PLC在電氣自動化控制中的應(yīng)用研究

汪美鵬

摘要：在電氣自動化控制系統(tǒng)方面，我國的研究水平相對較低，在該系統(tǒng)中普遍運用著電氣連接線，這種連接存在諸多的不足，在安全、質(zhì)量與維護(hù)等方面均不能滿足系統(tǒng)的要求，極易影響系統(tǒng)的有序運作，為了解決上述問題，本文將研究基于PLC 的電氣自動化控制，旨在保證系統(tǒng)的正常運行，促進(jìn)相關(guān)企業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展。

關(guān)鍵詞：PLC 電氣自動化控制 應(yīng)用

前言

PLC 在電氣自動化控制中的應(yīng)用，結(jié)合繼電接觸控制技術(shù)、PLC 系統(tǒng)和計算機技術(shù)，通過控制器可編程序?qū)崿F(xiàn)內(nèi)部存儲的控制、記錄和運行等操作指令，為電氣自動化控制提供可靠的技術(shù)支持和保障，徹底改變了傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)內(nèi)部接線復(fù)雜、可靠性地、耗能高等問題，推動我國工業(yè)發(fā)展的轉(zhuǎn)型和健康發(fā)展。

一、PLC 的定義及特點

1、PLC 的定義

PLC 即可編程邏輯控制器，是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，它是專門為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。PLC 采用一類可編程的存儲器，用于內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、計數(shù)等很多指令，并且通過數(shù)字或者是模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或者生產(chǎn)過程。

PLC 簡單來說，就是一種計算機，它的結(jié)構(gòu)構(gòu)成包括： 電源、CPU、系統(tǒng)程序存儲器、接口電路、功能模塊還有通信模塊。電源起著很重要的作用，假如電源出現(xiàn)問題，那么整個系統(tǒng)都無法工作，因此，在PLC 的生產(chǎn)過程中，對電源的制作應(yīng)該是十分謹(jǐn)慎的。電源的特殊性，要求平時的電壓只能在很少范圍內(nèi)波動，除此之外還必須確保電源和交流電網(wǎng)有效融合。CPU 是系統(tǒng)的大腦，它對PLC 的控制系統(tǒng)也起著很重要的作用，整個PLC 系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)都由CPU 處理。CPU 的主要工作就是將寄存器的數(shù)據(jù)傳到對應(yīng)的輸出裝置中。系統(tǒng)程序存儲器就是存放應(yīng)用軟件的存儲器。

接口電路的主要工作就是輸入和輸出數(shù)據(jù)，不同的接口電路是用不同的接口組合成的。功能模塊包括計數(shù)、定位功能模塊。通信模塊有三個階段工作： 輸入采樣階段、用戶程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段，這三個階段的工作緊密結(jié)合。

輸入采樣階段是PLC 技術(shù)的工作基礎(chǔ)階段，主要是運用PLC技術(shù)把所有的輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)完成掃描操作，將它們存入各個相應(yīng)的單元內(nèi)，等到掃描采樣工作結(jié)束之后，就可以進(jìn)行用戶程序的輸出準(zhǔn)備工作。在輸入采樣階段，應(yīng)該保證該輸入信號的寬度超過一個掃描周期，這樣才能保證信號輸入就能夠被準(zhǔn)確讀入。用戶程序執(zhí)行階段，PLC 是按照從上到下的順序依次開展掃描工作的，在用戶掃描工作開展過程中，應(yīng)該按照梯形圖的形式進(jìn)行掃描。應(yīng)該用邏輯運算方式將各個對應(yīng)位點進(jìn)行合理掃描，這樣做才能夠保證該程序執(zhí)行階段的梯形圖所具有的特殊指令可以順利完成。上一個掃描程序結(jié)束后，就需要進(jìn)行輸出刷新階段的工作，在這個工作階段，通過將所有的數(shù)據(jù)刷新和輸出電路，再通過輸出電路驅(qū)動的外設(shè)輔助操作，實現(xiàn)PLC 的順利輸出。

