PLC在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用與發(fā)展

李建東

摘 要：傳統(tǒng)的工業(yè)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，各種電氣控制都是用連接線連接，這種連接線可靠性差，在使用過(guò)程中經(jīng)常損壞，增加了維護(hù)人員的工作量和工作難度。PLC技術(shù)通過(guò)數(shù)字或模擬量進(jìn)行輸入或輸出從而控制工業(yè)生產(chǎn)，能有效的解決傳統(tǒng)工業(yè)電氣控制的問(wèn)題。本文就PLC在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)的闡述，并對(duì)其發(fā)展提出一些建議。

關(guān)鍵詞：PLC；電氣自動(dòng)化；應(yīng)用；發(fā)展

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.08.122

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電氣自動(dòng)化控制在各領(lǐng)域中的應(yīng)用都十分廣泛，不僅能提高生產(chǎn)效率，還能降低維修人員的工作難度。PLC技術(shù)是專為工業(yè)生產(chǎn)而設(shè)計(jì)的一種數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)，直接控制工業(yè)電氣生產(chǎn)系統(tǒng)，促進(jìn)了電氣自動(dòng)化領(lǐng)域的發(fā)展。

1 PLC在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用

1.1 開(kāi)關(guān)量控制

PLC的工作原理是用內(nèi)部已經(jīng)被定義的輔助繼電器來(lái)代替原來(lái)的機(jī)械觸電器，運(yùn)行的時(shí)候只需要研究0-1的狀態(tài)，而傳統(tǒng)的繼電器還需要返回一定的系數(shù)根據(jù)系數(shù)來(lái)研究運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)，因此用PLC作為開(kāi)關(guān)控制非常適合。

之前的火力發(fā)電系統(tǒng)大多數(shù)使用電磁型繼電器作為主要的控制元件，這些繼電器有大量的接觸點(diǎn)，接線時(shí)復(fù)雜，且可靠性較低。如今使用PLC來(lái)代替電磁型繼電器，不僅提高了可靠性和安全性，也降低了工作人員的工作量。工作人員在操作中根據(jù)系統(tǒng)的提示執(zhí)行下一步操作，在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)能自動(dòng)分閘，且能提供相應(yīng)的信號(hào)指示。PLC的每個(gè)線路都有自身的公共端，且接線難度較低，不用配置閃光電源，只需簡(jiǎn)單的接線就能滿足系統(tǒng)控制的要求。PLC能同時(shí)控制多臺(tái)斷路控制器，集中顯示控制信號(hào)，便于運(yùn)營(yíng)人員的管理和調(diào)度。

PLC還能實(shí)現(xiàn)供電的各種運(yùn)行方式，之前火電廠通過(guò)在裝置中裝入備用電源來(lái)實(shí)現(xiàn)連續(xù)供電，但是需要人工操作。現(xiàn)在PLC把設(shè)備運(yùn)行中的各種信號(hào)作為運(yùn)行方式的判斷依據(jù)，能實(shí)現(xiàn)不同運(yùn)行方式的自由切換和控制。使用PLC作為備用電源增加了供電的穩(wěn)定性和可靠性，同時(shí)也降低了運(yùn)行成本，提高了運(yùn)營(yíng)效率。

1.2 順序控制

火力發(fā)電系統(tǒng)為了節(jié)能減排，近年來(lái)其輔助系統(tǒng)由原來(lái)的繼電控制器都更換為PLC控制系統(tǒng)，既可以控制單個(gè)工藝流程，也可以協(xié)調(diào)全場(chǎng)的生產(chǎn)和供電工作。輸煤系統(tǒng)決定了生產(chǎn)效率的高低，一般包括主站層、遠(yuǎn)程IO站、現(xiàn)場(chǎng)傳感器這三層結(jié)構(gòu)。PLC和人機(jī)接口組成主站層，一般位于系統(tǒng)的集控室內(nèi)；主站層通過(guò)光纖通訊總線和遠(yuǎn)程IO站相連，遠(yuǎn)程IO站設(shè)備通過(guò)二次控制電纜和輸煤傳感器相連。工作人員在集控室內(nèi)可以通過(guò)大屏幕來(lái)了解設(shè)備的狀態(tài)，并通過(guò)檢修按鈕或緊急事故按鈕來(lái)控制輸煤系統(tǒng)，從整體上提高了輸煤系統(tǒng)的生產(chǎn)效率。

電廠的傳統(tǒng)氣力除灰系統(tǒng)主要通過(guò)繼電器邏輯電路順序來(lái)控制，現(xiàn)在主要使用PLC順序控制系統(tǒng)控制。PLC控制系統(tǒng)在氣力吹灰系統(tǒng)中占核心地位，它可以控制送風(fēng)機(jī)、氣化風(fēng)機(jī)、加熱器、收灰分機(jī)、除塵器等。氣力除灰系統(tǒng)也可以由PLC、傳感器、二次儀表等組成，依據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為下位機(jī)控制器和操作員部分。PLC控制系統(tǒng)的軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，便于修改、更新、調(diào)試，而PLC遠(yuǎn)程站的完善還可以實(shí)現(xiàn)氣力除灰系統(tǒng)的自動(dòng)化控制。

