電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)研究

吳惠娟

（江蘇省常州市武進(jìn)職業(yè)教育中心校，江蘇常州213000）

0 引言

可編程控制器簡(jiǎn)稱PLC，其利用存儲(chǔ)邏輯，實(shí)現(xiàn)了對(duì)外部接入結(jié)構(gòu)的有效簡(jiǎn)化，相較于傳統(tǒng)接線控制，效率更高，且維修與優(yōu)化較為方便，對(duì)于控制系統(tǒng)的升級(jí)與改造有著極高的應(yīng)用價(jià)值，且其中編寫(xiě)的程序也可根據(jù)生產(chǎn)作業(yè)需求及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，能夠有效滿足生產(chǎn)實(shí)踐環(huán)節(jié)中的多項(xiàng)需求，實(shí)用價(jià)值顯著，在電氣控制系統(tǒng)中有著廣泛應(yīng)用。

1 PLC特點(diǎn)分析

（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。PLC實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)接線邏輯的優(yōu)化，具有高度集成性，可依托于簡(jiǎn)單的接口以及多種符號(hào)完成對(duì)參數(shù)設(shè)定的表達(dá)，可操作性極強(qiáng)，應(yīng)用技巧很容易被操作人員所掌握，只需掌握簡(jiǎn)單的編程邏輯就可實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC的高效應(yīng)用。另外，其在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，可結(jié)合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要求，完成對(duì)控制器體積的調(diào)整，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠。

（2）抗逆性強(qiáng)。PLC技術(shù)利用集成電路，結(jié)構(gòu)可靠性較強(qiáng)，多選用抗感染電路技術(shù)，且集成了監(jiān)控報(bào)警器，其本身就具備較強(qiáng)的抗干擾能力，且依托于報(bào)警器，其在運(yùn)行異?；虍a(chǎn)生故障的情況下，就會(huì)及時(shí)發(fā)出警報(bào)。PLC相較于傳統(tǒng)繼電裝置，更適用于復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境，此外可利用編寫(xiě)針對(duì)性程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)外部連接設(shè)備的有效監(jiān)控與診斷，安全性與穩(wěn)定性較高[1]。

（3）易于維護(hù)。PLC的存儲(chǔ)邏輯設(shè)計(jì)方法有效簡(jiǎn)化了內(nèi)外部結(jié)構(gòu)，反應(yīng)靈敏性強(qiáng)，且結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，并設(shè)置有診斷與報(bào)警裝置，這就為后期維護(hù)工作的有效開(kāi)展提供了極大的便利。另外，由于其程序可及時(shí)修改，故有利于后期改造，能大幅降低檢測(cè)與維護(hù)成本。

（4）語(yǔ)言模塊化。PLC電子芯片的編程具有極高的模塊化特點(diǎn)，可采用多種語(yǔ)言進(jìn)行控制，以此為基礎(chǔ)，編程人員只需利用熟悉的語(yǔ)言就可完成程序編譯，不需要耗費(fèi)大量時(shí)間再去學(xué)習(xí)專門(mén)的編程語(yǔ)言。另外，PLC不需要外接線與終端連接，指令下達(dá)與傳輸速度極快，對(duì)語(yǔ)言的識(shí)別能力極強(qiáng)。

2 電氣控制與PLC技術(shù)的融合性

PLC體積小，重量輕，對(duì)環(huán)境要求不高，電氣控制裝置組裝簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)架構(gòu)與功能的集成。PLC技術(shù)目前已經(jīng)在電氣控制領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，融合了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，有效提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性。利用PLC組建外源設(shè)備的檢測(cè)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)外部連接設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的動(dòng)態(tài)化監(jiān)控，并及時(shí)發(fā)出錯(cuò)誤與故障警報(bào)，應(yīng)用與研究?jī)r(jià)值顯著。本次對(duì)電氣控制與PLC技術(shù)的融合研究主要從傳輸過(guò)程及控制系統(tǒng)兩方面入手。