2、PLC 的特點

PLC 在其發(fā)展應(yīng)用的過程中，有著很獨特的優(yōu)勢和特點。PLC 有著很多的功能，性價比很高。第一，PLC 是采用內(nèi)部已經(jīng)定義的各類輔助繼電器的節(jié)點變位實踐，從而將其作為一種理想的變位實踐，那么在其工作過程中，所要考慮的運行狀態(tài)就比較簡單。第二，程序易懂、操作簡單是PLC 最顯著的特點，對PLC 系統(tǒng)的操作過程是很簡單的，可以減少操作人員的工作量，提高工作效率和工作質(zhì)量。第三，硬件的配套很完整，對工作的適應(yīng)性較強。在應(yīng)用過程中，功能特性完善，實用性較強。第四，PLC 可靠性非常高，運行過程中的系統(tǒng)抗干擾能力非常強，能夠被廣泛應(yīng)用到各種復(fù)雜的工業(yè)程序中。第五，維修簡單，由于PLC 系統(tǒng)的本身就有著自我診斷功能，因此PLC 發(fā)生故障率是很低的。

二、PLC 在電氣自動化控制中的應(yīng)用

PLC 技術(shù)最初多應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的電氣自動化系統(tǒng)中開關(guān)量的控制方面，但當(dāng)時的的監(jiān)控能理還較弱，處理數(shù)據(jù)的效能也較低，服務(wù)效能還需要不斷完善與提升，但隨著科學(xué)技術(shù)的支持以及工業(yè)生產(chǎn)改革的深化，PLC 技術(shù)不斷更新與完善并得到更加廣泛的應(yīng)用與發(fā)展，PLC 在電氣自動化控制的具體應(yīng)用，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

1、順序控制

順序控制與開關(guān)量控制是電力自動化輔助系統(tǒng)的主要工藝控制方式，降耗增效是該行業(yè)生產(chǎn)隨著節(jié)能減排要求的提高而越加關(guān)注的重點，所以對生產(chǎn)過程中的自動控制水平的要求也不斷提高。PLC 取代繼電控制器而在電力自動化輔助系統(tǒng)的控制方面發(fā)揮重要作用，不僅實現(xiàn)了對單獨工藝流程的控制，而且在通信總線連接與信息模塊的協(xié)調(diào)配合下，還可以實現(xiàn)對全長生產(chǎn)工作的協(xié)調(diào)與控制。而電力自動化系統(tǒng)從人力控制到強電控制，最后在計算機技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的支持下，實現(xiàn)了現(xiàn)在的自動化控制，輸煤系統(tǒng)的控制系統(tǒng)決定其系統(tǒng)優(yōu)劣，進(jìn)而嚴(yán)重影響著電力自動化的應(yīng)用效果。應(yīng)用PLC技術(shù)的電力自動化系統(tǒng)包括人機接口與PLC 構(gòu)成的主站層、遠(yuǎn)程IO站及現(xiàn)場傳感器這三層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，置于系統(tǒng)集控室的主站層與遠(yuǎn)程IO 站通過通信總線實現(xiàn)連接，而通過二次電纜，遠(yuǎn)程IO 站實現(xiàn)與傳感器的連接。通過集控室內(nèi)主站層的PLC 系統(tǒng)，只需通過控制室的顯示屏，工作人員就可實現(xiàn)對整個系統(tǒng)運作的監(jiān)控。

