斷提升，防止當前該技術在強電磁干擾的情況下出現控制失誤或運行失誤。當前PLC技術在一定程度上容易受到生產環(huán)境的影響，導致技術自動運行控制效果降低。除此之外，在對PLC技術進行研究的過程中，相關人員還要對該技術的設計、安裝性能進行提升，對產品的創(chuàng)意進行研究。通過不斷完善人機界面，對電氣設備自動化場景進行控制，發(fā)展優(yōu)良設備，實現對PLC技術應用質量的全面提升。

PLC技術將工業(yè)控制技術不斷融合、發(fā)展，已經形成了新的控制系統(tǒng)—FCS系統(tǒng)。PLC技術還可以對計算機散熱控制進行優(yōu)化，對計算機散熱自動化控制進行突出，提高散熱效果。PLC技術可靠性較高、反應速度較快、控制系統(tǒng)高智能化性較明顯，網絡分布區(qū)域較為廣泛，具有非常好的應用前景。

四、PLC在電氣自動化中的應用

1、用于順序控制

順序控制通常是由現場傳感器、I/O站與主站層等三層網絡結構所構成的，其中，主站層是由人機接口與PLC控制器共同組成，并設置于整個系統(tǒng)集控室中。在集控室當中，其主要是由PLC技術的控制系統(tǒng)所構成的，具有自動控制功能，不過也需要手動操作，對帶聯鎖與解除聯鎖進行控制。主站層與I/O站間是通過光纖總線進行連接的，I/O站和現場傳感器間是通過二次控制的電纜進行連接的。整個系統(tǒng)的程序是由多個功能模塊與一個主程序的功能模塊所組成的。企業(yè)工作人員能夠在控制室中，通過PLC遠程站完善系統(tǒng)功能，對其整個設備系統(tǒng)的運行工況進行控制與監(jiān)視，可有效地實現整個鋼廠系統(tǒng)的自動控制，甚至可實現無人值班，有效地提高了整個鋼廠系統(tǒng)生產的可靠性與生產效率。

2、用于閉環(huán)控制

在鋼鐵系統(tǒng)自動化的控制中，經常要用到閉環(huán)控制方式來實現溫度、壓力、流量、速度等的連續(xù)變化的模擬量控制。當前新型的PLC也具有閉環(huán)控制功能，并且已十分成熟。各PLC生產廠家推出的PLC模塊均提供了PID指令，可以實現PID控制，這種模塊的PID控制程序是PLC生產廠家設計的，并存放在模塊中，用戶使用時只需設置一些參數，用起來非常方便，一個模塊可以控制幾路甚至幾十路閉環(huán)回路。由PID指令來實現PLC對PID的控制，是一種易于實現且經濟實用的方法。

3、用于供水泵的控制

以鋼鐵廠恒壓供水泵為例，其啟動方式有三種自動啟動、上位機手動啟動和在現場控制箱手動啟動。自動運行的情況下，每臺水泵根據累計運行時間的長短，在開機過程中由PLC控制單元的順控模塊選擇運行時間累計短的為主泵、運行時間累計長的為備用泵。自動啟動條件為水泵出口干管的壓力下降到設定值時啟動主泵，如果干管壓力繼續(xù)下降到整定值時，備用泵跟著啟動，向干管打水。在上位機手動啟動水泵，只需將欲啟動水泵的控制開關打至“ON”位即可。而在現場就地控制箱上的手動啟動只需首先將在現場就地控制箱上的控制方式選擇開關打至“水泵手動”位后，操作欲啟動水泵的啟動和停止按鈕，就能啟動水泵。

4、用于開關量控制

目前，PLC技術的應用，對開關量控制中的諸多問題進行了解決，尤其是PLC可靠性很高，控制斷路器可靠性也很高，有效保證了鋼廠開關設備的安全運行，控制高壓斷路器可以很好地執(zhí)行正常手動分、合閘的操作，給出相應的指示信號；在其不能正常操作的時候，也可給出相應的指示信號；在正常分、合閘結束后，可自動地切斷分、合閘間的回路；在事故發(fā)生時，其可以自動分閘，發(fā)出事故音響或者閃光信號，并具有閉鎖功能。鋼鐵企業(yè)采取PLC技術控制后，對二次接線進行了簡化，原繁瑣邏輯電路與二次接線被PLC技術元件代替，原硬件參數調整由程序參數來設定，編制好符合相關要求的控制程序即可。

5、用于主泵的控制選擇

主泵可以由PLC按各自的運行小時數來自動選擇主泵或手動設定，在機組上位機上可以完成主用泵的選擇方式的設定；當PLC重新啟動后，將會默認主用泵。PLC將幾臺水泵的啟動優(yōu)先權輸出到優(yōu)先權選擇繼電器。PLC程序輸出水泵的啟動命令后與優(yōu)先權繼電器配合來選擇啟動相應的水泵。水泵的控制分PLC控制和常規(guī)控制。這兩部分是相輔相成的，而且常規(guī)回路為PLC控制的補充，作為油泵控制的安全回路，即使在PLC故障燈特殊情況下，也能保證工業(yè)水的供給，提高了高爐、轉爐等主流程設備運行的可靠性。

五、結束語

電氣自動化系統(tǒng)作為電氣工程項目施工的核心工作之一。提高PLC在電氣自動化中的應用對電氣自動化具有十分重要的作用。我們必須將科學的方法融合到電氣自動化中的應用工作中。

【參考文獻】

[1]石磊.PLC在工業(yè)自動化控制的應用.城市建設理論研究，2012

[2]劉紅軍.PLC在工業(yè)電氣自動化中的應用研究.信息系統(tǒng)工程.2010