2.1 傳輸過(guò)程的融合性

PLC在電氣控制系統(tǒng)采樣階段，主要通過(guò)掃描完成輸入狀態(tài)與數(shù)據(jù)的采集，并將其存儲(chǔ)到對(duì)應(yīng)的單元中，隨即通過(guò)編寫(xiě)程序完成對(duì)數(shù)據(jù)的輸出與刷新，該過(guò)程I/O映像區(qū)域中對(duì)應(yīng)單元的數(shù)據(jù)與狀態(tài)將維持在穩(wěn)定狀態(tài)[2]。此后，通過(guò)操作人員編寫(xiě)程序的處理，可利用多個(gè)觸點(diǎn)形成控制線路，并完成相應(yīng)的邏輯運(yùn)算。在指令執(zhí)行的過(guò)程中，I/O映像區(qū)數(shù)據(jù)、狀態(tài)仍保持不斷，但輸出點(diǎn)及軟設(shè)備的狀態(tài)及數(shù)據(jù)可能產(chǎn)生變化。

2.2 控制系統(tǒng)的融合性

電氣控制系統(tǒng)中使用PLC能夠替代原本的繼電裝置，有效實(shí)現(xiàn)對(duì)原有控制功能的進(jìn)一步擴(kuò)展，擴(kuò)大電氣控制系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。PLC不光可應(yīng)用于獨(dú)立的設(shè)備中，同時(shí)在生產(chǎn)線以及組合設(shè)備中也有極高的應(yīng)用價(jià)值，可完成對(duì)整個(gè)電氣控制系統(tǒng)溫度、流量、液壓以及速度等模擬量的有效控制，能夠發(fā)揮出集中控制的作用[3]。電氣控制系統(tǒng)在完成多臺(tái)設(shè)備的組合控制時(shí)，其主要控制目的可由PLC實(shí)現(xiàn)，需要注意的是，當(dāng)PLC停止運(yùn)行時(shí)，其所對(duì)應(yīng)的組合設(shè)備均將停止運(yùn)行，故在將其應(yīng)用于控制系統(tǒng)時(shí)，需盡可能確保其獨(dú)立性，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)電氣系統(tǒng)的分散控制，以此在保障信號(hào)接收與傳輸?shù)耐瑫r(shí)，避免出現(xiàn)大規(guī)模停運(yùn)現(xiàn)象，從而維持整個(gè)電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

3 電氣控制與PLC技術(shù)的應(yīng)用

（1）煉鋼領(lǐng)域。煉鋼企業(yè)均會(huì)配置高爐鼓風(fēng)機(jī)，該類設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)一般都較為穩(wěn)定，可有效提高鐵水的提取量，但該類設(shè)備一旦出現(xiàn)故障問(wèn)題，很容易造成大面積癱瘓，不光會(huì)浪費(fèi)較大的成本，維修過(guò)程也較為困難，需要耗費(fèi)大量的時(shí)間，將直接導(dǎo)致企業(yè)利益受損。為防止其出現(xiàn)故障，可針對(duì)該設(shè)備跳閘壓力低的特點(diǎn)，利用兩個(gè)變換控制電源以及電氣控制實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)斷電與切換，以此提高設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性及生產(chǎn)作業(yè)效率。

（2）環(huán)保領(lǐng)域。目前環(huán)保工程在國(guó)內(nèi)已經(jīng)得到了極為迅猛的發(fā)展，對(duì)環(huán)境保護(hù)有著重要的促進(jìn)作用。以環(huán)保領(lǐng)域的脫硫工程為例，在脫去煤炭中二氧化硫的過(guò)程中，需要用到風(fēng)機(jī)與水泵，如僅僅以人力進(jìn)行控制，不光效率不高，脫硫質(zhì)量也難以得到保障。對(duì)此，可利用電氣控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)編程，通過(guò)PLC對(duì)風(fēng)機(jī)與水泵的控制，進(jìn)一步提高脫硫作業(yè)的效率，提高脫硫過(guò)程的自動(dòng)化水平。另外，利用PLC還能夠?qū)⑺杉臄?shù)據(jù)存儲(chǔ)到對(duì)應(yīng)的單元中，為下次利用以及后期的數(shù)據(jù)分析打下一定的基礎(chǔ)，進(jìn)而可基于數(shù)據(jù)分析完成對(duì)系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)化，這就能夠有效降低故障的發(fā)生概率。