2、開關(guān)量控制

傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的采用大量電磁性繼電器等電磁元件，因此，大量的觸點故障降低了系統(tǒng)的可靠性，而且傳統(tǒng)控制系統(tǒng)本身還存在著接線復(fù)雜等問題，而應(yīng)用PLC 技術(shù)的自動化控制系統(tǒng)的運行，只需通過取締大量實物元件的軟繼電器便可實現(xiàn)，不僅大大提高了系統(tǒng)可靠性，而且系統(tǒng)本身的功能齊備且維修簡便，在簡化二次接線的基礎(chǔ)上，還取消了對專門閃光電源的配備需求。PLC 控制系統(tǒng)不僅可以降低系統(tǒng)輔助開關(guān)數(shù)目，而且還可以集中顯示多臺斷路器的信號并實現(xiàn)集中控制。備用電源自動投入裝置在火力發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用大大增強了系統(tǒng)的可靠性，而為了優(yōu)化對該類裝置的合理控制，基于PLC技術(shù)的備用電源自動投入裝置廣泛應(yīng)用與電業(yè)局生產(chǎn)中，系統(tǒng)的運行方式可以通過編程的修改與調(diào)整來實現(xiàn)，而系統(tǒng)本身還具有邏輯判斷與數(shù)據(jù)處理能力，另外還提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，擴(kuò)大了適用范圍，落實了系統(tǒng)的高效可靠運行的實現(xiàn)。

3、閉環(huán)控制

系統(tǒng)中的泵類電機啟動有不同種方式，主要有自動啟動、現(xiàn)場控制箱手動啟動及機旁屏手動啟動等，通過應(yīng)用PLC技術(shù)的的自動啟動方式，PLC 內(nèi)的順控模塊可在泵開機時，基于泵的累積運行時間來進(jìn)行主備用泵的選擇。而通過機旁屏手動啟動方式，泵啟動時只需要進(jìn)行現(xiàn)場開關(guān)的調(diào)節(jié)便可是下，并根據(jù)每臺泵的運行時間長短來決定主備用泵的啟動或關(guān)閉，只是要進(jìn)行現(xiàn)場操作的話，開關(guān)需要調(diào)至"調(diào)速器手動"檔位才可以進(jìn)行。目前PLC 控制系統(tǒng)與常規(guī)控制系統(tǒng)的配合使用時電力自動化系統(tǒng)運行中較為常用的控制方式，常規(guī)控制系統(tǒng)是作為PLC 控制系統(tǒng)的補充而存在的，是泵類電機控制的安全回路，也就是說，PLC 在發(fā)生故障而停止運行的時候，也會有常規(guī)控制系統(tǒng)繼續(xù)保持泵類電機的持續(xù)正常運行，確保系統(tǒng)生產(chǎn)的持續(xù)高效。電力自動化系統(tǒng)中的調(diào)制解調(diào)器的應(yīng)用，對于提高系統(tǒng)運行的可靠性而言具有重要意義，實現(xiàn)了生產(chǎn)效率的有效提高。應(yīng)用PLC 技術(shù)的控制系統(tǒng)主要包括三個構(gòu)成單元，即電子調(diào)節(jié)單元、轉(zhuǎn)速測量單元及電液執(zhí)行單元，而這三個個構(gòu)成單元又分別實現(xiàn)了對調(diào)制解調(diào)器的調(diào)節(jié)規(guī)律的形成、轉(zhuǎn)速測量及導(dǎo)水機構(gòu)的驅(qū)動的有效控制。

結(jié)束語

總之，PLC 應(yīng)用于電氣自動化領(lǐng)域中發(fā)揮著強大的功能，需要特別注意的就是PLC 的生產(chǎn)質(zhì)量，以充分保障其性能。而隨著社會發(fā)展和科技進(jìn)步，對PLC 的要求必將越來越高，只有不斷進(jìn)行技術(shù)研發(fā)和完善、精進(jìn)，才能順應(yīng)時代發(fā)展的趨勢，從而獲得長足穩(wěn)定的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]丁金鵬. 淺談電氣自動化設(shè)備的穩(wěn)定性控制研究[J]. 電子世界. 2015（18）

[2]范瑞. 研究電氣自動化發(fā)展趨勢[J]. 山東工業(yè)技術(shù). 2016（05）

[3]胡俊杰. 新時期電氣自動化及電氣自動化發(fā)展趨勢探究[J]. 科技展望. 2016（04）

[4]李楊媛. 論電廠電氣自動化技術(shù)的運用[J]. 科技風(fēng). 2015（23）