1.3 閉環(huán)控制

自動(dòng)電力系統(tǒng)的控制和壓力、流量、溫度、速度等變量有關(guān)，需要連續(xù)監(jiān)控它們的變化，之前的PLC不能實(shí)現(xiàn)這一功能?，F(xiàn)在PLC模塊的生產(chǎn)廠家在生產(chǎn)中已經(jīng)具備PID指令，能實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制這一功能，使用時(shí)只需要設(shè)置一些常用的參數(shù)，直接使用PID指令就可以實(shí)現(xiàn)PID的控制，非常方便。調(diào)速器油泵的啟動(dòng)方式有許多，每臺(tái)控制器可以自動(dòng)運(yùn)行，而且可以累計(jì)油泵的運(yùn)行總時(shí)間。當(dāng)調(diào)速器壓油罐的壓力降低時(shí)，主泵就會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，如果持續(xù)降到整定值時(shí)，備用油泵就會(huì)相繼啟動(dòng)。PLC能使油泵按照各自的運(yùn)行時(shí)間來(lái)選擇主用泵，且PLC控制系統(tǒng)會(huì)直接輸出2臺(tái)油泵的有限的啟動(dòng)權(quán)來(lái)選擇繼電器。PLC控制油泵分為自動(dòng)控制和常規(guī)控制兩種，常規(guī)控制是整個(gè)PLC控制系統(tǒng)的補(bǔ)充，是整個(gè)油泵控制系統(tǒng)的安全回路，保證了供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。水輪機(jī)的調(diào)速器能確保整個(gè)水力發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，而調(diào)速機(jī)由機(jī)械液壓型調(diào)速器變?yōu)殡姎庖簤盒驼{(diào)速器，又變?yōu)楝F(xiàn)在的微機(jī)調(diào)速器（PLC）。PLC調(diào)速器的控制系統(tǒng)由轉(zhuǎn)速測(cè)量單元、電子調(diào)節(jié)單元、電液執(zhí)行單元組成，可以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、測(cè)量轉(zhuǎn)速及調(diào)節(jié)規(guī)律三個(gè)功能，通過(guò)軟件控制調(diào)節(jié)規(guī)律。

2 PLC在電氣自動(dòng)化中的發(fā)展建議

2.1 網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化

用于火力發(fā)電系統(tǒng)的DCS技術(shù)日益成熟，但是發(fā)展比較緩慢，如果PLC技術(shù)和DCS技術(shù)有效的結(jié)合，吸收彼此的優(yōu)點(diǎn)，形成新的控制系統(tǒng)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)工業(yè)的自動(dòng)化控制。在PLC技術(shù)使用時(shí)要結(jié)合當(dāng)下互聯(lián)網(wǎng)和通信技術(shù)，通過(guò)設(shè)置通信機(jī)制、轉(zhuǎn)換通信協(xié)議及更新軟件實(shí)現(xiàn)PLC技術(shù)的遠(yuǎn)程電氣自動(dòng)化控制，節(jié)省了人力、物力，提高了運(yùn)行效率。PLC技術(shù)要與數(shù)字技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)PLC控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)及各設(shè)備狀態(tài)的可視化，管理人員根據(jù)數(shù)字和狀態(tài)顯示屏來(lái)安排人員維修或現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。

2.2 增強(qiáng)干擾性

PLC在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用主要在工業(yè)環(huán)境下使用，而工廠中一般有大量的工業(yè)設(shè)備，產(chǎn)生的電磁場(chǎng)特別強(qiáng)，PLC技術(shù)在一定程度上會(huì)受到干擾，使PLC控制系統(tǒng)中的元件損壞或降低元件的工作精度，而影響PLC控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確度，所以在以后PLC技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中要從硬件和軟件兩方面增強(qiáng)PLC技術(shù)抗電磁場(chǎng)的干擾性，為控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。另外人員在安裝時(shí)，要盡可能遠(yuǎn)離電磁場(chǎng)較強(qiáng)的設(shè)備，如果范圍較小必須要近距離安裝時(shí)，可在PLC控制系統(tǒng)的元件外增加套管，減少設(shè)備間電磁場(chǎng)的相互影響。在PLC技術(shù)使用中由于人為原因出現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入錯(cuò)誤或是操作錯(cuò)誤，導(dǎo)致PLC控制系統(tǒng)發(fā)出錯(cuò)誤的指令，因此工作人員在使用PLC技術(shù)時(shí)要認(rèn)真負(fù)責(zé)，防止因?yàn)樽约旱囊稽c(diǎn)小失誤，給企業(yè)帶來(lái)大的損失。

3 結(jié)語(yǔ)

本文重點(diǎn)闡述了PLC在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用，分別為開(kāi)關(guān)量控制、順序控制及閉環(huán)控制。然后介紹了PLC在電氣自動(dòng)化發(fā)展中的建議：網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化，增強(qiáng)干擾性。PLC技術(shù)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)電氣自動(dòng)化控制的不足，節(jié)約了資源，提高了工作效率，保護(hù)了環(huán)境，促進(jìn)了企業(yè)的發(fā)展。

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