（3）紡紗領(lǐng)域。在紡紗領(lǐng)域，依托于PLC電氣控制系統(tǒng)可高效完成人機(jī)界面處理，電氣與開(kāi)關(guān)柜控制等。在應(yīng)用過(guò)程中，可以利用控制系統(tǒng)完成對(duì)紗錠控制工具內(nèi)信息數(shù)據(jù)的采集與傳輸工作，進(jìn)而在人機(jī)界面接收到數(shù)據(jù)后進(jìn)行分析和處理，并及時(shí)反饋給調(diào)度管理人員。利用PLC，可以將其所控制的所有紗錠控制工具進(jìn)行整合，形成邏輯環(huán)[4]。而由此組成的電氣控制系統(tǒng)則可以完成對(duì)紗錠對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)的采集、傳遞、統(tǒng)計(jì)以及清理等工作，能夠?yàn)楣ぷ魅藛T提供更為詳細(xì)的數(shù)據(jù)，并可利用計(jì)算機(jī)完成對(duì)既有數(shù)據(jù)的處理分析，從而給紗錠管理工作帶來(lái)極大的便利。另外，以PLC電氣控制系統(tǒng)管理紗錠相較于傳統(tǒng)模式優(yōu)勢(shì)極為顯著，可實(shí)現(xiàn)高效的定性分析，且控制系統(tǒng)運(yùn)行較為穩(wěn)定，接入自動(dòng)化總線協(xié)議的可行性極高。

（4）電力領(lǐng)域。為保障發(fā)電過(guò)程的安全性與穩(wěn)定性，大型火電廠均會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控，多采用協(xié)調(diào)控制的方法。在采用PLC電氣控制系統(tǒng)后，一方面可基于純電氣控制，建立相當(dāng)于變電站的綜合管理系統(tǒng)，對(duì)管理設(shè)備的重要等級(jí)進(jìn)行劃分，并利用界限與通信接口，將所有裝置連接起來(lái)，由管理調(diào)度中心進(jìn)行統(tǒng)一管控，從而進(jìn)一步提高操作的安全性與穩(wěn)定性[5]。另外，也可基于分布式系統(tǒng)，將發(fā)電機(jī)組與鍋爐按照一定層次設(shè)置，進(jìn)行分層管理。上述兩種應(yīng)用模式均可提高發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過(guò)程的安全性，且能夠?yàn)楹笃跈z修維護(hù)提供一定的便利。

（5）物流領(lǐng)域。目前物流管理過(guò)程中，立體倉(cāng)庫(kù)的管理無(wú)疑是核心內(nèi)容之一。為實(shí)現(xiàn)對(duì)立體倉(cāng)庫(kù)的高效管理，有必要建立基于電氣控制技術(shù)與PLC技術(shù)的管理系統(tǒng)，將計(jì)算機(jī)、PLC、穿梭機(jī)以及出入庫(kù)傳送機(jī)結(jié)合起來(lái)，以閉環(huán)控制的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)貨物出入倉(cāng)過(guò)程進(jìn)行嚴(yán)格管理。首先需要利用編碼器完成對(duì)采集數(shù)據(jù)的傳輸工作，進(jìn)而計(jì)算機(jī)在接收數(shù)據(jù)后進(jìn)行處理，并以轉(zhuǎn)速的形式將數(shù)字信息傳輸給PLC，以此完成電氣閉環(huán)控制。采用PLC電氣控制系統(tǒng)，能夠進(jìn)一步提高立體倉(cāng)庫(kù)管理的效率，對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)管理的發(fā)展有著顯著的促進(jìn)作用。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，基于PLC的特點(diǎn)，將其與電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合應(yīng)用可行性極高，可進(jìn)一步提高系統(tǒng)的自動(dòng)化水平與抗干擾能力，且電氣控制與PLC技術(shù)的融合，可廣泛應(yīng)用于煉鋼、環(huán)保、紡紗、電力、物流等領(lǐng)域，價(jià)值顯著，故有必要進(jìn)一步加強(qiáng)相關(guān)研究，切實(shí)將該類技術(shù)高效應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐環(huán)節(jié)中，以此更好地發(fā)揮電氣控制與PLC技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。